引言

淮南某水泥廠2500t/d干法水泥生產線于2004年建成投產，窯尾采用高效靜電除塵器進行除塵。經過十幾年運行，且增加余熱發電后，電除塵器出現能耗高、排放無法保證達標情況。2016年對窯尾靜電除塵器按照（標況下，以下同）30mg/m3排放標準進行設計改造為袋式除塵器。但隨著國家和安徽省新的水泥工業大氣污染物排放標準實施，原改造的袋式除塵器無法滿足環保排放要求。2019年對窯尾除塵器進行擴容增效技術改造，改造后窯尾除塵器排放完全達到國家和安徽省水泥工業大氣污染物≤10mg/m3排放標準要求，電耗下降顯著，系統運行效果良好。

1.1 改造前的情況

除塵器殼體運行近20年，出現部分銹蝕漏風、阻力增高（1800Pa）、電耗大、粉塵排放不能滿足現行《水泥工業大氣污染物排放標準》中規定的顆粒物≤10mg/m3排放要求。基于以上因素，在仔細檢查確認脈沖閥、提升閥、儲氣罐、氣包壓力表指示、收塵器進出風管溫度計壓力計參數顯示沒有問題后，為實現達標排放，優化減小阻力目標，必須對現有窯尾除塵器設備進行擴容增效升級改造。改造前原除塵器主要參數見表1。

表1 改造前原除塵器主要參數

1.2 存在的問題

（1）濾袋磨蝕老化。改造為袋式除塵器后濾袋已經運行3年多時間，且除塵濾袋屬于易耗品，隨著使用時間增長出現磨損老化的問題。

（2）過濾面積小，過濾風速偏高。除塵器過濾面積偏小，造成過濾風速較高，過濾速度提高后設備阻力增加，引起頻繁清灰，能耗增大，運行費用升高。

（3）收塵器進口分風不均，影響收塵器氣流流向，造成濾袋間氣流不均衡，從而造成除塵器阻力增加、影響收塵效率，降低濾袋使用壽命。

（4）除塵器存在一定漏風，影響除塵效率。除塵器經過多年運行，本體鋼板焊縫孔洞漏風及除塵器檢修門密封條老化造成漏風。漏風使進入除塵器風量加大，造成除塵器內部氣流流速增加、氣流不穩，而使除塵器效率降低。

（5）漏風造成耗電率大。多年運行后焊縫孔洞漏風及除塵器檢修門密封條老化形成漏風，從而造成風量增加，風機電耗增大。

根據現有除塵器的外形尺寸，經過認真研究，需要在不改變除塵器工況和風量的前提下，提高除塵器過濾面積，使過濾風速降到0.8m/min左右。有幾種解決方案：

（1）保持收塵器長度和寬度不變，收塵器高度增加1500mm，更換全部袋籠和濾袋。

（2）保持現有濾袋規格（Ф160mm×7000mm）、收塵器寬度和高度不變，加大收塵器長度。拆除原除塵器出氣端保溫和側板，在收塵器出氣端增加袋室、增加濾袋袋籠、噴吹裝置、頂部增加高凈氣箱，型號為LJPJ10（11）227-2*6（1）。更換電控系統，并對增加部分設備及管道進行外保溫。

（3）在不改變除塵器工況和風量的前提下，保留原除塵器殼體、噴吹清灰系統及輸灰鎖風系統，拆除全部袋籠和濾袋，更換規格Ф160mm×2200mm耐高溫的折疊濾筒。

（4）不改變除塵器工況和風量，保留原除塵器殼體、噴吹清灰系統及輸灰鎖風系統，全部更換袋籠和濾袋，改造除塵器進口擋風板、導流板。

由于受場地限制，空間狹窄，在不改變除塵器工況和風量的前提下，經過認真研究方案比較（見表2）：方案1濾袋袋籠數量不變，長度增加，要更換全部濾袋和袋籠。但加高袋室，增加了加工制造增高袋室的費用，且受場地空間限制，袋室加高安裝耗時長，增加改造成本。方案2濾袋袋籠長度不變，可以利舊原來袋籠，增加更換濾袋及增加濾袋和袋籠費用，但需要拆除原除塵器出氣端保溫和側板，增加袋室、上箱體及噴吹系統等，受場地空間狹窄限制，施工困難，施工周期較長，施工費用較高。方案3設計簡單，可以保持原除塵器本體和管道系統工藝不變情況下，拆除全部濾袋和袋籠，更換折疊濾筒，施工快捷方便，但耐較高溫度濾筒加工制作成本高，造成較高的改造成本。方案4設計簡單，保持了原除塵器本體和管道系統工藝不變情況下，更換全部濾袋和袋籠，只需改造除塵器進口擋風板、導流板，且工期短、投資成本低。

