电收尘器和袋收尘器工艺性能研究

1 文献综述1百手起驾 整理为您现代水泥工艺电、袋收尘技术经济性研究以新型干法水泥熟料生产线为例彭宣瑞摘要：对于新型干法水泥熟料生产线，窑尾是生产线最大的污染源。业界人士对于窑尾采用电收尘器还是袋收尘器的争议比较大，即使是采用袋收尘器，对于采用何种系列的袋收尘器的争议也比较大。本文分析了电、袋收尘器收尘机理和使用情况并研究了5000t/d新型干法水泥熟料生产线窑尾电、袋收尘器设备的一次投资、电耗、维护费用和运行费用。研究表明:当排放浓度要求为不大于50mg/Nm 3时，在窑尾使用电收尘器设备一次投资和运行费用都为最低。当排放浓度要求为不大于3Omg/Nm 3时，在窑尾选用袋收尘器为宜。关键词：水泥窑尾 ；环保 ；电收尘器 ；袋收尘器Technology and Economy Research on Kiln recipitator and Bag Filter for cement industryAbstract：The kiln inlet is the biggest source of pollution in the new dry process cement clinker production line. There is dispute about using the electrostatic precipitator or the bag filter in the kiln inlet, even bag 1 文献综述2百手起驾 整理为您filter is adopted, there is still dispute about using what kindof bag filter. The mechanism and service condition of the electrostatic precipitator and the bag filter have been analyzed and the research on the investment, power consumption, maintenance and operation cost for 5000t/d new dry process cement clinker production line kiln inlet have been done in the paper. The research shows: When the emission particle density limit is not more than 50mg/Nm3, the investment and operation costs of the electrostatic precipitator used in the kiln inlet are the lowest. Keyword: cement kiln inlet；environmental protection；electrostatic precipitator；bag filter1 引言1.1 研究背景水泥厂主排尘点的除尘器一般是指生料及烧成系统的窑尾及生料磨收尘器、窑头篦冷机废气收尘器、水泥磨收尘器和煤磨收尘器。从生产工艺角度看,这些收尘器是不可或缺的主设备,从环保角度看,他们是主排尘点,废气量占全厂总废气量的90%。因此,其重要性不言而喻,而且这些废气的净化处理难度也是最大的。对于粉尘污染物，国内外粉尘污染物治理大都采用电收尘器或袋收尘器。在水泥熟料窑尾废气处理方面，国内也有一些厂检测结果接1 文献综述3百手起驾 整理为您近 40mg/Nm31，即我国电收尘器排放浓度已能够满足水泥工业大气污染物排放标准(GB4915一2004) 2中要求的不大于50mg/Nm 3，对于袋收尘器，国内用于水泥熟料窑尾废气处理的袋收尘器排放浓度已能够做到3Omg/Nm 3以下，一些厂检测结果在10mg/Nm 3以下 3，我国袋收尘器技术和加工制造都已达到发达国家水平。1.2 研究意义我国在发展经济的同时很多地方环境受到了不同程度的破坏或污染，当破坏或污染程度超过了环境的自净能力，这种破坏或污染就不可逆转地破坏了生态平衡，危害人类和生物的生存。水泥工业的环境污染主要是粉尘污染(见表 1-2)。近年来水泥工业粉尘污染总量有所下降，但仍占工业粉尘排放量的 30%以上 4。为了深入的探讨，本文主要探讨环境问题中的大气污染问题，具体来说，探讨新型干法水泥熟料生产线水泥回转窑窑尾污染治理及经济性。