由於袋（dài）除塵器（qì）具備低排放、無（wú）事故排放和（hé）不受粉塵比電阻影響的性能，使得許多水泥廠在對原電除塵器進行改造時采用（yòng）電改袋（dài）的方式（包括改為電袋複合）。本文就其（qí）中窯頭電（diàn）除塵器改造為（wéi）袋除塵（chén）器後的煙氣降（jiàng）溫方式進行探討。

1　窯頭篦冷機煙氣特性（xìng）

　　1）風量變（biàn）化大。篦冷機的風量隨進（jìn）入篦冷機熟料量多少變化，尤其出（chū）現窯內結（jié）圈和堆積等惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使（shǐ）窯（yáo）內黃心料在極短的時間內進入篦冷機，將導（dǎo）致風量迅速增加。

　　2）溫度（dù）和含塵濃度（dù）變化大。正常情況下，出（chū）篦冷機（jī）末端餘風溫度在200~260℃，標態下含塵濃度約為20g/m3，隨著篦冷（lěng）機內熟料量的增加，餘風溫度相應（yīng）升高，一旦出（chū）現“跑黃（huáng）心（xīn）料”的情況，溫度很快達到450℃以上，標態下（xià）含塵濃度也在50g/m3以上。

　　3）粉塵顆（kē）粒較粗、密度大且磨蝕性強以及（jí）幹燥比電阻高。生產（chǎn）線增加（jiā）餘（yú）熱發（fā）電設備以（yǐ）後，煙（yān）氣溫度降低到100℃左右，且粉塵濕度小、比電阻（zǔ）太高，電（diàn）除塵器易形成（chéng）反電（diàn）暈現象（xiàng），即從（cóng）收塵極（jí）向（xiàng）電暈空間釋放大量的正電荷，這種倒流的電荷（hé）與負電荷（hé）快速中和，隨氣流逸出電除塵器，破壞正常的收塵作用（yòng），不但降低除塵效率，而且還白白消耗大量的電暈功率。

　　以上特性（xìng）不論（lùn）是在除塵工藝設計和設備選型還是在後期除塵設備改造時都（dōu）必須充（chōng）分考（kǎo）慮。尤其是煙氣溫度，就目前的技術水平，電除塵器和袋除塵器均無法（fǎ）對此類（lèi）煙氣直接進行淨化處理。同時，根據近幾年窯頭電除塵器改造成袋除塵器項目來看，無論采用玻纖（xiān）覆（fù）膜濾料，還是采用複合氈（zhān）類（lèi）濾料，耐（nài）溫均不超過260℃。因（yīn）此，需要增加降溫設備或提供降溫途徑。

2　降溫措施

2.1　強製風冷冷卻器

　　這種冷卻器是由一（yī）定數量的傳熱鋼管排（pái）列組合而成，所以也（yě）稱多管冷卻器。高溫氣體在（zài）管束內通過，同時在管束外壁用軸流風機強製通風進行冷卻，由於鋼管壁的熱傳導作用（yòng），使高溫氣體的溫（wēn）度降低（dī）而冷風的溫度升高。在圖1中處於篦冷機餘風與除塵器進口之（zhī）間的位置，與餘熱鍋爐是並聯關（guān）係。

圖1　窯頭工藝流程示意

　　由（yóu）於環境空氣的溫度和（hé）濕度是變化的，需要處理煙氣的氣體量和溫度也是變化的，而（ér）一定規格的冷卻器其散熱麵積是固定的，為使冷卻器適應這種變化，確保高溫煙氣（qì）被冷卻至一個允許（xǔ）的範圍內，在距冷卻器進、出氣（qì）口適當的（de）距（jù）離（lí）上（由現（xiàn）場工藝決定，越遠越好）分別安裝進口（kǒu）和出口（kǒu）測溫裝置。每個測溫裝置（zhì）有幾個（gè）測溫元件組成以防（fáng）誤差（chà）和個別損（sǔn）壞，測溫元（yuán）件必須反應靈敏，檢測溫度真實可靠（kào），保證測試數據與實際工況一致。在冷（lěng）卻器上安裝了相當數量的（de）軸流風機，以（yǐ）便在情況發生變化（huà）時啟動這些風機進行強製（zhì）通風，增加冷卻效果。同時根據現場測溫裝置（zhì）提供4~20mA的模擬（nǐ）信號控製軸流風機的啟停數量，也可（kě）采用變頻調速裝置進行控製，保證了冷（lěng）卻器出（chū）口溫度的（de）穩定可靠。

