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1 窯尾工藝(yì)係統的選擇
目(mù)前,大型水泥熟料生產(chǎn)線窯尾大部分采用(窯尾+立磨的配置係統, 該係統的除塵係統有兩種(zhǒng)工藝流程,見圖1) 帶"旋風(fēng)除塵器(qì)+電除塵器"的立磨除塵係統, 這是典(diǎn)型的窯尾+立磨粉磨工藝的(de)除塵配置,見圖(tú)1 中包含虛線的係統.從(cóng)窯(yáo)尾預熱器出來的煙氣先(xiān)通(tōng)過增濕塔和高溫風機,然後分兩路,一路直接進電除塵(chén)器,另一路通過立式磨,旋風除塵器和循環風再到電除塵器, 兩路煙氣通過一個匯風箱匯合後進入電除塵器。
不帶旋風除(chú)塵(chén)器的立磨除塵係統(tǒng)(見圖1中無虛線框部(bù)分)此種工藝係統與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(huán)風機, 其功能全(quán)部由電除塵器和主排(pái)風機承擔,這一係統因流(liú)程更簡單,占地麵積少.能耗低(dī)和風機磨(mó)損少而得(dé)到推廣應(yīng)用(yòng), 海螺集(jí)團1999年以後建成(chéng)的2500T/D ,5000D/T生產線均采用這種係統,運行效果很好.因此10000T/D’ 生產線也采用了這種工藝係統,這一係統由於立磨的通風阻力大和排(pái)塵濃度高, 因此(cǐ)要求電除塵器能(néng)承受高負壓(13000Pa) 和高粉塵濃度(標況下1000g/m^3。
2 增濕塔的工(gōng)作原理及用途
增濕塔,也稱(噴霧增(zēng)濕塔)或(蒸發冷卻塔);是對煙氣進行增濕處理(lǐ)的設備(bèi),在水泥工業,增濕塔的作用是配合各(gè)種除塵器, 使煙氣的性質更適合除塵器的要求,是一種煙氣的預處理設(shè)備,對水(shuǐ)泥窯尾除塵係統來說,增濕塔有兩種作用:一是(shì)降溫調質,二是可起到預收塵的作用(yòng),當增濕(shī)塔內通入(rù)高溫煙氣後, 由水泵產生高壓水通過安裝在塔體上的噴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(jiāo)換(huàn)而(ér)蒸發成水蒸氣"由於(yú)蒸發的吸熱作用使煙氣溫(wēn)度降低而濕度增加, 同時大量的水蒸氣吸附在粉塵表麵(miàn),使粉塵表麵電阻降低,從而降低了粉塵的比電阻。增(zēng)濕塔的這種降低煙氣溫度,增(zēng)加煙氣濕度和降低粉塵比電阻的作(zuò)用(yòng)稱為調質。另外,煙氣由增濕塔的上部(bù)向下運動, 然後由下部灰鬥上的出氣(qì)口排出(chū),煙塵中較大的顆粒(lì)在慣性力的作用下,沉降(jiàng)於下部灰鬥,起到預除塵的作用"。
新型幹法水泥生產線的窯尾預熱器出(chū)口煙氣(qì)溫度在350C左右,粉(fěn)塵比電阻均超過1012W.CM如直接(jiē)使用(yòng)電除塵器進行除塵。不但在鋼結構(gòu)上要考慮(lǜ)高溫的力學性能,更重要的(de)是除塵效率非常低,要達到排(pái)放要求,電除塵器會設計得非常大,運行也極不穩定, 利用增濕塔的調質作用(yòng)對煙氣進行預處理後再使用電除塵器進(jìn)行除塵。不但結構上可采用普通碳素鋼,而且有很高(gāo)的除塵(chén)效率,運行(háng)狀態穩定(dìng),電除塵器的規格(gé)也大為縮小,為節約能源! 常利用窯(yáo)尾高溫煙氣對原料進(jìn)行烘幹。這對煙氣的溫度和濕度有一定的要求,使用增(zēng)濕塔後,這些問題都能得到解(jiě)決,當不進行原料烘幹時,增濕塔直接將煙氣調整到除塵器的適用條件(當進行原料烘幹時,因為增濕塔的出口溫度不受烘幹(gàn)物料的限製,當出磨煙氣溫度高而濕度較低時,還可以進(jìn)一步降(jiàng)低增(zēng)濕塔出口溫度來進行(háng)調節, 使混和後的(de)煙(yān)氣適(shì)應除塵(chén)器的需要.