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            水泥立窯除塵技術的現狀與發展

            2016-04-08 14:33:49

            水泥立窯除塵技術的現狀與發展

             

            我國立窯廠有生產許可證的和無生產許可證的已近萬家,年產水泥量占我國年產水泥總量的80%以上。以1998年我國水泥總產量5.3億噸計算,立窯廠的產量約4.2億噸以上。立窯粉塵的排放量如按立窯產量的4%計算,則立窯粉塵的年總排放量就高達1600萬噸。據不完全統計,立窯的粉塵排放量達到標準的不足2%。雖然國家經貿委已決定1997年淘汰3500多臺直徑小于2.2米的立窯,2000年淘汰所有年產量小于4.4萬噸的立窯,但是還有相當數量的立窯廠不屬于淘汰之列,這些廠根據當地環保部門的要求,也要限期治理達標,否則將勒令停產關閉。面對這一嚴峻形勢,廠家心急如焚,所以向現有立窯廠提供性能優良、高效、價廉、長期安全運行的除塵設備已迫在眉睫。

            立窯除塵技術的現狀

            由于立窯煙氣和粉塵的性質取決于立窯的操作方法、原料和燃料的性質以及工藝條件,且變化范圍大而快速,所以給粉塵治理帶來很大的困難。隨著國家制訂的排放標準日益嚴格,以及城鄉人民環保意識的增強,所以立窯的除塵不再采用結構簡單、投資省、除塵效率小于50%的沉降室,促使許多科研設計單位和環保產品廠家研制開發新型高效、價廉的除塵裝置。這就是近些年來立窯上各種類型的水除塵器如雨后春筍般出現的主要原因。當然也與收下的泥漿能送入預加水成球系統的雙軸攪拌機解決了二次污染問題有關。

            水除塵設施與袋除塵器和電除塵器相比有結構簡單和投資少的優點,但是根據裝有水除塵設施廠家的測試結果,粉塵排放濃度很不穩定,難以長期保持排放濃度每標準立方米小于150毫克,要達到排放濃度每標準立方米小于100毫克難度就更大。此外水除塵的致命弱點就是只能除塵不能消煙。如陜西省銅川地區的立窯廠都燒含硫量較高的煙煤,有的廠裝有不同形式的水除塵裝置,雖然粉塵排放得到一定的控制,但從煙筒仍排出滾滾黃煙,據分析排出的黃煙不是氣體,而是燃煤中揮發分燃燒生成的粒徑小于5微米的煙霧,實質上還是屬于塵的范疇。這些微細的煙霧,采用噴淋或噴霧水除塵是無能為力的。所以銅川地區采用水除塵設施的廠家有改用袋除塵或電除塵的趨勢。

            既然水除塵難以達到立窯除塵的預期效果,必然轉而采用技術成熟的袋除塵或電除塵。以袋除塵器為例,由于本體結構、清灰方式和各閥門的改進,濾料、濾袋和清灰控制系統的技術進步以及輔助清灰技術的應用,使得立窯采用袋除塵器的技術日臻成熟和完善。特別是袋除塵器不受粉塵比電阻的限制,也適合立窯的除塵。但是袋除塵器的阻力較大,一般平均在1200帕以上,靠立窯煙筒自然排風不太可能,所以需要單獨配置排風機,如直徑2.8×10米機立窯,風量按每小時55000立方米考慮,主排風機加上反吹風機所需的功率大約在80千瓦以上,另外濾袋過濾面積大于1800平方米,若采用常用的玻纖濾料按23元/平方米計算,兩年換一次濾袋,就需要4萬元以上,而且要求立窯的操作制度相對穩定,特別是對操作溫度,因為溫度過高容易燒袋,溫度過低容易糊袋。由于袋除塵器存在上述的缺點,而且一次投資也不低,使之在立窯上廣為推廣受到限制,特別是北方地區燒煙煤的立窯采用袋除塵器更要慎重。

            立窯采用電除塵器和袋除塵器一樣也有不少失敗的教訓。除受粉塵比電阻的制約,也受立窯操作條件的影響,但總的來說,操作條件不如袋除塵器要求那樣高,而且可利用煙筒的熱壓差自然排風。只要有效地解決兩極的超溫變形和腐蝕問題,立窯采用電除塵器是比較可靠的,雖然一次投入較大,但至少可與袋除塵器持平。