新型干法水泥熟料生产线，水泥回转窑含尘气体量占整个生产线含尘气体量的 60%左右，其中回转窑尾含尘气体量又占水泥回转窑含尘气体量的 60%左右，并且回转窑尾含尘气体浓度一般在 40 一 80g/N，是水泥厂主要污染源 5。回转窑尾收尘设备可以电收尘器或袋收尘器，但其技术经济性有待全面比较和探讨，所以研究和探讨其技术经济性具有重要实践意义。表 1：2000 年-2005 年水泥工业粉（烟）尘排放统计 10年份 水泥企业数目（个）水泥总产量（万吨）粉尘排放量（万吨）占全国工业粉尘排放量吨水泥粉尘排放量2000 4390 57300 972 46 17.02001 4653 59700 890 39 13.62002 4782 66100 551 46 8.32003 4822 72500 524 30 7.21 文献综述4百手起驾 整理为您2004 5687 86300 498 30 5.82005 5042 97000 533 33 5.5表 2：2000 年-2005 年水泥工业粉（烟）尘排放占全国工业粉（烟）尘排放量统计：1.3 内容及技术路线本文主要从新型干法水泥熟料 5000t/d 生产线水泥回转窑窑尾电、袋收尘器设备投资、土建投资等一次投资，电耗、运行费用等运行管理费用方面进行全面的比较，弄清楚 5OO0t/d 窑尾袋电收尘器投资及运行费用等众多关系，为水泥新型干法生产线窑尾收尘选择方案提供经济合理的依据，为窑尾收尘节能降耗提供思路。2 文献综述2.1 水泥窑含尘气体排放及含尘气体排放标准国家环境保护局 1996 年 3 月 7 日颁布了水泥厂大气污染物排放标准(GB4915 一 1996)6，该标准对不同的功能区，不同时间建成(建设的水泥厂环保影响报告书(表)批准日期)的水泥厂规定了不同的污染物排放标准，其中 1985 年 8 月 1 日之前建设的水泥厂回转窑在一类区执行一级标准污染物排放限值 150mg/Nm3，二类区执行二级标准准污染物排放限值 400mg/Nm3，三类区执行三级标准准污染物排放限值600mg/Nm3;1985 年 8 月 1 日至 1996 年 12 月 31 日之间建设的水泥厂回转窑在一类区(GB3O95)禁止排放污染物，二类区执行二级标准污染物排放限值 150mg/Nm3，三类区执行三级标准污染物排放限值400mg/Nm3;1997 年 1 月 1 日起建设的水泥厂回转窑在一类区(GB3O95)国别 德国 日本 美国 丹麦占全国工业粉尘排放量（%） 1.7 1.6 2.3 1.61 文献综述5百手起驾 整理为您禁止排放污染物，二类区执行二级标准污染物排放限值 100mg/Nm3，三类区执行三级标准准污染物排放限值 150mg/Nm3。国家环境保护局 2004 年 12 月 29 日颁布了水泥工业大气污染物排放标准(GB4915 一 2004)7，统一了回转窑和立窑的排放标准，不再按功能区规定排放标准，对现有生产线实行统一的标准并设置达标过渡期，对新建生产线加严了水泥工业大气污染物排放标准。2006 年7 月 1 日起至 2009 年 12 月 31 日止，现有生产线水泥窑及窑磨一体机排气筒中的颗粒物排放浓度不得超过 100mg/Nm3，自 2010 年 1 月 1 日起，现有水泥窑及窑磨一体机排气筒中的颗粒物排放浓度不得超过 50mg/Nm3，单位产品排放量不得超过 0.15kg/t，也就是说，随着经济的发展，国家对环境保护的要求不断提高。水泥生产过程中排出的各种气体的含尘浓度,不应超过水泥工业大气污染物排放标准(GB4915-2004)规定。结合水泥厂的具体情况,各车间工作岗位空气中粉尘允许浓度,应符合表 2-1 的要求:表2-1 水泥厂车间岗位空气中粉尘的最高允许浓度：1 文献综述6百手起驾 整理为您3 水泥窑收尘方式及工作原理3.1 水泥窑收尘的几种方式按照工作方式来分，水泥工艺收尘设备可分为：（1）重力收尘设备：主要为降尘室。 （2）惯性收尘设备：以旋风式收尘设备为代表。 （3）过滤作用收尘设备：如袋式收尘器。 （4）电收尘设备，如电收尘器等。近年来，随着水泥工艺收尘技术的发展，综合经济性和实用性，目前大部分收尘工艺以电收尘器和袋收尘器为主。3.2 电收尘器原理及处理效果电收尘器是利用静电力实现粒子与气流分离的一种除尘装置。