　　實例：我公司在某企（qǐ）業窯頭除塵器電（diàn）改袋項目中（zhōng）提供了（le）強製風冷冷卻器，其設計參數見表（biǎo）1。

　　該冷卻設備經過（guò）現場安裝調試完畢後，窯點火（huǒ）成功，並同步運（yùn）行與窯頭袋（dài）除（chú）塵器配（pèi）套的冷卻器，係統正常運行（háng）後，測篦冷機末端取風口管道（dào）處（即冷卻器進（jìn）口測溫點）溫度為260~280℃，袋除塵（chén）器（qì）進口（即（jí）冷卻器出口（kǒu）測溫點）溫度為90~110℃，根據起始調節情（qíng）況溫（wēn）降時間大約在5～10min。完全滿足袋除塵器使用的（de）工況要求（qiú），並且還有約三分（fèn）之一的風機未（wèi）運行，如出（chū）現異常工況可啟動（dòng）所有風機（jī）保證袋除塵器進口溫度控製在濾料可承受（shòu）的溫度210℃以下。

表1　強製風冷冷卻器設計參數（shù）

強製風冷冷（lěng）卻器的穩定性和管理簡單等優（yōu）點非常明顯（xiǎn），冷（lěng）卻效果可完全達到設計要求。在改造項目中，因使用該冷卻器，降（jiàng）低了工況溫（wēn）度，減少了袋除塵器工況下處理的煙氣量，並且（qiě）煙氣經過冷卻器後，部分粉塵得到了（le）預沉降，又（yòu）因未采用噴霧降溫，煙氣含水量小，清灰效果好（hǎo），加之使用了諾麥克斯濾（lǜ）料，濾袋（dài）壽命長達5~6年，工況阻力基本在1000Pa以下，運行第6年阻力仍能保證在1200Pa以下。

2.2　噴霧降溫

　　這種降溫方式通過特殊霧化設備（bèi）將水（shuǐ）霧化，由於水的比熱（rè）較大，霧狀顆粒擴散蒸發就會吸收周圍環境的熱量，從（cóng）而使（shǐ）周圍環境溫度降低。

　　現在水泥廠窯頭篦冷（lěng）機常用的噴霧降溫係統分為（wéi）雙流體噴霧係統和單（dān）流體噴霧係統（其中包含高壓回流式和高壓直（zhí）噴式）。雙流體噴霧係（xì）統（見圖2）構成主要有：1）水路係統，包括水箱、水泵、液體過濾器和（hé）流量控（kòng）製裝置等；2）氣路（lù）係統，由氣體壓力調節閥、電磁（cí）控製（zhì）閥和壓力檢測組件等組成；3）控製係統，由溫度檢測裝置、控製櫃、變頻器、水（shuǐ）路和（hé）氣路壓力變送器（qì）及（jí）壓力開關（guān）等（děng）組成；4）噴槍。

圖2　雙流體噴霧係統示意

　　雙流體噴霧係統與單流體噴（pēn）霧係統在產品結構上的主要區（qū）別表現在前者比後者增加了氣路係統，並相應增加氣路的控製元件。包括由自動（dòng）控製回路、安全模式回路和噴槍吹掃回路（lù）等組成的供氣係（xì）統，由控製器（qì）控製實現回路的自動切（qiē）換。在係統停用時，可（kě）以通過低壓吹掃保持噴槍（qiāng）內的微正壓，保證（zhèng）含塵煙氣不會進入噴槍，有效地防（fáng）止噴槍的堵塞。

　　由於結構不同造成兩者在經（jīng）濟技術指標上也有（yǒu）著本質的區別。雙（shuāng）流體水泵（bèng）出口壓力小，噴槍水氣壓低，相應係統管路元件承受壓力低，流量調（diào）節采用噴槍分組及水泵變頻（pín）調節噴水量，霧（wù）化粒徑小，霧化效果（guǒ）好，蒸發（fā）時間少，使篦冷（lěng）機內不易結垢，處理同樣的煙氣量需要的噴槍數量少，尤（yóu）其在噴水量由大變小的過程中相對單流體高壓直噴式優勢（shì）明顯。雙流體噴嘴是核心部件，噴嘴（zuǐ）孔徑大，不（bú）易堵塞（sāi），可直接使用河水、廢水和循環水不需過濾處理。同時由於噴（pēn）嘴孔徑大、工作壓力低，使噴嘴磨損速度慢，使用壽命（mìng）長。

