球磨机除尘系统的技术方案.doc

球磨机除尘系统的技术方案1 前言 水泥工业生产过程，简称为“两磨一烧”，粉磨作业和球磨机是重要的工艺环节及设备。物料在粉磨过程中，产生大量的热，使磨内温度和出磨物料温度大大提高，从而恶化操作，出现糊球糊衬板现象，降低产量、增加电耗。众所周知，最有效的防治办法，就是加强通风。通风量的大小，一般以磨内风速来衡量。业内专家多年的研究结果表明：球磨机的产量随风速的提高而提高，但风速超过0.7m/s之后，产量已不再提高了。由于通风还有排出磨内水分、输送磨细粉料等其他作用，所以磨内风速有时按不同需要，还会进一步提高，最高达到1.5m/s左右。 加强通风是球磨机节能高产必不可缺的重要手段，但是通风也会带来成品细粉的流失和环境污染，因此，高效低阻的收尘设备是必备的合作伙伴。只有二者密切配合，才有实现球磨机节能高产、清洁生产的可能。经过近十年的实践表明，这些收尘设备中，袋收尘器最为出色，功能最为齐全，越来越受到人们的青睐。 2 袋收尘器的卓越功能 2.1 环保与清洁生产 粉尘治理时需要一定的经济投入，有许多企业经常为环保效益与经济效益不能双赢而犯愁。实际上，在粉磨车间安装袋收尘器，只要合理选择和使用，完全可以做到有利可图，不到半年时间，回收粉尘的价值，就可回收袋收尘器的全部投资。例如北京平谷水泥二厂、河南登封市第二水泥厂，选用水天蓝公司的专利产品，每年回收水泥粉尘都超过二万吨。他们投入袋收尘器的资金早已收回。 袋收尘器是以纤维织物过滤的原理来完成消烟除尘过程的。随着针刺毡滤料和复膜滤料的出现，袋收尘器的除尘效率可以达到99.99%以上，排放浓度低于50mg/m3、甚至低于10 mg/m3，实现无烟排放，接近零污染。许多水泥厂主要车间的清洁生产，都是从粉磨车间安装袋收尘器开始的。我国水泥工业大气污染物排放标准与国际标准接轨后，要求粉尘排放浓度低于50mg/m3，袋收尘器当之无愧地成为最可靠的首选除尘设备。 2.2 提高比表面积与避免过粉磨现象 在水泥生产过程中，进入生料磨或水泥磨的物料都是不同组分的配合物料，如生料系统的石灰岩质原料、硅质原料、粘土质原料以及铁质原料等等；再如进入水泥磨的熟料、石膏、混合材（如粉煤灰、水渣等）。各组分物料被粉磨的难易程度（即易磨性）不同，导致随时间增加而被磨细的程度（粉磨速度）也不相同。在磨机内部有效停留时间里，有些组分物料很快就达到了粉磨的细度要求，但不得不伴随其他难磨的组分物料在磨机内继续停留，越磨越细，超过了出磨的细度要求。随着磨温的升高，这些细粉产生的静电作用越来越强，不仅缓解了研磨体的冲击作用，而且会糊球、糊衬板，降低粉磨效率，这就是“过粉磨现象”，应当尽量避免。 实施新的水泥国家标准后，要求水泥的细度、比表面积增加了，各企业不同程度地调整了研磨体级配等工艺参数，适当延长物料在磨内的停留时间，以求出磨物料更细、细粉含量更多，与此同时就更容易产生过粉磨现象。为避免产生过粉磨现象，必须提高磨内风速，加大通风量，把容易磨细的物料提前、及时、迅速地排出筒体之外，这项工作可由通风除尘系统来完成。长期运行的实践证明：由袋收尘器和风机组成的通风除尘系统，不仅可以帮助球磨机提高出磨物料的比表面积，适应新标准要求，而且，还能同时避免过粉磨现象，显著提高粉磨效率。