經過論證，最終使用方案4。該方案難點在改造除塵器進口擋風板、導流板裝置的設計，我們利用CFD技術（見圖1）對整個除塵器進行流場模擬，確定了最佳設計方案，確保了各袋室風量的均勻性。

3.1 改造過程

（1）收塵器原分布板做相應優化調整改造。氣流分布主要目的是保證濾袋使用壽命和降低設備運行阻力。原分布板為上部盲板+下部導流板結構。改造方案根據現有除塵器結構形式，對設備內部上部盲板不動，將原下部盲板上開一部分方孔（160mm×160mm），并將孔制作的折彎板罩住，增加導流板。設計合理均風結構來改善氣流分布，盡量保證濾袋進風均勻，進_步降低設備結構阻力。

（2）濾袋選用。既考慮節約投資成本，又要保證排放效果。濾袋的選擇顯得格外重要，濾袋由160mm×7000mm全部更換為160mm×8200mm，采用耐酸、耐堿、克重＞850g/m2玻纖覆膜濾料，且袋籠拼接處濾袋加強處理，可以更好保護濾袋使用。

（3）袋籠選用。袋籠是袋除塵器另外一個重要的部件，其筋數及間距、直線度與焊接質量的好壞直接關系到濾袋的壽命。本次設計的袋籠為24根豎筋，三節結構，袋籠豎筋直徑≥3.0mm，環筋直徑≥4.0mm，環筋間距≤180mm，袋籠的豎筋與縱筋的焊接采用_次全自動焊接，采用有機硅防腐，這樣可以很好地保護濾袋；另外在袋籠的頂部設置有保護套，可以保護袋口不被破壞。

（4）殼體補漏。由于除塵器多年運行，殼體焊縫部分腐蝕，對漏洞進行補漏，并進行防腐處理。

（5）設備密封條老化。對現除塵器檢修門更換專用中空U形硅膠密封條，不但密封性能好，且耐高溫抗老化；使得設備漏風率低，避免殼體內部腐蝕。

3.2 改造后生產運行情況

通過除塵器擴容增效升級改造，消除了除塵器運行的瓶頸問題，達到改造效果（見表3）。改造后，除塵器顆粒物排放穩定運行≤10mg/m3完全優于標準要求，設備阻力進一步降低，節約了電耗。

表3 改造效果

3.3 產生的效益

原有除塵器處理風量550000m3/h，排放濃度≤30mg/m3，按照排放溫度150°C，每小時粉塵排放量為550000×[273/(273+150)]×0.03/1000=10.65t；改造后袋收塵器處理風量：550000m3/h，排放濃度7mg/m3，每小時粉塵排放量為550000×[273/(273+150)]×0.007/1000=2.48t。因此，每年向大氣減少排放量：（10.65-2.48）×24×330=64706.4t，同時為企業節約64706.41生料。

除塵器運行穩定后的壓差在900Pa左右。同樣工況下，改造前后除塵器運行壓差降700Pa左右：

W=kPQt/(3600×1000ŋ)

其中，t——年運行時間（24×330h），Q——煙氣流量，m3/h；P——壓差差值，Pa；k——氣體密度系數，取1；ŋ——系統效率，取0.8；年均用電節省約1058 750kWh，當前電價0.55元/kWh，年均電費節省約582312.5元。

（1）合理選用改造技術方案。通過多種改造技術方案按照投資、工期及穩定性論證比較，確定最優的改造方案，保證改造后具有投資低、工期短、運行穩定、使用壽命長及運行費用低等優點。

（2）優化氣流均布配置。氣流均布主要目的是保證濾袋使用壽命和降低設備運行阻力，氣流分布的均勻性對除塵效率影響也很大。氣流分布不均勻時，在流速低處所提高的除塵效率遠不足以彌補流速高處效率的降低。通過CFD分析對氣流均布的優化升級改造，保障了除塵器系統的穩定運行。

（3）有效管理和正確操作保證袋式除塵設備穩定運行。總結了除塵器生產管理經驗，結合改造后系統的特點，重新制訂了管理辦法和操作參數，盡可能減少管理操作上的不統一帶來的影響。

（4）清灰程序合理設置是關鍵。窯尾袋式除塵器經過擴容升級改造后生產穩定，噴吹清灰周期設計合理，設備阻力較低、壓縮空氣消耗量下降，顯著降低單位產品電耗。

作者：牛志遠

來源：《河南中材環保有限公司》

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