　　噴霧裝置可與餘熱發電係統配合（hé）使用，首先根據（jù）餘熱發電停用時係（xì）統需處理的煙氣量、工（gōng）況煙氣高溫度和進（jìn）除塵器高溫度確定噴霧裝置規格。然後（hòu）根據現場具體情（qíng）況，工藝管道走向，選擇噴霧裝置安裝位置。目前使用（yòng）的噴霧裝置，大多布置在篦冷機頂（dǐng）部或篦冷機煙氣出風管道內，也有兩處同時（shí）布置的，正常情（qíng）況下篦冷機內噴霧裝置工作，當遇到突發意外情況時，管道內噴霧（wù）裝置也可達（dá）到噴霧降溫功能。篦冷機安裝噴槍時要充分考慮（lǜ）其內（nèi）部溫度高、粉塵磨蝕性（xìng）大和內部氣體（tǐ）流場等情況，以此來（lái）確定噴槍的（de）材質和安裝的位置。避免因煙（yān）氣溫度過高，使噴槍過熱報廢，同時也要避免由於內部過大氣流帶動粉塵衝刷磨蝕噴槍。當餘熱發（fā）電長期穩定運（yùn）行期間，可采用伸縮式噴槍，或縮（suō）短噴槍插入（rù）深度，並增加耐磨（mó）防護套，或直（zhí）接把噴槍抽出以避（bì）免噴槍不必要的損壞。當噴霧（wù）係統布置在管道內部時，要盡量（liàng）遠離除塵設備進口位置，同時保證（zhèng）在直管段部（bù）位，順氣流噴射，要（yào）避免噴出的水霧（wù）打在管（guǎn）道壁上，影響降溫效果（guǒ）。當餘熱發電設備有計劃（huá）的停運時，可先行檢查噴霧降溫係統（tǒng）設備完好情況，並保證設備的正常巡檢不遺漏。

　　實例：我公司在某企業窯頭除塵器電改袋項目中提供了噴（pēn）霧降溫裝置（zhì），其設計參數見表2。

表2　噴霧降溫裝置設計參數

全套噴霧設備經過現場安裝調試完畢後，窯（yáo）點火運行成功，並同步運行配（pèi）套餘熱發電係統，緩慢關閉通往餘熱鍋爐的煙氣管道，打開噴霧係統自動控製程序，並打開篦冷機末端取風口（kǒu）管道閥門，使煙氣緩慢進入改造後的袋除塵器內部，檢測到煙氣初始溫度276~302℃，通過控製噴（pēn）霧水泵電動機運行頻率由10Hz調到30Hz，袋除塵器的煙氣（qì）進口溫度在150~180℃之間。根據（jù）起始調節情（qíng）況溫降時間大約在1~3min，因此完全（quán）滿足袋除塵器使用的工況要求（qiú），並且水泵的工作能力還未充分發揮。

2.3　強製風冷（lěng）冷卻器（qì）與（yǔ）噴霧降溫裝置的比較

　　表3分別從設備性能、投資等方麵對兩種降溫裝置進行比較（jiào）。

表3　強製風冷冷（lěng）卻器與噴霧降溫的比較

2.4　其他降溫措（cuò）施

　　其他降溫（wēn）措施就是在上述降溫裝置正常運行的（de）基礎上（shàng），增（zēng）加係統安全性，避免出現係統風量和溫度過高損毀袋除塵器的濾袋和除塵器本體。常用的方式（shì）有：1）在係統風管（guǎn）上增加冷風閥和溫度控製器；2）增加旁路煙道，當係統遇到超高溫（wēn）時（shí），直接由旁路煙道排出，避免進入袋除塵器濾（lǜ）袋（dài）區燒毀濾袋。