可以说，袋除尘器在提高比表面积、避免过粉磨方面有着不可替代的作用。 2.3 适应设备大型化与高浓度细粉收集 设备大型化，是现代水泥工业技术进步的显著标志，不仅单机生产能力高、规模效益好，而且使物料配合均匀、产品质量稳定。在新型干法生产中选择大型立磨，在现代立窑生产中采用大磨群窑技术，已经成为我国水泥企业先进生产力的代表。大型化的粉磨工艺流程，离不开大型化的高浓度袋收尘器，它不仅是粉尘治理的环保设备，更是完成细粉收集的生产设备。 笔者在山东齐银集团全国第一条现代立窑示范线上看到，生料制备的立磨系统和3.513.5m球磨机与O-Sepa选粉机组成的水泥粉磨系统，都选用了处理风量为100000m3/h气箱脉冲袋收尘器作为细粉收集设备；在各地2500t/d新型干法水泥生产线水泥粉磨系统上，4.210m球磨机与O-Sepa选粉机组成的水泥粉磨系统，都选用了处理风量为140000m3/h气箱脉冲袋收尘器作为细粉收集设备。这些处理风量在每小时十万立方以上的大型袋收尘器，入口粉尘浓度一般为8001000g/m3，比仅仅承担球磨机通风除尘任务的普通袋收尘器入口粉尘浓度高1020倍。既要保证这些大型粉磨车间清洁生产，又要维持高浓度的粉磨物料流程畅通无阻，从技术经济角度分析，只有袋收尘器才是最佳的选择。 2.4 优化颗粒组成与提高水泥早期强度 有些企业认为，圈流粉磨系统生产的水泥没有开流磨机生产的水泥早期强度高，于是纷纷把高产的圈流粉磨改成为低产的开流磨。如果仔细分析其原因，其实是水泥颗粒组成是否合理的问题。业内专家研究结果表明，水泥强度主要取决于其颗粒组成中330m颗粒的含量；而早期强度又主要取决于5m下的颗粒的含量。在开流粉磨过程中，尤其是开路长磨，物料在磨内停留时间较长，出磨水泥颗粒中粒径分布比较宽、微细粉含量高且以5m以下的颗粒居多，以它直接作为成品水泥，自然早期强度发挥较快，但后期强度增进率一般不高。由于开流磨容易产生过粉磨现象、粉磨效率受到影响，同规格的开流球磨机比圈流磨机台时产量低30%左右。所以，目前国内水泥厂采用圈流粉磨系统的还是占绝大多数。 物料在圈流磨机内停留时间短，且出磨物料必须经过选粉机分选，细度合格的作为成品，不合格的重新返回磨机再粉磨。问题主要出在选粉机上，目前国内水泥厂（尤其是立窑企业）使用的选粉机，大部分是依靠重力或离心力沉降原理来收集成品细粉，从结构性能上讲，它们就很难收下5m以下的颗粒，加上物料在选粉机内停留时间有限，所以成品中微细粉含量不如开流磨多。近年来引进制造的O-Sepa选粉机采用袋收尘器收集细粉，正常工作时，在滤袋表面还附着一层粉尘层，99%以上的微细颗粒都可以收集下来，因而成品水泥的颗粒组成得以改善，早期强度不存在偏低的问题。不同粉磨工艺流程、不同选粉机配置的成品颗粒分析结果列于表1。从粒径分布情况可以看出，以袋收尘器为细粉收集的O-Sepa选粉机与球磨机组成的闭路系统，水泥成品颗粒组成既不影响早期强度的发挥，又有利于后期强度增进率的提高。 表1 不同配置的粉磨系统成品细粉颗粒分析结果对比2.5 实施粗粉细选工艺与提高磨机产量 在实际生产中，由于选粉机结构性能的限制以及粉磨系统工艺参数的控制等方面的原因，选粉效率往往达不到100%，一般仅维持在65%85%之间。