利用高压静电在放电极(阴极)发生电晕放电，产生大量自由电子和正离子，正离子被阴极吸引过去而失去电荷，自由电子和吸附了自由电子的负离子受电场力作用向集尘极(正极)移动，并充满两极间的绝大部序号 车间名称 容许最高含尘量（mg/m 3）1 砂岩破碎、粘土破碎、含10%以上游离水的sio 2粉尘。22 水泥粉磨、水泥库、水泥包装、熟料破碎和输送。 63 石灰石破碎及输送、含10%以下游离水的sio 2粉尘. 64 粘土破碎及输送、生料及输送。 105 破碎库及输送、生料及输送。 106 煤、石膏破碎及输送 107 其他无毒粉尘和煤灰 101 文献综述7百手起驾 整理为您分空间。含尘气体通过电场时，自由电子和负离子与粉尘碰撞并附着在粉尘上，使粉尘荷电。集尘极(正极)表面附着一定厚度的粉尘后，用机械振打等方法清除掉该粉尘使其落入收尘器下部灰斗。放电极(阴极)也会附着少量粉尘，隔一定时间也需进行清灰。原理图见图2-1：3.3袋收尘器原理及处理效果袋收尘器是以过滤机理分离粉尘，使含尘气体得到净化的装置。袋收尘器余尘效率高，入口含尘浓度对排放浓度影响不大，一般可达99.9%，排放浓度控制在 10mg/Nm3以内。每小时处理风量，小的可以做到几万立方米，大的可做到几百万立方米，可以实现分室在线检修，设备正常运行过程中不会出现昌故排放。当然，粉尘浓度过高，将促进粉尘的凝聚而使粉尘的表观粒径增大，用于捕捉，但清灰次数会增加，对滤袋不利。袋收尘器的使用受到含尘气体温轰、含湿量、粘附性的限制。处理温度高的含尘气体需要使用耐高温滤料;处里含湿量大、1 文献综述8百手起驾 整理为您温度低的含尘气体需要使用抗结露滤料;含尘气体中的粉尘粘附勺过大清灰困难，没有一定粘附力滤袋将失去捕集粉尘性能。目前用于窑尾袋收尘的袋收尘器主要有脉喷袋收尘器、反吹风袋收尘器两中形式，其中脉喷袋收尘器又分在线清灰和离线清灰两种形式。4 电、袋收尘器的相关指标的比较4.1 水泥窑尾电、袋收尘器的稳定性窑尾烟气的温度通常在350左右，当窑磨一体运行，由于生料需要一定的温度来烘干它，烟气通过增湿塔调质降温至220，此时对于使用电收尘器或袋收尘器增湿塔喷水量基本一样。当生料磨停机，收尘器直接操作(烟器由增湿塔经管道直接进入电收尘器)时，如果使用袋收尘器，理论上说，烟气温度只需降到260以下即可，但是考虑到温度高烟气量大，为了减小废气体积，正常使用过程中，烟气温度也会降到160左右;如果使用电收尘器，因为需要烟气的比电阻在10 4510 10。通常要求经过增湿塔调质后烟气温度降到130一150，这样进入电收尘器的烟气的比电阻正好在104510 10之间，此时电收尘器除尘效率最高。这样使用电收尘器所需喷水量较用袋收尘器有所增加，用电量也有所增加。在生料磨停磨开磨转换期间及以后会有一个烟气调整适应除尘的过程，此过程中，电收尘器排放浓度可能会超标。如果是用袋收尘器，此时不会出现超标情况，因为直接操作时增湿塔出口烟气温度在2201 文献综述9百手起驾 整理为您左右，正好是袋收尘器除尘理想的温度。也就是说，袋收尘器达标运行稳定性比电收尘器达标运行稳定性好。当然如果环保要求高，例如某些地区要求窑尾收尘器出口浓度不超过30mg/Nm 3，那么袋收尘器很容易做到，但电收尘器还需要从电场长度、异极间距，电场布置等方面进行改进，投资会加大，但是达标运行稳定性不如袋收尘器，从低浓度排放和设备达标运行稳定性方面出发选用袋收尘器更合理。4.2 电袋式收尘器能耗比较两者能耗大小的比较主要是电收尘器电晕放电，能耗与袋式收尘器克服阻力耗能的比较因为两者都分别占到该种收尘器总能耗的85%左右。4.21 电收尘器电收尘器粉尘的收集是依靠高压电源所提供的其能耗与收尘效率密切相电场电晕放电来实现的，其能耗与收尘效率密切相关，可用平均工作电压、平均工作电流与需用高压电源台数三者的乘积来计算，得出实际的功耗。但在方案比较时仅已知需求的效率与处理的烟气流量情况下，也可用HJwhite的电收尘效率与电晕功率关系曲线来估算。根据曲线，可查出表中的对应数据： 9收尘效率（ %） 单位电晕功率（ w/m3/s）90.00 20099.00 40099.30 60099.50 80099.75 100099.80 16001 文献综述10百手起驾 整理为您效率超过99.5%以后 电晕功率急剧增加，作为能耗比较，上述数据可做参考依据。如处理烟气量600 000m/h。效率为99%时 N=66.7kw99.5%时 N=133.34kw99.8%时 N=266.68kw4.22袋式收尘器袋式收尘器克服阻力所需功率按下式计算:N=Q