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1000T/D生產線窯尾除塵係統的設計
添(tiān)加時間:2020-10-28
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1 窯尾工藝係統的選擇
      目前,大型水泥熟料生產線窯尾大部(bù)分采用(yòng)(窯尾(wěi)+立磨的配置係統, 該係(xì)統的除塵係統有兩種工藝流程,見圖1) 帶"旋風除塵器+電(diàn)除塵器"的立磨除塵係統, 這是典(diǎn)型的窯尾+立磨粉磨工藝的除塵配置,見圖1 中包含虛線的係統.從窯尾預熱器出來的煙氣先通過增濕塔(tǎ)和高溫風機(jī),然後分兩路,一路直接進電除塵器,另一路通過立式磨,旋風除(chú)塵器和循環風再到電除塵器, 兩(liǎng)路煙氣(qì)通過一個匯(huì)風箱匯合後進入電除塵器(qì)。 
     不帶旋風除塵器的立磨除塵係統(見圖1中無虛線框(kuàng)部分)此種工藝係統(tǒng)與(yǔ)比較好種工藝係統的主要區別為取消了旋風除塵器和循環風機, 其功(gōng)能全部由電(diàn)除塵器和主排風機承擔,這一係統因流程更簡單,占地麵積少.能耗低和風機磨損少而得到推廣應用, 海螺集團(tuán)1999年以後建成的2500T/D ,5000D/T生產線均采(cǎi)用(yòng)這種係統(tǒng),運行效果很好.因此10000T/D’ 生產線也采用了這種工藝係統,這一係統由於立磨(mó)的(de)通風阻力大和排塵濃(nóng)度(dù)高, 因此要求電除塵器能(néng)承(chéng)受高負壓(13000Pa) 和高粉塵濃度(標況下1000g/m^3。

2 增濕塔的工作原理及用途(tú)
     增濕塔,也稱(噴霧增濕塔)或(蒸發冷卻塔(tǎ));是對煙氣進行增濕處理的設備,在水泥工業,增濕塔的作用是配合各種(zhǒng)除塵器, 使煙氣的性質更適合除塵(chén)器的要求,是一種煙氣的預處理(lǐ)設備,對水泥窯尾除塵係統來(lái)說,增濕塔有兩種作用:一(yī)是降溫調質,二是可起到預收塵的作(zuò)用,當增濕塔內通入高溫煙(yān)氣後, 由(yóu)水泵產生高壓(yā)水通(tōng)過安裝在塔體(tǐ)上的(de)噴(pēn)水裝置向塔內噴入一定量的霧化水,這些霧化水與塔內的高溫煙氣進行熱交換而蒸發成水蒸氣"由於蒸發的吸熱(rè)作用使煙(yān)氣溫度降低而濕度增加, 同時大量的(de)水蒸氣吸附在粉塵表麵,使粉塵表麵電阻降低,從而降低了粉塵(chén)的比(bǐ)電(diàn)阻。增濕(shī)塔的(de)這(zhè)種降低煙氣溫度(dù),增加煙氣濕度和降低粉塵比電阻的作用稱為調質。另外,煙氣由增濕塔的上部向下運動, 然後由下部灰鬥上的出氣口排出,煙塵中較(jiào)大的顆粒在慣性力的作(zuò)用下,沉降於下部灰鬥(dòu),起到預除塵的作用"。

     新型幹法水泥生產線的窯尾預熱器出口(kǒu)煙氣溫度在350C左右(yòu),粉塵比電阻均超過1012W.CM如直接使用電除塵器進行除塵。不但在鋼(gāng)結構上要考慮(lǜ)高溫的力學性能,更重要的是除塵效率非常低,要達到排放要求,電除塵器會設計得非常大,運行(háng)也極不穩定, 利用(yòng)增濕塔的調質作用(yòng)對煙(yān)氣(qì)進行預處理後再使用電(diàn)除塵器進行除塵。不但結構上可采用普通碳素鋼(gāng),而且有很高的除塵效率,運行狀態穩定,電除塵器(qì)的規格也(yě)大為縮小,為(wéi)節約能源! 常利用窯尾高溫煙氣對原料進行烘幹。這對煙氣的溫度和濕度(dù)有一定的要求,使用增濕塔後,這些問題都能(néng)得到解決,當不進行原料(liào)烘幹時,增濕塔直接將煙氣調整到除塵器(qì)的適(shì)用條件(當進行原料烘幹時,因為增濕塔的出口溫度不受(shòu)烘幹物料的限(xiàn)製,當出磨煙氣溫度高而濕度較低時,還可以進一步降低增濕塔出口溫(wēn)度來進行調節, 使混和後的煙(yān)氣適應除塵器的(de)需要(yào).因此,當工藝(yì)條件不在(zài)除塵器適用條件下,利用增(zēng)濕塔的調質作用可使其變成適用條件(jiàn), 從(cóng)而增加了除塵係統的適應性,在這種情況下,增濕塔是窯尾除塵係統(tǒng)中(zhōng)不可缺少的重要組成(chéng)部分, 它的(de)工作好壞直接影響(xiǎng)到(dào)電除塵器的除塵效率和(hé)工作穩定性,反過來也會對生產工藝產(chǎn)生影響,所以正確的選型和運行增濕塔是保證生產和除塵的重要條件。