            立窯電除塵器技術的進展

            80年代初期,青島水泥廠首開我國在機立窯采用臥式電除塵器之先河。由于立窯煙氣濕含量大,露點達50℃以上,煙氣含塵濃度不高,一般小于每標準立方米10克,且粉塵顆粒較粗,一般粒徑大于50微米,占50%以上,很適合采用電收塵器,所以該廠安裝SHWB型電收塵器,投入運行后,收塵效率較高,但由于工況條件不穩定,特別是電場結露,兩極腐蝕嚴重,極板腐蝕不到兩年幾乎全部腐蝕掉,更換一次日常費用很高,*終被拆除而改用沉降室。隨后濟南、韶關等水泥廠也采用過這種臥式電收塵器,其*終命運與青島廠相似。

            極板腐蝕的原因,一般都認為是由于立窯燃煤中含有硫分,燃燒時產生二氧化硫,遇水生成硫酸而帶來的酸腐蝕。實際上燃煤中的硫分大部分被熟料所吸收,只有少量的硫生成二氧化硫,而立窯煙氣中僅一小部分轉化為三氧化硫,轉化率為0.5%~3.0%。因為二氧化硫轉化為三氧化硫主要受燃燒溫度和煙氣中含氧量的影響。由此可以認為立窯電收塵器產生腐蝕的原因不是硫酸而是水腐蝕。后來立窯燃燒添加礦化劑螢石(CaF)后,由于螢石燃燒會生成氟化氫,因此會加劇電收塵器的腐蝕。

            不論是水還是氫氟酸產生的腐蝕都應采用防護措施,否則腐蝕就成為立窯采用電除塵器的攔路虎。在80年代,蘭州油漆研究所試圖研制出一種能涂在極板上既防腐又導電的油漆,在實驗室已取得一定成效,但在琉璃河水泥廠進行工業試驗未獲成功。80年代末合肥水泥工業研究院在研制的低阻波紋極板上涂導電涂層,但極板受熱后不久便出現卷曲、脫落。90年代初天津水泥工業設計院研制的立窯電除塵器,極板材料采用08AL,用在北京燕山水泥廠,未取得明顯效果,因為08AL鋼板并不具備防腐蝕的性能。鑒于天津水泥廠在烘干機電除塵器上采用鋁合金極板,多年未見腐蝕現象,天津院將此成果用于立窯電除塵器上,未獲得*手資料。在廣州槎頭水泥廠立窯電除塵上將常用的A3鋼極板、08AL鋼板和鋁合金成材等9種不同材料掛在電場內進行抗腐蝕試驗。3個月后取出檢查,發現鋁合金材質抗腐蝕能力*佳,擦去表面的集灰,仍顯露原有的光澤。所以決定在該廠電除塵器的改造中采用鋁合金極板,但是不久鋁合金極板被高溫燒化,甚是可惜。由此給從事立窯電除塵器的設計研究人員以啟發,在解決立窯電除塵器防腐蝕的同時,還要考慮極板防超高溫被燒毀的問題。

            針對上述問題,合肥院和天津院近幾年來進行了大量的研究和開發工作,立窯電除塵技術有所突破,如合肥院研究的JYC型極約化電場電除塵器在 1998年通過技術鑒定后,先后用于拉薩和陜西歧星水泥廠,都取得良好的預期效果。天津院研制的新型CDYL立窯電除塵器,先后用在蘇州陽澄和天津水泥廠的立窯上,不僅粉塵排放達標,同時也解決了立窯燒煙煤冒黃煙的問題,解除了人們認為電除塵器只能除塵而不能消煙的疑慮。而且這兩家開發的產品,使立窯電除塵器現存在腐蝕、超溫、結露、爆炸等問題基本得到解決。

            在研究立窯干法電除塵器的同時,不少科研單位和制造廠家也在進行水、電一體化濕法電除塵器的實踐,因為濕法電除塵器不受比電阻的制約,除塵效率高,同時也可避免立窯電除塵器超溫燒毀和低溫結露的難題,有的雜志上登有類似這種成功產品的廣告,但是據悉許多試驗以失敗告終。如果將化工部門濕法電除塵器的成熟經驗移植過來,并結合立窯生產的實際情況,研制出適合立窯的濕法電除塵器是完全能成功的。因濕法電除塵器用水量較大,如噴嘴的選用、水量的調節、污水的處理、清水的循環使用,特別是如何降低用水量,都要逐步妥善解決。只要有關單位通力協作,鍥而不舍,立窯濕法電除塵的成功將指日可待。

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