5、窯頭袋除塵器的選型

根據工藝設計方案和原始參數對袋除塵器進行選型，主要步驟包括：袋除塵器類型的確定、處理風量的確定、濾料的選擇、過濾風速的選取、過濾面積的計算、除塵器規格的選取等。下面以我院的三種類型及型號的窯頭噴吹類高溫袋除塵器為例進行介紹。

5.1 袋除塵器類型的確定

該三種袋除塵器的結構及工作原理介紹如下：

（1）GMC型高溫高壓脈沖噴吹袋除塵器該袋除塵器主要由灰斗、袋室、凈氣室、噴吹管路系統、排灰裝置、卸灰閥和電控柜等組成。

其工作原理：含塵氣體經過風道進入除塵器已擴大的灰斗進行預收塵，通過導流板均布于各條濾袋之間，粉塵阻留于濾袋表面，為使設備阻力不超過1500Pa, 高壓氣體經電磁脈沖閥產生脈沖，使氣包內壓縮空氣由噴吹管孔眼噴吹，（稱一次風）通過文丘里管誘導數倍于一次風的周圍空氣（稱二次風）進入濾袋使濾袋瞬時急劇膨脹，并伴隨著氣流的反作用抖落粉塵，達到清灰的目的，使用PLC自動控制裝置實現定時清灰，可根據粉塵濃度隨意調節清灰周期和脈噴時間，使除塵器在較低的阻力范圍內運行。

（2）FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器

該除塵器主要由箱體、袋室、灰斗、進出風口、濾袋、袋籠、支柱、爬梯、欄桿、氣路系統、提升閥系統、卸灰裝置、清灰控制器等部分組成。其進出風口連接成一體形成風道，進出風口分別布置在袋室相對的兩側面，中間用斜隔板隔成互不透氣的兩部分，使氣流分布均勻且預收塵效果好。

其工作原理：含塵煙氣先由進風口進入，在風道斜隔板的導向下，風道截面擴大風速降低，部分較粗塵粒在這里由于慣性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分塵粒隨氣流上升進入袋室，經濾袋過濾后，塵粒被阻留在濾袋外側，凈化的煙氣由濾袋內部進入凈氣箱，再由閥板孔、出風口排入大氣，達到收塵的目的，隨著過濾過程的不斷進行，濾袋外側的積塵也逐漸增多，從而使收塵器的運行阻力也逐步增高。當阻力增到預先設定值(1245～1470Pa），或者設定時間到時，清灰控制器發出信號，首先控制提升閥將閥板孔關閉，以切斷該單元過濾煙氣流，停止過濾過程，然后電磁脈沖閥打開，以極短的時間（0.1～0.15秒）向凈氣箱內噴入壓力為0.5～0.7MPa的壓縮空氣，壓縮空氣在凈氣箱內迅速膨脹，涌入濾袋內部，使濾袋產生變形、振動、加上逆氣流的作用，袋室外部的粉塵便被清除下來掉入灰斗，清灰完畢后提升閥再次打開，收塵器又進入過濾狀態。清灰動作均由PLC進行自動控制，清灰控制有定時式和定壓式兩種。

（3）CDMC型低壓長袋脈噴高溫袋除塵器

該袋除塵器主要由進氣管路、進氣室、灰斗、袋室、凈氣室、出口管道、噴吹管路系統、排灰裝置、卸灰閥和電氣控制系統組成。

其工作原理：含塵煙氣經煙道進入塵氣通道，然后折入灰斗。當氣流撞擊導流板，部分粗粒由慣性而落入灰斗，其余含塵煙氣的粉塵被阻留在濾袋表面，凈氣相繼經凈氣室、出風蝶閥和排風道最終排入大氣。除塵器運行一段時間后，濾袋外表面捕集的粉塵層增厚，除塵器的運行阻力上升，當增加一定值后，就需要對濾袋進行清灰，整個清灰過程主要是通過脈沖閥來進行的，首先關閉排風閥打開脈沖閥，壓縮空氣通過噴管向本排每條濾袋噴射氣流，使濾袋產生變形、震動以達到清灰的目的。清灰結束后，排風閥再次打開，收塵器又進入過濾狀態，互不干擾，實現了長期連續運行，提高了清灰效果。