3 增濕塔(tǎ)的選型設計

     3.1原始參數與設計選型

     處理煙氣量:820000m^3/h,(單(dān)台10000T/D 生產線共用(yòng)2台); 進口(kǒu)氣體溫度:230~350C,高450C;出口氣(qì)體溫(wēn)度 :230C(聯合操作(zuò)),90-120C(直接操作); 塔內煙氣流(liú)速:3.22m/s; 含塵(chén)濃度(標況(kuàng)下):正常65g/m^3;大80g/m^3;噴水量:大38.4t/h.根據以上參數我公司選用了2台9.5X39m增濕塔,氣體經過增濕塔的速(sù)度(dù)為12.11m/s這一速度可以保證(zhèng)噴槍噴出(chū)的霧水與氣體充分進行熱交換(huàn),達到除塵器的佳除(chú)塵狀態。

     3.2結構設計

     增濕塔一般由五部分構成(chéng),(見圖(tú)2)分別是:塔體,噴水(shuǐ)裝置,水泵站,控製裝置,保(bǎo)溫層.其中塔體,噴水裝置.保溫層這三部分由我公(gōng)司設計並供貨。

     3.3塔體
     增濕塔的塔體(圖3)大部分是一個圓筒形的構造(zào)物,塔體分成三部分.即(jí)進氣口及分布(bù)板,筒體,下部灰鬥。

     3.3.1進氣口及分布板
     進氣口及分布板見圖4進氣口(kǒu)位於塔體的頂部由圓形的(de)進氣管與上部錐體組(zǔ)成,為了增加氣體的均布性,我們設計時在進氣管內層沿氣流方向設置三層導流板(bǎn),,在錐體內還設置兩層分布板,以便煙氣能沿增濕塔斷麵均勻分布, 分布板采(cǎi)用多孔板式,多孔板(bǎn)氣(qì)體(tǐ)均布性(xìng)好,製作安裝方便。

     3.3.2 筒(tǒng)體
     增濕塔的筒體是(shì)一個圓筒型的構造(zào)物,噴槍噴入的霧化水和高溫煙(yān)氣在這裏進行(háng)熱交換,為使這種熱交換達到預定的要求,筒體應滿足(zú)一定的(de)規格尺寸要求,即用內徑和有(yǒu)效高度來表示, 其中有效高度是指噴嘴的安裝位置到灰鬥(dòu)上沿的距離。

     3.3.3下部灰鬥及出氣口
     下(xià)部灰鬥包括灰鬥#輸(shū)灰裝置(zhì)和鎖風裝置, 有些增濕塔的出氣口設計在筒體上"有些(xiē)增濕塔(tǎ)的出氣口與灰鬥組合在一起。本次設計采用(yòng)出氣口與灰鬥(dòu)組合在一起的結構(gòu),這(zhè)一種灰鬥結構複雜"加工(gōng)困難"但能增加筒體的有效(xiào)高度" 減少增濕塔的(de)重量和成本" 對提(tí)高增濕塔的除塵效率也有好處, 輸灰裝置采用可逆(nì)式螺(luó)旋輸送機" 有兩個出料口" 正常工作時(shí)"螺旋輸送機正向運轉"粉塵由正常出料口排出。發生濕底等不正常現(xiàn)象時"螺旋輸送機反(fǎn)向運轉"粉塵由另一端(duān)的事故出料口(kǒu)排(pái)出"以清除廢料和保護下遊設備,鎖風裝置一般采用雙翻板閥"防止濕底時積(jī)灰。