因此,當工藝條件不在除塵器(qì)適用條件下,利用增濕塔的調質(zhì)作用可使其變成適用條(tiáo)件, 從而增加了除塵係統(tǒng)的適應性,在這種情況(kuàng)下,增濕塔是窯尾除塵係統中不可缺少的重要組成(chéng)部分, 它的工作好壞直接影響到電除塵(chén)器的除塵效(xiào)率(lǜ)和工作穩定性,反過來也會(huì)對(duì)生產工藝產生影響,所以正確的選型和運行增濕塔是(shì)保證生(shēng)產和除塵的重要條件。
3 增濕塔的選型(xíng)設計
3.1原始參數與設計選型(xíng)
處理(lǐ)煙氣量:820000m^3/h,(單台10000T/D 生產線共用2台); 進口氣(qì)體(tǐ)溫度:230~350C,高450C;出口氣體溫度 :230C(聯合操作),90-120C(直接(jiē)操作); 塔內煙氣流速:3.22m/s; 含塵濃度(標(biāo)況下):正常65g/m^3;大(dà)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(zēng)濕塔,氣體(tǐ)經過增濕塔的速度為12.11m/s這一速度可以保證噴槍噴出的霧水與氣體充分進行熱交換,達到除塵器(qì)的佳除塵狀態。
3.2結構(gòu)設計(jì)
增濕塔(tǎ)一般由五部分構成,(見圖2)分別是:塔體,噴水裝置,水泵站,控製裝置,保溫層.其中塔體,噴水裝置.保溫層這三(sān)部(bù)分由我公(gōng)司設計並供(gòng)貨。
3.3塔體
增濕塔的(de)塔體(圖3)大部分是一個圓筒形的構造物,塔體分成三部分.即進氣口及分布板,筒體,下部灰鬥。
3.3.1進氣口及分布板
進氣(qì)口及分布板見圖4進氣口(kǒu)位於塔體的頂部(bù)由圓形的(de)進氣管與上部錐體組成,為了增加氣(qì)體的(de)均布性,我們設計時在進氣管內層沿氣流(liú)方向設置三層導流板,,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, 分布板采用多孔板式,多孔板氣體均布性好,製作安裝方便。
3.3.2 筒體
增濕塔的筒體是一個(gè)圓筒型的構造物,噴槍噴入的霧化水和高溫煙氣(qì)在這裏進行熱交換,為使這種熱交換達到預定的要求,筒體應滿(mǎn)足一定的規格尺(chǐ)寸要(yào)求,即用內徑(jìng)和有效高度來表示(shì), 其中有效高(gāo)度是指噴嘴的安裝位置到灰鬥上沿的距離。
3.3.3下部灰鬥及出氣(qì)口
下部灰鬥包括灰鬥#輸灰裝置和鎖(suǒ)風裝置, 有(yǒu)些增濕塔的出氣口設計在筒體上"有些(xiē)增濕塔的出氣(qì)口與灰鬥組合在(zài)一起。本次設計采用出氣(qì)口與灰鬥組合在一起的結(jié)構,這(zhè)一種灰鬥結構複雜"加(jiā)工困難"但(dàn)能增加筒體的有效高度" 減少增濕塔的重量和成本" 對提高增濕塔的除塵效(xiào)率也有好處, 輸灰裝置采(cǎi)用可(kě)逆式螺旋輸(shū)送機" 有兩個出料口" 正常工作時"螺旋輸送機正向運轉"粉塵由正常出料口排出。發生濕底(dǐ)等不正常現象時"螺旋(xuán)輸送機反向運轉"粉塵由另一端的事故出料口排出"以清除廢料和保護下遊設備(bèi),鎖風裝置(zhì)一般采用(yòng)雙翻板閥"防(fáng)止濕底時積灰。
3.4 噴水裝(zhuāng)置