也就是说，粗粉回料中总有15%以上的合格细粉被返回磨机重新粉磨。这不仅浪费了能源，同时细粉还会缓解研磨体的冲击作用，降低粉磨效率。 根据颗粒流体力学的基本原理，在一个密闭的容器内，气体通过物料颗粒层时，不仅可以把不同颗粒大小的粉状物料，按不同的高度悬浮分离开来，而且，气流可以将这些粉状物料输送到不同的位置。如果是粒径相同的粉状物料，随着气流速度的不同，会出现三种不同的气、固混合状态：固定床、流化床和气力输送床；“如果是一群粒径不同的粉状物料，随着气流速度的不同，就会按粒径大小，由小到大顺序排列，先后从固定床进入流化床和气力输送床。只要控制好气流速度和粉状物料颗粒层的厚度（颗粒层阻力），就可以在流化床与气力输送床之间找到一个合适的范围，实现按粒径大小进行物料分级的过程。”这就是“粗粉细选”的工艺原理。 “闭路粉磨系统的粗粉细选工艺”，就是在选粉机的粗粉出口，安装一台小型、简单的气力分级设备，对选粉机的粗粉回料进行再次“粗粉细选”，不但能增加粉磨系统产量，而且还能提高球磨机的粉磨效率。磨尾袋收尘器就是粗粉细选分级机的细粉收集设备，物尽其用、环保节能，不再新增其它设备。一个2.27m的闭路水泥粉磨系统，可以从选分机粗粉回料中再选出23t/h的细粉。这样，增产带来的经济效益，不到一个月就可以收回全部技术改造投资。 2.6 消除爆炸隐患与取代电收尘器 在新型干法水泥生产中，煤粉制备是不可缺少的工艺环节。烘干兼粉磨也是常见的节能高产工艺流程。但是，只要与煤粉或可燃气体打交道，就必须注意两个问题：一是自燃，二是爆炸。煤粉在堆积状态下，氧化速度超过散热速度，就会发生自燃现象。煤磨在运转或停转时，系统内某些沉积的煤粉容易发生自燃；当环境温度较低时，若系统温度控制也较低，容易产生结露现象，造成煤粉粘结堵塞，也会引起自燃。另一问题是发生爆炸。当煤粉很细时，在悬浮状态下，直接与空气接触，一旦引燃就能迅速发生氧化反应而发生爆炸。根据对多次爆炸事故的分析可知，发生爆炸有三个必要条件：气体混合物中的可燃物浓度达到爆炸极限；气体混合物中的氧含量达到足以发生爆炸的程度；混合物中的热能（火种）足以引起爆炸。为了实现煤磨的安全生产，首先要防止煤粉在系统各部分积聚；二是要利用各种防爆装置。目前，具有防静电和防爆功能的袋收尘器是煤磨通风除尘的唯一选择。 顺便提一下，随着我国水泥环保标准与国际标准的接轨，业内专家已经提出：新型干法回转窑窑尾收尘器也应该淘汰电收尘器，改换为大型防爆耐高温的袋收尘器，以防止因窑尾废气中CO超标而关闭收尘器，从而引起颗粒物超标排放的严重污染。 3 正确使用袋收尘器的技术要点 3.1 处理风量、过滤风速、过滤面积 袋收尘器是利用袋状滤布和过滤的方式来净化含尘气体的。选择袋收尘器的主要依据，首先是处理风量（处理风量越大，需要收尘器的体积也越大）。满足磨机通风量的要求、系统漏风量和料气比（粉尘浓度）的要求，是决定处理风量大小的前提。磨机的通风量等于磨内通风截面积乘以磨内风速；但在实际生产中，人们习惯用经验办法，按磨机的台时产量（生产能力）来确定配套袋收尘器的处理风量。公式如下。 