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关于水泥行业粉尘治理和除尘器选型

文章出处:泊头市汇昌环保设备有限公司发表时间:2012年07月23日

水泥厂粉尘粒径小于2微米的占61.0%小于5微米占92.9%尘粒小分散度高对人群健康危害性大灰尘自然沉降量夏秋高于冬春均以立窑点含量(分别为240.4550/平方公里·

227.0514/平方公里·)其次是窑尾点(分别为214.5139/平方公里·月和153.4192/平方公里·).大气 tsp(总悬浮微粒)一次高浓度与日平均高浓度均越过

家大气环境二级标准.一日时点变化以8时和18时浓度高13时低;空间分布仍以立窑点浓度高.该地区人群中上呼吸道疾病占67.5%其余为眼疾、慢性鼻炎慢性咽喉炎、中耳

炎、肺功能低下等疾患极大的危害了人群健康粉尘对人体各部位和器官所致的病理改变及患病率不同,这与粉尘的理化性质和人体生理结构是分不开的。水泥尘粉尘浓度超标14

倍,分散度以直径颗粒< 2um的粉尘占3800.游离si02含量在18%~24%范围内,根据它的理化特性,此种粉尘浓度分散度高,较小的粉尘颗粒可经呼吸道直接到达肺泡,同时带入肺泡

的游离sio2,使巨噬细胞死亡崩解或释放出细胞因子,氧自由基和酶,引起组织损害,炎细胞浸润,促进成纤维细胞增生导致肺泡和肺间质纤维化,终形成肺纹理的改变和肺区

内结节的产生。
概述改革十年来我水泥工业以平均每年增长1500万吨的速度迅猛发展水泥年产量连续5年居世界_位。水泥工业的技术水平也有了显著提高地方水泥的技术改造从土立窑改

机立窑入手逐步发展到全工艺线的配套改造。一批新工艺、新技术、新设备在立窑水泥厂的运用正日趋普遍地方水泥生产正进入了一个新的发展阶段。但是从总体上看技术落

管理更落后的面貌尚未完全改变在当前治理整顿期间面大量广的企业技术改造任务仍很艰巨。尤其是环境污染问题越来越为人们所重视。七届人大会议指出:切实加强环境

保护。也是我的一项基本策。
由于规模小,工艺设备落后,能耗、物耗高,导致水泥成本增加,也限制了产品质量的提高,与省外包括省内大中型水泥企业相比,在市场竞争中处在相对劣势,经不起市场变化的考验。近几年,由于水泥市场相对紧缩,加上省外水泥的大量涌入,对我省水泥企业造成很大冲击。据统计,1996年全省水泥企业生产能力仅达设计能力69%,而其中70%的企业处在亏损或亏损临界线上。

 

方案比选

2.6.1 综述

目前,内外用于水泥窑尾除尘都是电、袋两大类收尘器。且根据《水泥工业除尘工程技术规范》的规定,新型干法窑窑尾推荐使用袋式除尘器或电除尘器[6]

内生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处理几十到一百多万立方米风量的含尘废气,进口浓度允许超过100g/nm3。排放浓度热力设备可控制在50mg/nm3以下,通风设备可控制在30mg/nm3以下。我水泥回转窑据统计10%使用袋除尘器,90%使用电除尘器,但随着《水泥工业大气污染物排放标准》的出台,袋除尘器应用愈来愈多,内外均出现“电改袋”的现象。但袋、电除尘器由于除尘机理不同,应用情况,除尘效果也不尽相同[7]

2.6.2 原理 

电除尘器的收尘,主要是在高压电场中使气体电离,进入电场中的尘粒得以荷电,并在电场库仑力的作用下,荷电尘粒趋向收尘极,达到了收尘的目的。由于能量是直接作用在尘粒上,故能耗根低,且电除尘器由于除了缓慢转动的振打部件外,没有其他运动的部件,维护工作量小,运行费用较低,所以在各种除尘技术中具有显著的优越性。且净化效率高,处理量变动范围大:根据条件和要求,可以设计能达到任意净化度(99% ~99.9%)和处理量(从几个m3/h到几百万m3/h)的电除尘器,在设计中可以通过不同的操作参数,来满足所要求的净化效率[8]