噴水裝置是增濕(shī)塔的核心" 能將水泵站提供的具有一定(dìng)壓力和(hé)流量的水進行霧化並按一定的布置和擴散角噴入筒體內" 本條生產線增濕塔(tǎ)的噴槍均(jun1)勻布置在塔體的四周。增濕塔的噴水(shuǐ)裝置主要有噴槍管路過濾器"以及各類閥門和指示儀表等組(zǔ)成(chéng)。按其(qí)結構(gòu)有回流式和壓力(lì)式兩種"本條生產線選用回流式噴槍結構示意見圖(tú)5。回流式噴槍由回流噴嘴具有內外管的槍體和閥門及(jí)膠管等(děng)組成。從水(shuǐ)泵站來的壓力水從(cóng)槍體的外管進入噴嘴的旋流(liú)體形成高速旋(xuán)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(tōng)過回流到水泵站。噴水量的大小通過回流水的多少來調節" 回(huí)流水越多(duō)則噴水量越少"回(huí)流水越小噴水(shuǐ)量越(yuè)大。由於回流式噴槍的噴水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影(yǐng)響霧化(huà)效果。
3.5 保溫層
保溫層在整個塔體的外部" 保溫層(céng)的設計與安裝質量對除塵器的使用好壞(huài)有直接影響(xiǎng)。保溫層由保溫材料骨架和外裝飾板(bǎn)等(děng)組成"使增濕塔的工作狀態(tài)不受環境的影響。由於保溫材(cái)料的作用"塔體被保持在一個較高的(de)溫度下" 避免從噴嘴噴出的水霧接觸到塔體時凝聚成水(shuǐ)流"有利於霧化水的蒸發"所以增(zēng)濕塔的保溫非常重要(yào)。在海螺(luó)10000T/D生產線上(shàng)增濕塔保溫層厚度為100mm。
4 電除塵器的工作原理及影響因素
電除塵器是利用高壓靜電來進行氣,塵分離的,電場內設計有線(xiàn)狀的放電極(陰極)和板狀的收塵(chén)極(陽極)當在電極間加上直流(liú)高壓後$由於放電極(jí)和收塵極的形式不(bú)同(tóng)使電極(jí)間產生一個不均勻電場 當(dāng)施(shī)加的直流電壓達(dá)到一定數值時$ 放電極(jí)周圍局部區(qū)域的電場強度足以使氣體擊穿產生電暈放(fàng)電$生成電子和正%負離子,其中正離子很快(kuài)到達放電極中和而大量的電子和負離子在電場力的作用下向收塵極方向運行形成電暈電流。當含塵氣體(tǐ)通過電極間的通道(dào)時,電(diàn)暈電流中的電子和負(fù)離(lí)子就(jiù)會吸附到粉塵上$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場力的作用(yòng)下向收塵極運動,後(hòu)沉積在收塵極上並將電荷釋放出來。當粉塵沉積到(dào)一定厚度(dù)時,通過振打裝(zhuāng)置將粉塵打落到灰鬥排出完成除塵過程。電除塵器的(de)除塵效率與電場的(de)結構型式、供電裝置的特性等有關。但與(yǔ)煙氣和粉塵的性質關係更大。如煙氣和粉塵的成分,溫度,濕度(dù),濃度,粒度和比電阻等。其中(zhōng)粉塵的比(bǐ)電阻的影響(xiǎng)為突出粉塵比電阻在(zài)10^4-10^11歐姆.cm 之間時,電除塵器的工作效果佳, 比電阻低於10^4歐姆.cm 的粉塵到達收(shōu)塵極表麵後會很(hěn)快釋放電荷,並獲得收塵極的正電荷,從而與收塵極相互排斥而(ér)重返氣流。當再次荷上負電荷運動到收塵極後(hòu)又重複以上過程,形成(chéng)粉塵在收(shōu)塵極上的跳躍現象$後可能隨著氣流帶出收(shōu)塵器。除塵效(xiào)率下降(jiàng)比電阻高於10^11歐姆(mǔ).cm 的粉塵到達收塵極表麵後釋放電荷很慢。當粉塵不斷積厚時$粉塵層產生一個強(qiáng)電場,這一電場不但減弱了電極間的電場強(qiáng)度,排斥其它(tā)粉塵繼續向收塵極運動,還會在粉塵(chén)層空隙間發生局部擊穿,產生大量的(de)正離子與電場內的負離子中和其結果是電暈電流(liú)增大。電壓(yā)降低(dī),電場內閃絡頻繁(fán),粉塵(chén)的二次飛揚嚴重,這就是所(suǒ)謂的反電暈現象。導致電(diàn)能(néng)增加,除塵性能惡(è)化,甚至無法工作(zuò),因此,要使電除塵器具有良好的除塵效率,必須注意粉塵比電阻,比電阻不在適合的範圍內時,應(yīng)對煙塵(chén)進行調質(zhì)處理。通過增濕塔處理後,可以保證(zhèng)電除塵器高效(xiào)運行。