5.2 處理風量的確定

水泥廠熟料冷卻設備是為防止高溫熟料礦物晶形轉變，使其具有良好的晶形結構，提高熟料強度而設立的，同時也回收部分熱量。目前水泥工業常用的冷卻設備有多筒冷卻機、單筒冷卻機和篦式冷卻機，前二種冷卻機，冷卻空氣全部進窯燃燒，只有篦式冷卻機產生廢氣。

篦式冷卻機以自然空氣作為冷卻氣體，進入篦冷機冷卻熟料后的氣體一部分作為二次風入窯，用于窯頭部分用煤的燃燒空氣；一部分作為三次風入分解爐，用于窯頭分解爐部分用煤的燃燒空氣；一部分用于烘干原料或烘干燒成用煤炭的熱氣體；部分水泥廠還用于烘干混合材；對大氣造成污染的是沒有被利用的部分，往往也稱為冷卻機余風。用熱平衡的方法可求得冷卻機余風的多少。

通過計算分析可知，冷卻機冷卻1kg熟料排出的廢氣量與多種因素有關，至少包括燃料的發熱量（熱值）、熟料熱耗、二次和三次空氣用量、對排出冷卻機熱氣體的利用多少和冷卻機的性能，冷卻機與排放廢氣有關的性能有二次和三次風溫度、廢氣溫度和使用的冷卻風量等。生產統計數據表明，冷卻機冷卻1kg熟料排出的廢氣量一般在1.0～2.5Nm3/kg熟料范圍內，即每冷卻一噸熟料產生廢氣1000～2500Nm3。

水泥窯頭除塵器的處理風量應根據工藝計算再結合經驗數據，按生產時產生的最大廢氣量選取。

5.3 濾料的選擇

濾料是袋除塵器的核心部件，濾料的性能和壽命直接決定了袋除塵系統的使用性能和經濟效果，正確地選擇濾料是設計使用好袋式除塵器的關鍵。過濾材料的選擇，需要考慮含塵氣體性質、含塵濃度、粉塵顆粒大小、化學性質、物理性能、氣體溫度等。總的說來，選擇性能適當的過濾材料，既要均勻致密、透氣性好，又要耐熱、耐腐蝕，還要有一定的機械強度，才能延長濾袋的使用壽命，保持良好的除塵效率。

目前可選用的耐高溫濾料材質主要有PPS、諾梅克斯、玻璃纖維、P84和PTFE等，各耐高溫過濾材料性能比較見表2。

注：上表中強力特征與化學特征只是一種相對表達，其次序為優－好－良－差，這只是原始變化，如通過處理，特性則會發生變化。如玻纖經過處理后，耐磨、耐折性能有很大提高。

根據水泥窯頭工況煙氣特性和各耐高溫過濾材料的性能，且考慮窯頭通常選用低壓長袋脈沖高溫袋除塵器，建議選用諾梅克斯（Nomex）濾料。另外，PTFE性能好，摩擦系數小、耐高溫，制成薄膜的微孔多而小，形成表面過濾，目前利用它的優越性，還可制成諾梅克斯覆膜濾料或滲膜濾料，大大改善濾料特性，提高袋除塵器除塵效率，考慮到窯頭熟料粉塵的強磨蝕性，最好選用諾梅克斯滲膜濾料。

5.4 過濾風速ω的選取

為使袋除塵器高效穩定運行，應根據水泥窯頭廢氣的性質、工藝狀況、濾料的種類、清灰方式等選取合適的過濾風速。對于GMC、FGM和CDMC型脈沖噴吹類窯頭袋除塵器，濾料選用諾梅克斯（Nomex）或諾梅克斯滲膜濾料時，建議凈過濾風速取≤1.0m/min。

這里所提的過濾風速是凈過濾風速，其過濾風速數值為一般建議, 在具體選擇時要充分考慮工藝參數、濾料的技術性能、經濟性、目標使用壽命、濾料供應商等因素，尤其要注意的是, 即使是相同種類的濾料，不同的濾料生產供應商所提供的濾料質量有較大的差異, 在選取過濾風速時, 這種差異要給予充分的考慮。

