5 000t/d窑头电改袋方案解析

孙海全

5 000t/d窑头电改袋方案解析

Analysis of ESP Transformation Scheme to Bag House Filter for 5 000t/d Kiln Fire Hood

孙海全

华润集团平南2号窑窑头静电除尘器技改项目是一个系统改造，既要考虑本体应用最优化的改造方案，又要对工艺操作系统有清晰认知。虽具有较高同步效率的余热发电系统，但仍需增加空气冷却器保护袋除尘器运行，并配备节能可靠的降温风机和电机，实现超低排放、系统低阻力和滤袋寿命长等特点。

除尘器改造；设备阻力；节能减排

1 改造原因

原平南2号窑窑头静电除尘器是典型的德国鲁奇结构形式，但这种除尘器的设计排放浓度已经超过现在国家环保标准的规定，必须进行升级改造，原电除尘器的具体参数见表1。

2 改造技术方案

除尘系统改造的重中之重是除尘器本体改造，但绝不是单纯改造好除尘器本体就能保证成功。改造必须充分考虑系统工艺参数的改变对生产的影响，保证改造前后工艺生产系统的相对稳定。电除尘器改造为袋除尘器后，过滤机理变化很大，所有的方案与实施都要充分了解生产系统的特点，否则会使改造效果大打折扣，甚至造成改造失败。本次改造采用了独有的数字模拟测试系统对所有参数进行分析优化，确定了空气冷却器+袋除尘器的布置方案，具体改造外形见图1。该方案最大限度地利用了空间，减少了管道阻力，确保了改造后的工艺系统正常有序和稳定。

2.1 除尘器本体改造方案

以低阻力、低排放为目标，结合标定后的风量确定了改造后袋除尘器的参数。原有电除尘器的空间尺寸过小，只能将其改造成为一台纯袋除尘器，保留原有的输灰系统、灰斗、壳体、进出风口及顶梁，而内部构件、内部边缘阻流板及进风口的分风板等均需拆除。新的袋除尘器为内换袋结构形式，此结构具有低漏风率、低阻力、结构紧凑并能实现在线检修等特点。每个净气室都配备气动百叶阀，一是方便在线检修；二是较传统提升阀系统的局部阻力更低。

表1 窑头电改袋设计参数

图1 窑头电改袋改造外形

除尘器内部进风口处增加新的挡风板及气流均布装置，此气流均布装置通过流体力学软件模拟后设计而成，以便让气流更加平稳均匀地进入滤袋工作区。

2.2 空气冷却器的降温方案

窑头除尘器改为袋除尘器一般有两种降温方式：一种是空气冷却器，另一种是篦冷机喷水或管道喷水。上述两种方案均存在各自优缺点，一般来说空气冷却器降温效果较好，稳定性强，但存在占地空间大且进出管道比较长、局部阻力增加导致系统阻力增大等缺点，而篦冷机喷水或管道喷水具有占地空间小、安装方便等优点，但长期喷水易导致料层发生结块现象。

经过现场实地勘察，由于窑头已经配备了余热发电系统，正常运行时进入除尘器气体温度≯150℃，不会发生烧毁滤袋情况。如果余热锅炉发生故障或检修，不能与窑系统同步时，通过的高温气体可以达到250～450℃，将会烧毁滤袋，因此通过关闭和打开管道截止阀切入空气冷却器，可使通过的气流降至合适温度进入袋除尘器。

新增空气冷却器需要更改局部工艺流程，由原有的局部单一工艺流程更改为两种：一种是余热系统+布袋除尘器；另一种是空气冷却器+布袋除尘器。通过各个截止阀的开启和关闭，实现两种工艺流程的转换，操作简单，利于袋除尘器的稳定工作。

为实现第二种工艺流程，现将空气冷却器布置在篦冷机出口和袋除尘器进口之间，且与余热锅炉并联。此现场窑头除尘器周边已被电气室、储藏室及道路等占用，相邻的生产线也没有多余的空间放置空气冷却器，经过综合比较，决定将空气冷却器布置在篦冷机厂房的顶面。空气冷却器采用下部进气、上部出气的连接方式，进出非标管道布置简单、合理，无需新增支撑架，且灰斗下的输灰系统方便连接到原有的粉尘输送带上。

结合当前标定的风量、达到的最大降温幅度（废气经过空气冷却器温度正常工况由450℃降至200℃，异常工况由250℃降至150℃）设计热交换面积。在进口烟气流量一定的情况下，结合相应温度下烟气密度计算出烟气质流量，从传热学上查询相应的热容值，从而得出热烟气带入总热量；在知道出口烟气温度的情况下，查询相应温度下的热容值并结合烟气质流量计算出热烟气带出总热量，两种总热量差值即为需要交换的总热量ΔQ1。另一方面还需要结合环境温度、空气密度、查询的热容值等计算冷空气带入的热量和在冷却风机作用下出口空气带出热量，两者的差值即是空气总的带走热量ΔQ2，上述总热量的误差≯2%[（ΔQ1-ΔQ2）/ ΔQ1]，通过优化此值计算相应的空气冷却器规格。

另外，为了防止意外高温情况的发生，在空气冷却器进口管道上增设自动冷风阀，此冷风阀的开启和关闭均由中控操作，当入口温度较高且降不下来时，必须开启阀门以保护空气冷却器，见图2。

图2 流程图

3 风机及电机配置

风机的选用原则：一是适用性高；二是可靠性强；三是经济性好（节能性好），着重强调可靠性和节能性。可靠性高是指选用的风机的设计、制造、质量完全符合国家有关技术标准，与风机配套的电机、轴承等附件的质量均符合国家有关技术标准，主要体现是运行可靠，使用寿命长。节能性好是指风机的效率高，耗能低，噪声低，维护与维修方便。

一般改造后袋除尘器的阻力高于原电除尘器的阻力，需将相应的头排风机的全压提高，根据对原有技术参数的核算并经现场实测，结合多年改造项目运行情况的总结，确定技术参数见表2。

表2 改造后风机电机主要技术参数

随着科技的不断发展，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制，可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。变频调节的离心风机调节范围很广，在节能上有显著效果。

4 改造后的效果

经过紧张有序的施工，华润平南2号窑窑头技改项目提前顺利完成，在投料量最优的情况下，关闭余热发电系统出口的截止阀并打开旁路截止阀，气流通过空气冷却器降至合适温度进入袋除尘器，运行一段时间后对系统进行了有序的检测和考核，排放值得到了当地环保部门认可，运行参数见表3。

表3 运行参数

考核结果优于原定的考核目标，低阻力、低排放、能耗低等一系列优势完全体现出来，有效验证了设计方案的可靠性和优越性。配备的压差、漏袋、料位计及温度监测等装置有效保障了除尘器稳定、高效的工作。

[1]李永琴，李娟，宋传亮，等.5 000t/d生产线窑头除尘器电改袋及运行经验[J].水泥，2015，（8）：46-48.

[2]冀舒宁.浅谈新型干法水泥生产线窑头除尘器电改袋应用[J].城市建设理论研究，2013，（4）.■

TQ172.688.3

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1001-6171（2017）04-0075-03

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2016-10-29；编辑：吕光