5 000t/d 水泥窑尾袋除尘器的改造

韩德夫

1 前言

现阶段国家环保力度不断加大，沿海经济发达地区和四川、河南等省分别出台了水泥窑超低排放标准，提出水泥行业烟气治理超低排放目标值，要求颗粒物的排放浓度≤10mg/m3（标）。面对国家越来越严格的排放标准，早期设计的袋除尘器已不能满足现在的排放标准，对其进行改造势在必行。本文以中材天山水泥有限公司5 000t/d窑尾袋改袋的成功实践为例，阐述我公司的改造方法。

2 改造方案

此次改造的基本思路是在不改变原有工艺流程的原则下，依据目前袋除尘器的运行情况进行改造，实现投资少、阻力小、排放浓度低等目标。

2.1 改造方案的比选

原有袋除尘器的设计风量为820 000m3/h，配备4 160 条ϕ160mm×6 000mm 的滤袋，过滤面积为12 540m2，过滤风速1.09m/min。本次改造设计风量增大到880 000m3/h，为满足粉尘排放浓度＜10mg/m3（标）的要求，将过滤风速调整为0.8m/min，需要的总过滤面积为18 328m2。为满足过滤面积要求，共有3种方案可选：

方案1：更换更长的滤袋。经计算，只有将除尘器所有的4 160 条滤袋全部更换为ϕ160mm×9 000mm滤袋，才能确保总过滤面积和过滤速度。

方案2：增加原有规格滤袋的数量，经计算，需增加1 920条ϕ160mm×6 000mm的滤袋。

方案3：调整滤袋长度，增加滤袋数量。

原袋除尘器已使用了所有的壳体空间，布局为2列，每列5个袋室，每个袋室416条滤袋。如果采用方案2，需要新增袋室，经分析，如果增加袋室，只能放置在除尘器入口或出口，而除尘器的入口和出口均已无空间布置新的袋室。方案3相对方案1新增的壳体高度小，设备钢耗少，更加经济。另外，方案1 选用9m 超长滤袋，原除尘器壳体结构难以保证滤袋的使用性能。但如果更换为超长滤袋低压行喷吹除尘器，则需要进行相应的结构改造，费用将大大增加。综上比较，优选了方案3（见图1）。

图1 窑尾改造方案图

为了降低改造成本和减少拆除成本，保留了原袋除尘器的基础、排灰系统、灰斗、收尘器壳体，仅拆除原袋除尘器顶部的喷吹箱。针对改造风量增大、滤袋布置空间有限的问题，经过现场勘查和数据比较，我们决定拆除原袋除尘器壳体内沿气流方向的横撑，重新调整滤袋布置，将每个袋室的滤袋数量由原来416 个增加到456 个，同时采用ϕ160mm×8 000mm 的滤袋，将过滤风速降低到0.8m/min 以下。原袋除尘器及改造后除尘器参数见表1。

表1 窑尾改造设计参数

2.2 壳体改造

由于拆除了原袋除尘器壳体内沿气流方向的横撑，原壳体端板需进行强度校核。拆除原壳体端板部分保温材料，测量原壳体端板的主筋为10 号槽钢，间距为2m，加强筋强度校核不能满足壳体耐压要求，需对壳体进行补强。如果在壳体端板内部进行补强，增加的型材距离滤袋间距仅为90mm，容易损坏滤袋，且施工作业难度大。综合考虑后，我们决定在壳体端板外部进行补强，将原端板主筋处保温材料拆除，在其原来端板的主筋处增加型材，组成组合截面，提高强度。由于业主停窑时间短，改造工程工期紧张，在外部进行补强工作可以利用除尘器整体保温层制造时间进行，避免占用改造工程工期。

原袋除尘器的喷吹箱采用顶部换袋结构，由于顶部换袋结构的喷吹箱人孔门尺寸大、压盖不严、密封胶条老化等问题，造成喷吹箱漏风率高。而室内换袋结构的每个袋室只有一个比较小的侧面人孔门，且采用双层检修门，漏风率要远远低于顶部换袋结构。所以此次改造采用了室内换袋结构配以双层检修门，同时加强对除尘器本身和除尘系统中其他设备和管道的密封，可将漏风量降到最低。

由于工期紧张，安装时采用模块化安装，吊装前在地面上对净气室和喷吹单元进行预组装，再整体吊装坐落于壳体顶部，减少起吊次数和高空作业施工焊接量。

2.3 滤袋的选择

水泥窑尾除尘器滤袋一般使用玻纤覆膜或P84 滤料。P84 滤料性能优良但价格昂贵，玻纤覆膜滤料耐温、耐湿、耐腐蚀、“表面”过滤性能高，但不耐折、易损坏。此次改造选用了复合P84覆膜滤料，该滤料具有以下三个显著特点：

（1）能够在260℃温度下长期使用，具有足够的温度空间以应付停机与意外事件等。

（2）在酸性废气及碱性粉尘环境下，有很好的化学稳定性。

（3）过滤效率高。覆膜滤料主要是通过微孔PTFE薄膜进行表面过滤。微米级的孔径使覆膜滤料几乎能截留含尘气流中的全部粉尘，具有极高的过滤效率，可将灰尘截留在滤料表面。过滤的粉尘很容易从薄膜表面清除，清灰效果好，使用的清灰压力强度较低，从而提高了滤料的使用寿命，并可显著减少除尘器的检修工作量，降低运行成本。

根据实验及CFD 模拟验证，普通3″脉冲阀在低压（0.2～0.3MPa）喷吹条件下，袋长8m 的滤袋袋底的压力与普通滤袋（6m）比较，并无太大变化，其产生的振幅，足以将滤袋表面的粉尘清除。

3 改造效果

中材天山水泥窑尾技改项目提前顺利完工，在运行一段时间后，我们对系统运行情况进行了核验，粉尘排放值得到了当地环保部门认可。考核结果优于原定的考核目标，低阻力、低排放、低能耗等一系列优势完全得以体现，验证了设计方案的可靠性和优越性。本项目的成功运行，展示了一个用最低的经济成本完成二次袋除尘器改造的新方法，能适应日趋严格的环境保护法规。