5.5 過濾面積的計算

袋式除塵器在實際選用時，先根據工況條件確定過濾風速，再根據處理風量按下公式（1）和（2）分別求凈過濾面積和總過濾面積。

要說明的是, 在具體選型時，根據計算的總過濾面積選擇相應袋除塵器規格。對于離線清灰的袋除塵器, 先按以上公式（1）計算出來凈過濾面積后, 再按以上公式（2）計算出來總過濾面積格。對于在線清灰的袋除塵器,計算出來的凈過濾面積就是總過濾面積。

5.6 除塵器規格的選取

根據過濾面積，對照相應袋除塵器的規格和性能表選擇一種規格。該三種袋除塵器的規格和性能表分別見表3、表4、表5。根據窯頭冷卻機的規格和生產線熟料產量，也可以為業主設計非標型產品。

6、窯頭袋除塵器的應用

GMC型高溫高壓脈噴高溫袋除塵器自研制以來已應用于新疆屯河五宮水泥廠、烏魯木齊燕兒窩水泥廠、新疆天山和靜水泥有限公司等生產線項目。該類型除塵器技術于2003年通過省級技術鑒定，并榮獲“2005年度建材行業科技進步三等獎”榮譽。

FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器先后應用于四川峨眉山佛光水泥廠1200t/d熟料生產線、都江堰拉法基水泥廠3500t/d熟料生產線和贊皇金隅5000t/d熟料生產線等水泥生產線項目的窯頭煙氣治理。

CDMC型低壓長袋脈噴高溫袋除塵器在許多生產線成功應用的基礎上，于2009年通過省級技術鑒定，該系列技術和產品已在國內外水泥廠廣泛推廣應用，可為10000t/d及其以下不同規模的水泥生產線窯頭除塵提供配套設備，至今在水泥廠窯頭已推廣應用了百余臺，成功應用于青州中聯水泥公司、唐山冀東水泥股份有限公司、寶雞眾喜水泥有限公司、春江集團有限公司、沙特NCC、越南緣何公司、埃塞俄比亞等新建的水泥生產線項目。由于突出的應用業績，該類型除塵器技術先后榮獲“中新集團技術創新成果一等獎”、“2009年度建材行業科技進步三等獎”等榮譽。

為適應新標準GB4915-2013實施的要求，低壓長袋脈噴高溫袋除塵器由于其具有除塵效率高、清灰徹底、出口排放濃度低、濾袋使用壽命長、維護方便、占地面積小、系統運行穩定等優點，必將逐步占據主導地位。近年來，除廣泛應用于新建水泥生產線，該類型袋除塵器技術在現有生產線窯頭除塵系統環保改造中發揮了積極的作用。

7、總結與體會

（1）應新修訂的《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2013）的排放限值要求，水泥廠窯頭只有采用高效袋除塵器、高效電除塵器和高效電-袋復合除塵器才能使廢氣排放達標。因袋除塵器具有能處理微細粉塵、除塵效率高、結構簡單、適應性強、系統運行穩定等優點，故袋除塵器更有優勢。

（2）對于新建生產線和環保改造，建議選用“煙氣調質降溫（或余熱利用）＋袋除塵器”的袋除塵工藝。

（3）國內外水泥廠窯頭煙氣調質降溫設備主要有多管冷卻器、余熱鍋爐和增濕塔等，且以多管冷卻器和余熱鍋爐居多。

（4）窯頭袋除塵器的選型主要包括袋除塵器類型的確定、處理風量的確定、濾料的選擇、過濾風速的選取、過濾面積的計算、除塵器規格的選取等內容。

（5）針對窯頭工藝系統和含塵廢氣的特性，未達到排放新標準要求，可選用的典型技術和產品有GMC型高溫高壓脈噴高溫袋除塵器、FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器和CDMC型低壓長袋脈噴高溫袋除塵器三種，其中建議選用CDMC型低壓長袋脈噴高溫袋除塵器。

（6）為適應新標準GB4915-2013實施的要求，低壓長袋脈噴高溫袋除塵器必將占據主導地位，該類型袋除塵器技術在現有生產線窯頭除塵系統環保改造中將發揮更加積極的作用。

作者：朱宗林

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