　　關於增加冷風閥和溫度控製（zhì）器（qì）。對（duì）它的效果有（yǒu）待考證（zhèng），當係統運行正（zhèng）常的情（qíng）況下，無論是強製風冷冷卻器，還是噴霧降（jiàng）溫措施均能很容易達到（dào）煙氣（qì）的降（jiàng）溫要求，但當（dāng）窯係統不穩定時，尤其發生塌料的時候，在篦冷機與除塵器設備（bèi）之間的管道內形成正壓區，冷（lěng）風閥（fá）打開時係統外的空氣不會進入係統內部，達不到（dào）降溫效（xiào）果。同時由於（yú）事故出（chū）現前，係統基本沒（méi）有任何征兆，很難保證長期不運行的冷風閥在很短（duǎn）時間內打（dǎ）開。根據實際應（yīng）用情況，國內水泥行業窯頭收塵技術很少單獨采用摻冷風冷卻高溫氣體的措施，因摻冷風後會增大廢氣的處理量，摻入的（de）氣體受環境溫（wēn）度影響較大，同時必（bì）須增大（dà）除塵設備規（guī）格，增大（dà）投資；如果在係統中運用，可以在有其（qí）他降溫措施的情況下，作為一（yī）種輔助措施，增加係統的可靠（kào）性（xìng）。

　　關於增加旁路煙道。旁路煙道的設置，在國（guó）內電（diàn）力行業應用較為普遍，但隨著社會公眾對（duì）環（huán）境保護的重視和技術的發展，電力行業的旁路煙道係統已經實施了拆除或鉛（qiān）封製度。水泥行（háng）業（yè）借鑒電（diàn）力行業設置旁路煙道係統，是在餘熱發（fā）電異常情（qíng）況停（tíng）運、煙氣溫度超出（chū）濾袋耐溫範（fàn）圍（wéi）時使用，從目前情況不建議采用旁路煙道，因增加旁路煙道既增加了設備投（tóu）資，又增加旁路煙道漏灰的可能性，使排放超標，且隨著環保要求的嚴格，水泥行業旁（páng）路偷（tōu）排現象必定會受到法（fǎ）律和法（fǎ）規的約束。

2.5　需要說明（míng）的（de）問題（tí）

　　無論采用何種降溫措施，其中（zhōng）熱電阻的選用是重要一環（huán），因（yīn）任何降溫（wēn）係統運行都是以熱電阻的檢測（cè）溫度信號為參數（shù）進行調節的。熱電阻要（yào）選用熱（rè）響應時間短的；接線方式要（yào）選用能消除引線（xiàn）電阻對測量結果影響的三線製，尤其在溫度測（cè）量點距控製箱較遠的情（qíng）況下；熱電阻的安裝要（yào）合理，測點位置要（yào）保證熱電阻的測量端與被測量介質之間有充分的熱交換，避免在閥門（mén）、彎頭、管（guǎn）道和（hé）設備的死（sǐ）角處安裝（zhuāng）熱電阻；熱電阻的選用長（zhǎng）度要適當，通常情況下要插入管道（dào）中心線處，根據我們（men）的實際使用經驗，如果插入深度不合適，可（kě）能會（huì）與被測溫度相差20℃以上。因（yīn）此對於窯頭除塵器電改袋降溫係統來說，熱電阻的選擇應用是好重要的一環，必須（xū）引起足（zú）夠（gòu）的（de）重視。

3　結束語

　　綜上所述，對於（yú）窯頭廢氣降溫方案綜合比較：大型強製風冷冷（lěng）卻器有著冷卻效果好、適應性強、可靠性高、整機振動小和變（biàn）頻控製節能效果明顯等優勢，它的缺點是，投資大且對場地有一定的要求；噴霧降溫（wēn）裝置投資少，對場地要求（qiú）不高，尤其適宜原水泥生產（chǎn）線配有餘熱發電係統（tǒng）和應用強製風冷冷卻器（qì）空（kōng）間布置受限的情況（kuàng）。根據我公司現（xiàn）有窯頭除塵器電改（gǎi）袋的運行情況，在設備調試和（hé）試運行階段，噴霧降溫係（xì）統能夠達到設計的降溫要求，但篦冷機（jī）出現極（jí）端工況時，缺少實際運行情況數據，所以它的可靠性和強製風冷冷卻器相比要差一點。因（yīn）此，噴霧降溫（wēn）係（xì）統常需要和其（qí）他輔助措施同時應用。

作（zuò）者：譚長栓

作者單位：河南中材環保有限公司