Q=kG 式中：Q处理风量，m3/h； G磨机台时产量，t/h； k经验系数，磨机通风取：500600m3/t；细粉收集取：12001300 m3/t。 例：水泥磨台时产量为20 t/h，磨尾袋收尘器仅是磨机通风除尘设备，处理风量应选12000 m3/h；球磨机与O-Sepa选分机组成的闭路粉磨系统，台时产量为100 t/h，磨尾袋收尘器既是环保除尘设备，又是细粉收集装置，因此处理风量应选130000m3/h。 不同类型或不同制造厂家生产的袋收尘器，在处理风量相同的情况下，设备的体积有时会相差很大。这是因产品结构和材质不同而造成的差异。具体地说，就是收尘器所选择的滤布不同，其允许的过滤风速也不相同。过滤风速是单位面积滤布上通过含尘气体的体积流量，它表征了滤布承载粉尘层和净化含尘气体的能力。由于袋收尘器工作原理的特殊性，不仅要求气、固分离效率高，而且还要求滤布清灰后，重新恢复过滤的能力强。因此，过滤风速过大，会造成通风阻力增大和滤布的堵塞及损坏，影响收尘器安全运转时间；过滤风速小，有利于延长收尘器的寿命、提高净化效果；但在完成一定的处理风量的前提下，滤布的面积（即：过滤面积）必然增加，收尘器的体积也随之扩大，设备造价提高。 处理风量、过滤风速、过滤面积三者的数学关系如下： Q=60Su 式中：Q处理风量，m3/h； S过滤面积，m2； u过滤风速，m/min。 例如：311m闭路生料磨的台时产量为70t/h时，需要通风除尘的处理风量为42000 m3/h；如果选择普通的涤纶布袋收尘器，过滤风速应0.7m/min，则该收尘器的过滤面积应不小于1000m2。 3.2 滤布材质的选择 滤布是袋收尘器过滤含尘气体的主要工作部件。水泥工业最常用的滤布主要由有机或无机纤维织物制成。根据目前袋除尘技术的发展，按工作原理可以把滤布分成两大类：粉尘过滤滤布和表面过滤滤布。前者织物纤维的缝隙大于50m，净化过程是以在滤布上的粉尘层过滤为主；而后者在滤布上复有一层薄膜，薄膜上的孔隙仅有3m以下，水泥工业粉尘一般都阻留在薄膜上，净化过程是以表面过滤为主，接近于零排放。在水泥环保标准与国际接轨的今天，它具有越来越多的用武之地。但后者价格是前者的510倍，在水泥环保市场上现在还没有被多数企业所接受。 粉尘过滤滤布价格便宜、品种齐全，是目前水泥行业普遍选用的袋收尘器的材料。由于滤布的选择需要考虑含尘气体的物理及化学性质、气体温度、湿度、含尘浓度、粉尘颗粒大小及可燃性、腐蚀性等影响因素，所以正确选择滤布是使用好袋收尘器的关键。 一般来说，对于球磨机、破碎机、包装机等通风除尘设备的常温无腐蚀的含尘气体，选用有机材料纤维织物的滤布，如涤纶类合成纤维纺织品及针刺毡等；针刺毡滤料是以针刺法成型的一种新型纤维织物滤布。它的过滤单元呈单纤维状态，是一种三维微孔结构的滤布，含尘气体通过时呈层流状态，在高过滤风速的情况下，也能够得到较小的通风阻力。与普通织布相比，该滤布的孔隙形态不同。普通织布主要是靠经纬线交错所构成的孔隙作为过滤之用，这些孔隙还不到整个织布体积的一半；而针刺毡是由单纤维络合交错的纤维空隙作为过滤的细孔，这些细孔在毡的整个体积内所占比例相当大，一般为70%90%。在布重和厚度相同的情况下，用于过滤的细孔，针刺毡是普通织布的1.4倍。