     3.4 噴水裝(zhuāng)置
噴水裝置是增(zēng)濕塔的核心" 能將水泵站提供的具有一定(dìng)壓力和流量的水進行霧化並按一定的布(bù)置(zhì)和擴(kuò)散角噴入筒體內" 本條生產線增濕(shī)塔的噴(pēn)槍均勻布置在塔體的四周。增濕塔的(de)噴水(shuǐ)裝置主要有(yǒu)噴(pēn)槍管路過濾器"以及各類閥門和指示儀表等組(zǔ)成。按其結構有回流式和壓力式(shì)兩種"本條生產線選用(yòng)回流式噴槍結構示意見圖5。回流式噴槍由回流噴嘴具有內外(wài)管的(de)槍體和閥門及膠管等組成(chéng)。從(cóng)水泵站來(lái)的壓力水從槍體的外管進入噴嘴的旋流體形成高速旋轉的流體"通過噴嘴孔的擠壓撞擊(jī)等機械作用和孔內外的壓差作用使水霧化"一部分水通過回(huí)流到水泵站。噴水量的大小通過回流水的(de)多少來調節" 回流水越多(duō)則噴水量越少"回流水越小噴水量(liàng)越大。由(yóu)於回流式噴槍的噴水(shuǐ)量通過回流水來調節的" 故其水壓力是穩定的"不會因噴水量的調節而(ér)影響霧化效果。

     3.5 保(bǎo)溫(wēn)層
     保溫層在整(zhěng)個塔體的外部" 保溫層的設計與安裝質量對除塵器的使用好壞有直接(jiē)影響。保溫層由保溫材料骨(gǔ)架和外裝飾板等組成"使增濕塔的工作狀態不受環境的影響。由於保溫材料的作用"塔體被(bèi)保持在一個(gè)較高的溫度下" 避免從噴嘴噴出的水霧接觸(chù)到塔體時凝聚成水流"有利於霧化水的蒸發"所以增濕塔的保溫非常重(chóng)要。在海螺10000T/D生產線上(shàng)增濕塔保溫層(céng)厚度為(wéi)100mm。

4 電除塵(chén)器的工作原理及影響因素
     電除塵器是利用高壓靜電來(lái)進行氣(qì),塵分離的,電(diàn)場內設計有線(xiàn)狀的放電極(陰極)和板狀的收塵極(陽極)當在電(diàn)極間加上直流高(gāo)壓後(hòu)$由於放電極和收塵(chén)極的形式不同使電極間產生一個不均勻電場    當施(shī)加的直流電壓達到一定數值時$ 放電極周圍局部區域的電場強度足以使氣體擊穿產生電暈(yūn)放電$生(shēng)成電子和正%負離子,其中正(zhèng)離子很快到達(dá)放(fàng)電極中和而大量的電子和負離子在電場力(lì)的作(zuò)用下向收塵極方向(xiàng)運行(háng)形成電暈電(diàn)流。當含塵氣體通過電極間的通道時,電暈電流中的電子和負(fù)離子就會吸附到(dào)粉塵上$使粉塵荷電。正離子由於其作用區域很小,絕大部分吸附到電暈極上荷電的粉塵在電(diàn)場(chǎng)力(lì)的作用下向收塵極運動,後沉積在收塵極(jí)上(shàng)並將電荷釋放出來。當粉塵沉積到一(yī)定厚度時,通過振打裝置(zhì)將粉(fěn)塵(chén)打落到灰鬥排出完成除塵過程。電除塵器的除塵效率與電場的結構型(xíng)式、供電裝置的特性等有關。但與煙氣和粉塵的性質關係更大(dà)。如煙(yān)氣和粉塵的成分,溫度,濕度,濃度,粒度和比電阻(zǔ)等。其中粉塵的比電阻的影響為突出粉塵比電(diàn)阻在10^4-10^11歐姆.cm 之間時,電除塵(chén)器的工作效果佳, 比電阻低於10^4歐姆.cm 的粉塵到達收塵極表麵後會很快釋放電荷,並獲得收塵極的(de)正電荷,從而(ér)與(yǔ)收塵(chén)極相互排(pái)斥而重返氣流。當再次荷上負電(diàn)荷運動到收塵極後又重複以上過程,形(xíng)成粉塵在收塵極上的跳躍現象$後可能隨著氣流帶(dài)出收塵器。除(chú)塵效率下降比電阻高於10^11歐姆.cm 的粉塵到達收塵極表麵後(hòu)釋放電(diàn)荷(hé)很慢(màn)。當粉塵(chén)不(bú)斷積厚時(shí)$粉塵層產生一個強電場,這一電場不但減弱了電極間的(de)電場強度,排斥其它粉塵繼續向收塵極運動,還會在粉塵層空(kōng)隙間發生局部擊穿,產生大量的正離子與電場內的負離子中和其結果是電暈電流增大。電壓降低,電場內閃絡頻(pín)繁,粉塵的(de)二次飛揚嚴重,這就是所謂的反電暈現象。導致電能增加,除塵性能(néng)惡化,甚至無法工作,因此,要使電除塵器具有良好的除塵效率(lǜ),必須注意粉塵比電(diàn)阻,比電阻不在(zài)適合的範圍內時,應對煙塵進行(háng)調質處理。通過增濕塔處理後,可(kě)以保證電除塵器高效運行。