5 10000T/D水泥生產線窯尾電除塵(chén)器的特點
(1)設備(bèi)規格大(dà)10000T/D水泥生產線窯尾采。用高濃度電除塵器$ 共用兩(liǎng)台雙室四電場的電(diàn)除塵器(qì)$單台規格(m)為2X31/12.5/4X9/0.4;它是迄今為止(zhǐ)水泥生產(chǎn)線大規格的電除塵器。
(2) 處理風量大。每台電除塵器處理風量能力為860000m^3/h(聯合操作)是高濃度水泥(ní)生產線(xiàn)處理大風量的電(diàn)除塵器。
(3) 處理煙(yān)氣(qì)的含塵濃度高。進入每台電除塵器的煙氣含塵濃度高達597g/m^3而常規的電除塵器(qì)的入口含塵濃度不超過80g/m^3。
(4) 該台電除塵器(qì)要承受高負壓。該電除塵器所要承受的負壓高達12000pa是國(guó)內至今為止電除塵器設(shè)計(jì)中殼體所(suǒ)承受的高負壓。
6 高濃度電除塵器與常規電除塵器的設計區別
6.1氣體分布板與常規的電除塵器不同
含塵氣(qì)體進(jìn)入常規(guī)電除塵器電場之前 先經過氣體分布板,使氣(qì)流能均勻地進入電場1達到很好的除塵(chén)效果。而窯尾高濃度電除塵器,在進氣口處加了兩層槽型折射板,使氣流(liú)在槽型折射板間相互碰撞,氣流速度迅速降(jiàng)低(dī)並改向(xiàng),大(dà)量粉塵經慣性碰撞而降落(luò),約有20%-30%粉塵沉澱下來,起到預除塵的效(xiào)果(guǒ)。使進入(rù)電除塵器的(de)粉塵濃度大大降低,減輕了電場的負荷,使整台電除塵器的除塵效率提高。此外,進氣口(kǒu)中部還加了一層折葉板$使氣流預均布$再經過多孔板使氣流得到進一步(bù)均布。這樣,氣流進入電除塵器前經折流預除塵及均布裝置,使氣體含塵濃度下(xià)降沒,同時氣流均勻地(dì)進入電(diàn)場內部1有利於電(diàn)除塵器的除塵(布置見圖6)。
6.2電暈線的特殊設計(jì)
含塵氣體(tǐ)通過電除塵器(qì)的電場空間時 粉塵粒子與(yǔ)其中(zhōng)的遊離帶電粒子碰撞而荷電,於是在電(diàn)除塵器內便出現兩種形式的電荷,粒(lì)子電荷和離子電荷,常規電除塵器的入口含塵濃度=<80g/m^3所以(yǐ),一(yī)般用v15或v0 電暈極組合(hé)" 在稀薄的粉塵環境內)就能使粉塵顆粒均勻的荷電)達到除塵的目的。隨著煙氣中含塵濃度的增加) 粉塵離子所形成的電(diàn)暈電流雖然不(bú)大)但(dàn)形成的空間電荷卻(què)很大)接近於氣體所形成的空(kōng)間電流(liú)) 嚴重抑製電暈電流的產生)使遠離電暈區的塵(chén)粒不能獲得足夠電荷) 降低除(chú)塵效率(lǜ)。煙氣含塵濃度過大)還會出(chū)現電暈閉塞現象)使荷電離子及(jí)塵粒不能(néng)順利趨向沉澱極板) 效(xiào)率大(dà)大(dà)降低(dī)。實驗表明"當電暈線采用尖端放電時"能夠產生強大的電風"促使帶電粒子向沉澱極運動"增大驅(qū)進速度"提高除塵效(xiào)率。為此我們一改常用v15,v0線單一組合形式)而(ér)是根據電場(chǎng)內粉塵濃(nóng)度分布)設置不同的電暈線的組合形式) 在粉塵濃度(dù)高的電場空間內(nèi))采用電暈(yūn)線為長刺的v40線"使放電強度(dù)加大)粉塵充分荷電,在粉塵濃度較高的電場內"采用v25電暈(yūn)線,工況已達到普通電除塵器的環境時)用v15電暈線"就能滿足荷電的要求)達到(dào)預期的除塵效果。這(zhè)樣設計使整個電場都能均勻荷電"電場空間都能得到充分有效利用(yòng)" 使電除塵器的除塵(chén)效果達到佳。
6.3特殊的阻流設計