因此，针刺毡透气性好，清灰容易，过滤风速也可以提高，单位面积的处理风量大。在相同处理风量的条件下，滤布所允许的过滤风速决定了过滤面积的大小和袋收尘器的体积。普通合成纤维织物滤料的过滤风速一般应0.5m/min，而针刺毡滤料可以达到0.81.0m/min；因此，利用针刺毡滤料制成的袋收尘器，体积往往小于前两种滤料制成的袋收尘器，但是，由于针刺毡滤料制造工艺复杂，滤布及其除尘设备价格略高。 对于立窑、回转窑、烘干机、冷却机等热工设备的高温腐蚀性含尘气体，要选择玻璃纤维材质的纺织品、膨体纱、针刺毡滤布。玻璃纤维滤布具有耐高温、耐腐蚀、结构紧密、尺寸稳定、粉尘易剥离、过滤效果好等特点，是用于高温烟气净化的理想过滤材料。 近年来，滤布、滤料的发展呈多样性，高分子塑料烧结膜滤料、高分子材料涂膜工艺取得了较大的进展，如纺粘长纤维PSU烧结膜滤料，纺粘长纤维PTFE复膜滤料，表面光滑，疏水，不粘灰，滤材材质坚固，刚性强度高，适合于高温、高湿、高黏性粉尘、高浓度粉尘的工业烟尘净化，透气度5060m3/cm2.s，长久使用温度300，超过一般常用的玻纤袋的长久使用温度。 3.3 清灰方式的选择 袋收尘器在工作过程中，随着粉尘在滤布上的聚积，通风阻力逐渐上升，系统处理风量迅速减少，给生产过程带来影响，因此必须定期清除滤布上的积灰，恢复滤布的通风过滤作用，这是正确使用袋收尘器的重要环节之一，决不可掉以轻心。清灰方式分为机械振打和反吹风清灰两大类。对于小型袋收尘器可以采用机械振打清灰方式；而处理风量在4000 m3/h以上的袋收尘器就应该采用反吹风的清灰方式，这样才能保证滤布迅速恢复过滤能力。反吹风清灰分为常压反吹风和高压脉冲反吹风两种。对于净化湿含量较低含尘气体的袋收尘器，可用普通离心通风机进行常压反吹风清灰；而对于净化湿含量或粉尘浓度较高的含尘气体袋收尘器，一般都应采用由空压机提供气源的高压脉冲反吹风清灰方式。 苏州水天蓝环保设备公司的傻瓜式收尘器的清灰方式有其独特的优点，严格地讲，它既不属于机械振打清灰，也不属于反吹风清灰。水天蓝公司的清灰方式是利用阀门的控制造成各室之间的压差而使之清灰，既不需要动力，又易于操作和维护，整个设备只需要一台主风机，故人们称它为傻瓜式收尘器。 袋收尘器的清灰周期一般为24min，脉冲喷吹压力一般为0.50.7MPa；清灰周期一般靠压差计或时间继电器，通过调节延时定时器和脉冲阀的开通时间来实现。喷吹清灰一般分为在线清灰和离线清灰两种方式。 在线清灰的滤袋不用分室，利用必工作气流的压力和流量高34倍的脉冲空气，逆向喷入正在工作的滤袋，抖动的滤袋将表面聚集的粉尘清除，落入下部的集灰斗中。由于高压脉冲空气要克服工作气流的阻力，并且在这清灰的瞬间，这些滤袋不能进行除尘工作，收尘器的有效过滤面积因此会受到一些影响。但是，被清灰的滤袋是一部分一部分地分批轮换清灰，时间又短，所以，对于处理风量上万立方的大型收尘器来说，该影响可以忽略不计。 离线清灰的滤袋必须分室隔开，清灰过程是一室一室地轮流进行。滤袋因清灰而停止除尘工作，收尘器的总过滤面积将减少一个室的滤袋面积之和，这一点不如在线清灰经济上合算。但是，离线清灰的过滤室因工作气流被隔断，所以喷吹的清灰气流仅用低压和与该室处理风量同等的流量