5 10000T/D水泥生產線窯尾(wěi)電除塵器的特點
     (1)設備規格大10000T/D水泥生(shēng)產線窯(yáo)尾采。用高濃度電除塵器$ 共用兩台雙室四電場的電(diàn)除塵(chén)器$單台規格(m)為2X31/12.5/4X9/0.4;它(tā)是迄今為止水泥生(shēng)產線(xiàn)大規格的電除塵器。
     (2) 處理風量大。每台電除塵器(qì)處理風量能力為860000m^3/h(聯合操作)是高濃度水泥生產線處理大風量的電除(chú)塵器。
     (3) 處理煙氣的含塵濃度高。進入每台電除塵器的煙氣(qì)含塵(chén)濃度高達597g/m^3而常規的電除塵器的入口含塵濃度不超過80g/m^3。
     (4) 該台電除塵器要承(chéng)受高負壓。該電除塵器(qì)所要承受的負壓高達12000pa是(shì)國內(nèi)至今為止電除(chú)塵器設計中殼體所(suǒ)承受的高負壓。

6 高濃(nóng)度電除塵器與常規電(diàn)除(chú)塵器的設(shè)計區別
     6.1氣(qì)體分布板與常(cháng)規(guī)的電除塵器不同
     含(hán)塵氣體進入常規電(diàn)除塵器電場之前 先經過氣體分布板,使氣流能均勻地進(jìn)入(rù)電場1達到很好的除塵效果。而(ér)窯(yáo)尾高濃度電除塵器,在(zài)進氣口處加(jiā)了兩層槽型折射板,使氣流在槽型折射板間相互碰撞,氣(qì)流速度迅速(sù)降低並改向,大量粉(fěn)塵經慣性碰撞而降落,約有20%-30%粉塵沉澱下來,起到預除塵的效果。使進入電除塵器的(de)粉塵濃度大大降低(dī),減輕了電場的(de)負荷,使整台電除塵器的除塵效率提高。此外,進氣口中部還加了一層折葉(yè)板$使氣流預均(jun1)布$再(zài)經過(guò)多孔板使氣流得到(dào)進(jìn)一步均布。這樣(yàng),氣流進入電除塵器前(qián)經(jīng)折流預除塵及均布(bù)裝置,使氣體含塵濃度下降沒,同時氣流均勻(yún)地進入電場內部1有利於電除塵器的除塵(布置(zhì)見圖6)。
     6.2電暈(yūn)線的(de)特殊(shū)設計
     含(hán)塵氣體通過電除塵器的(de)電場空間時 粉塵粒子與其中的遊離帶電粒子碰撞而荷電,於是在電除塵器內便出現兩種形式的電荷,粒子電荷和離子(zǐ)電荷,常規電除塵器的(de)入口含塵濃度=<80g/m^3所以,一般用v15或v0 電暈極組合" 在稀薄的粉塵環境內)就能使(shǐ)粉塵顆粒均勻(yún)的荷電)達到除塵的目的。隨著煙氣中含塵濃度的增加) 粉塵離子所形成(chéng)的電暈電流雖然不大)但(dàn)形成的空間電荷(hé)卻很大)接近(jìn)於氣體所形成的空間電流) 嚴重抑製(zhì)電暈電流的產生)使遠離電暈(yūn)區(qū)的塵粒不能獲得足夠電荷) 降低除塵效率(lǜ)。煙氣含塵濃度過大)還會(huì)出現電暈(yūn)閉塞現象)使荷電離子及塵粒不能順利趨向沉澱極板) 效率大大降低。實驗表明"當電暈線采用尖端(duān)放電時"能夠產生強大的電風(fēng)"促使帶電粒子向沉澱極(jí)運動"增大驅(qū)進速度"提高除塵效率。為此(cǐ)我們一改常用v15,v0線單(dān)一組合形式)而是根據電場內粉(fěn)塵濃度分布)設置不同的電暈(yūn)線的組合形(xíng)式) 在粉塵濃度高的電場空(kōng)間內)采用電暈線為長刺的(de)v40線"使放電強度加(jiā)大)粉塵充(chōng)分荷電,在粉塵濃度較(jiào)高的電場內"采用v25電暈(yūn)線,工況已(yǐ)達到(dào)普(pǔ)通(tōng)電除塵器的環境時)用v15電暈線(xiàn)"就能(néng)滿(mǎn)足荷電的要求)達到預期的除塵效果。這樣(yàng)設計使(shǐ)整個電場(chǎng)都能(néng)均勻荷電"電場空間都能得到充分有效利用(yòng)" 使(shǐ)電除(chú)塵器的除塵效果達到佳。