袋除尘器是以织物纤维滤料采用过滤技术将空气中的固体颗粒进行分离的设备。目前主要有纤维过滤,膜过滤(表面覆膜)和粉尘层过滤,具体表现为:筛分,惯性碰撞;扩散,重力沉降等综合作用。目前,内外滤料表面覆膜过滤技术的应用,使袋除尘器的过滤机理都有所改变。这种技术对微细粉尘有更高的捕集率,将粉尘阻留在滤料表面,更容易剥离。内生产的袋除尘器可达到99.99%的除尘效率,已趋近“零排放”。

2.6.3存在的问题

他们各自亦存在着相应的问题。

电除尘器在实际运行中是一个极为复杂的过程,会受到诸多因素影响,从理论计算的除尘效率与实际运行数据相差较大,这些因素包括物理、电力、流体力学等,而强干扰作用,是烟气和粉尘的性质,如粉尘的比电阻,电收尘器对粉尘的比电阻有严格的要求,当比电阻在105~1011ω·cm收尘效果好,比电阻低于104ω·cm时(低阻型)粉尘导电良好‚当粉尘比电阻在1011以上时(高阻型) (也有把p>5×1010 ω·cm定为高比电阻粉尘,会出现反电晕现象,在集尘极和物料层中形成大量阳离子,中和了迎面而来的阴离子,使电能消耗增加,净化操作恶化,甚至无法操作[9],故对粉尘有一定的选择性,不能使所有粉尘都获得很高的净化效率。并且受气体的温度和湿度等条件影响较大,同一种粉尘如在不同温度、湿度下操作,所达到的除尘效果不同[10]。另外,化学成分、尘粒分布、压力、气体流速等等也会对除尘效率产生影响。同时电除尘器对微细粒子处理能力有限。esp对人体健康危害大的o.1~2μm的尘粒的除尘效率较差[11]

电除尘器的存在的另一个问题是,电除尘器虽然除尘效率高但设备比较复杂,造价高,对运行、安装以及维护管理水平要求较高。对一些中小企业来说是无法负担的,所以其使用范围局限于一些大型企业。

另外,水泥回转窑窑尾用电除尘器时,为了使电除尘器_运行,设置了co采样分析,超标自动停止向电极供电功能。回转窑正常工作时,废气中co浓度为0.5%左右,其浓度超过1.5%时报警,超过2%时则自动切断电源,关闭高压硅整流器,这时电除尘器仅是一个烟气通道,粉尘对空排放。这样造成电除尘器与窑系统不同步运行问题导致污染物排放量急剧增加。根据对水泥生产中电除尘器运行情况的了解,大部分生产厂co超标时间都在1%左右,部分超过2%,几乎每天都有1次以上超标排放。一般情况下认为要使co超标时间控制在0.5 以下比较困难。按co超标时间0.5 %计算,由于co 超标引起的电除尘器年超标排放总量与除尘器正常达标排放总量相当,可见co超标引起的粉尘排放总量相当惊人。故使用电除尘器,需安装现代化的自动测量与控制系统,进行_、有效的工艺控制。保证电除尘器与水泥窑完全同步运行,实现起来难度很大。通常袋除尘器在这方面有明显优势。

而袋除尘器则存在运行阻力问题。袋除尘器运行阻力较高,(1000~1700pa)超负荷通过能力较差,运行时阻力能耗比电除尘器大。对不同工况变化,袋除尘器入口及本体易产生正压现象。压力损失大(~1500pa),且波动较大。袋除尘器的除尘效率很大程度上取决于滤袋。普通滤袋耐低温能力差(只能处理小于230℃的气体[12]),而耐高温滤料价钱又过高,使成本增加。而且,滤袋由于容易破损,寿命不长,更换周期一般较短,一般为一年。另外,滤袋受烟气湿度影响大,烟气湿度的高低改变露点,露点越高越易引起结露、糊袋,影响除尘器过滤性能,增加阻力。

在维护费用方面,电除尘器的使用寿命一般在l0年以上,在正常工况使用下,每年的维护费用约为一次性投资的5%,甚至更低。当袋除尘器采用进口覆膜滤料时,其使用寿命一般为3-4年,在袋除尘器的总投资中,滤袋的费用约占设备总投资的65%~70%,每年滤袋的换袋维护费用约为设备总投资的20%~25%。仅袋除尘器滤袋的换袋费用,是电除尘器维护费用的3倍左右。[13]

2.6.4 方案比选

综上所述,袋、电除尘器各自存在着其优点及不足,在此,在综合考虑本项目设计各项指标的基础上,对这两种方案进行比选,力求达到_设计。下表对电、袋除尘的主要优缺点、性能、及总体经济投资做了比较。

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