通常情況下,電除塵器的(de)殼(ké)體(tǐ)內壁四周都設(shè)置有阻(zǔ)流板防止氣流(liú)旁路。對於常規電除塵器而言,如(rú)果(guǒ)有0.5%的旁路氣(qì)流,出氣(qì)口的氣體含塵濃度(dù)將大大增加,降低除塵效率。對於高濃度電除(chú)塵器來講,防止氣流(liú)旁路更為重要" 如果有0.5%的旁路氣流"風量按860000m^3/h, 入口含塵濃(nóng)度按597g/m^3 計算(suàn)"水泥廠每天排塵860000X597X0.5%X24=61.61T 顯而易見" 僅此一項造成的環境汙染(rǎn)和給水泥生產廠家帶(dài)來巨大的(de)經濟損失是可想而知的(de)。為防(fáng)止旁路"這台電除(chú)塵器不僅設計(jì)了兩側邊緣擋(dǎng)風板(bǎn)" 頂梁下導(dǎo)流板"灰鬥上阻流板(bǎn)外,還在比較(jiào)好(hǎo)、二電場之(zhī)間,設置了梯形截流牆。這種(zhǒng)設計)不僅防止氣流旁路,而且能夠阻擋比較好電場的高濃度帶電粒子進入第二電場(chǎng),使後置電場內的(de)粉塵濃度大大降低,達到常規電除塵器(qì)的工況,起到高效除(chú)塵的(de)目的。(截(jié)流牆(qiáng)的布置見圖7)。
6.4預灰鬥的設計
前麵已經介紹過" 含塵氣體進入(rù)電除塵器前經過三層(céng)分布板"起到預收塵的效果(guǒ)!這樣進氣(qì)口的下部沉集了大量粉塵"如不采取(qǔ)措施"會造成進氣口內集灰"從電(diàn)除(chú)塵器(qì)的橫截麵上看"會(huì)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(cháng)工作"達不到理想的除塵效率。在進氣口(kǒu)下(xià)麵設計了四個預灰鬥" 使分布板收集下來的粉塵及時經下麵的拉鏈機(jī)運走(zǒu)"保證電除塵器的正常工作。
6.5電除塵器的耐高壓設計
電除塵(chén)器一般多用於負壓操作)在正常情況下"電除塵器所(suǒ)承受的負壓不超過2000pa 如果殼體(tǐ)的強度不夠(gòu)" 可能會引起殼體變形" 極間距無法保證"使(shǐ)電除塵器的除塵效果難以保證。當殼體密閉不嚴時(shí),就會從外部漏入冷空氣,使進入電(diàn)除塵器的風量增大,風速加快,煙氣溫度降低,在內部產生結露"粉塵結塊,其結果是除塵(chén)性能下降(jiàng)。對於高負壓電除(chú)塵器"殼體所承(chéng)受的負壓高達12000pa所以"殼體更易變形和漏風。為保(bǎo)證電除塵器能正常(cháng)的工作"在設計和製造過程中" 殼體結構設計必須滿足這種高負壓強(qiáng)度要求"采用優質鋼材"精(jīng)工細作"嚴(yán)把質量關(guān)"使電除(chú)塵器在高(gāo)負壓狀態下)變形小$密(mì)封好"這樣設(shè)計製造大大增(zēng)加了電除塵器殼體的耐壓能力"減少變形漏風)保證除塵效率。
6.6 電除塵器的鎖風(fēng)設計
高負壓下電除塵(chén)器出口端的灰鬥,如有漏風(fēng)將把灰鬥(dòu)內收集(jí)的灰帶進出氣口排放。根據測定,通過(guò)灰鬥(dòu)料層漏出的風,粉塵濃度(dù)高達300-400mg/m^3;此含塵氣(qì)體若進入電(diàn)場,那麽,隻要漏1%的冷空(kōng)氣,電除塵器的粉(fěn)塵逸出量就是300-400mg/m^3所以(yǐ),電除(chú)塵器的灰鬥(dòu)下(xià)部鎖風更為重要。為了增(zēng)加電除(chú)塵器的鎖風效(xiào)果(guǒ),我們在(zài)拉鏈機下部串(chuàn)聯了兩(liǎng)台回轉下料器,見圖8,並要求轉向相反,保證了電(diàn)除塵器灰鬥下部的氣密性,從而保證電(diàn)除塵器的除塵(chén)效(xiào)率。

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