     6.3特殊的阻流設計
     通常(cháng)情(qíng)況下,電除(chú)塵器的殼體內壁四周都設置有阻流板防止氣流旁(páng)路。對於常(cháng)規電除塵器而言,如果有0.5%的旁路氣流,出(chū)氣口的氣體含塵濃度將大大增加,降低(dī)除塵效(xiào)率。對於高濃度電除塵器來講,防止(zhǐ)氣(qì)流旁路更為重要(yào)" 如果有0.5%的(de)旁路氣流"風(fēng)量按860000m^3/h, 入口含塵(chén)濃度按597g/m^3 計算"水泥(ní)廠每天排塵860000X597X0.5%X24=61.61T 顯而易見" 僅此(cǐ)一項造成的環境(jìng)汙染(rǎn)和給(gěi)水泥生產廠家帶來巨大的經濟損失是可想而(ér)知的。為防止(zhǐ)旁路"這台電除塵器不僅設計了兩側邊緣擋風板" 頂梁下導(dǎo)流板(bǎn)"灰(huī)鬥上阻(zǔ)流板外,還在比較好、二電場之間,設置了梯形截流牆。這種設計)不僅防止氣流旁路,而且能夠阻擋比較好電(diàn)場的高濃度帶(dài)電粒子進入第二電場,使後置電場內的(de)粉塵濃度大大降低,達到常規電除塵器的工況,起到高效除(chú)塵的目(mù)的。(截流牆的布置見圖7)。
     6.4預灰鬥的設計
     前麵已經介紹過" 含塵氣(qì)體進入電除塵器前經過三層分布板"起到預收塵的效(xiào)果!這樣進氣口的下部沉集了大量粉塵"如不采取措施"會造成進氣口內(nèi)集(jí)灰"從電除塵器的橫截麵上看"會有部分斷麵氣流不暢"從而引起氣流不能均布"電除塵器很難正常工作"達不到理想的除塵效率。在進氣口下麵設計了四個預灰鬥" 使分布板收集下來的粉(fěn)塵及時經下麵的拉鏈機運走"保證電除塵器(qì)的正常工作。
     6.5電除塵器的耐高壓設計
     電除塵器一般多用於負壓操作)在正常情況下"電除塵(chén)器所承(chéng)受的負壓不超過2000pa 如果殼體(tǐ)的強度不(bú)夠" 可能會引起殼體變形" 極間距無法保證"使電除塵器(qì)的除塵效(xiào)果難以(yǐ)保證。當殼體密閉不嚴時,就會從外(wài)部漏入冷空氣,使進入電除塵器的風(fēng)量增大,風速加快,煙氣溫度降(jiàng)低,在內部產生結露"粉塵結塊,其(qí)結果是除塵性能下降。對於高負壓電除塵器"殼體所承受的(de)負壓高達12000pa所以"殼體更易變形和漏風。為保證電(diàn)除(chú)塵器能正常(cháng)的工作"在設計和製(zhì)造過程中" 殼體結(jié)構設計必須滿足這種高負壓強(qiáng)度要求(qiú)"采用(yòng)優質鋼材(cái)"精工細作"嚴把質量關"使電除塵器在高(gāo)負壓狀態下)變形小$密封好"這樣設計製造大大增加了(le)電除塵器殼體的耐壓能力"減(jiǎn)少變形(xíng)漏風)保證除(chú)塵(chén)效率。
     6.6 電除(chú)塵器的鎖風設計
     高負壓下電(diàn)除塵器(qì)出口端的灰鬥,如有漏風將把灰鬥內收集的灰帶進出氣口排放。根據測定,通過灰(huī)鬥料層漏出(chū)的風,粉塵濃度高達300-400mg/m^3;此含塵氣體若進入電場,那麽,隻要漏1%的冷空氣,電除塵器的粉塵(chén)逸出量就是300-400mg/m^3所(suǒ)以,電除塵器的灰鬥下部鎖(suǒ)風更為重要。為了增(zēng)加電除塵器的鎖風效果,我們在拉(lā)鏈機下部串聯了兩台回轉下(xià)料器,見圖8,並要求(qiú)轉向相反,保證了電除塵(chén)器灰鬥下部的(de)氣密性,從而保證電除塵器的除塵效率。

布(bù)袋除塵器


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