窑头、窑尾烟气粉尘“超低排放”技术探讨

环境工程Environmentol Engineering
窑头、窑尾烟气粉尘“超低排放"技术探讨
谢捷
（合肥中亚环保科技有限公司合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥230051）
摘要：水泥行业最大的粉尘污染源是回转窑生产系统，窑头、窑尾系统的粉尘排放量占整个生产线的二
分之一。

随着国家产业结构的调整，环保政策越发严苛，许多地方法规都已经开始推行10mg/Nm3,甚至是5mg/Nm3的排放标准。

智能化技术的应用以及新型滤料技术、脉冲清灰技术和气流分布模拟技术的改进和提高，使得袋除尘技术不断进步，窑头、窑尾烟气粉尘“超低排放”已成为一种新的发展趋势。

关键词：智能化；袋除尘技术；超低排放
中图分类号:T0172.622.2文献标识码：B文章编号:1671-8321(2020)04—0076-03
0引言
窑头、窑尾烟气粉尘“超低排放”技术是基于现有的袋式除尘器技术进行了提升，将高精制造、智能控制、仿真模拟技术与其进行了揉和，从而实现真正的高效、智能、稳定、低阻的除尘系统。

其中高精制造主要包含了先进的滤料技术、除尘设备核心部件的精加工技术；智能控制主要是指除尘系统的智能清灰和破袋监测预警以及除尘器故障智能快速排查；仿真模拟是指利用计算机辅助软件进行三维设计和流体模拟，从而使得除尘器的结构设计更加合理优化，内部气流更加稳定。

除此以外，“超低排放”还是一项系统工程，因此设计方案的制定也是保证项目改造效果和最佳性价比的关键。

1“超低排放”关键技术
1.1高精制造技术
（1）滤袋
更加先进的滤袋材质，覆膜滤袋、超细纤维面层滤袋以及新的滤袋缝制技术，针眼处理技术，杜绝泄漏。

过滤材料的技术进步，为实现低排放甚至超低排放奠定了基础。

由于新型干法生产线现在都配有余热发电，进入窑头除尘的大颗粒粉尘已经减少，预沉降及均分设计以后，熟料粉尘对滤袋表面的磨损大大降低窑头、窑尾滤袋的材质已经可以实现统一。

结合大量的工程实例，推荐采用高档的玻纤覆膜滤袋或是超细纤维做面层的梯度滤袋。

（2）除尘器核心部件高精加工
花板和喷吹系统是袋式除尘器最为核心的部件，直接关系到袋式除尘器的使用效果。

花板的平整度和定位精度是加工的关键，大功率花板数控激光切割机能够保证花板的加工精度和平整度的同时减少花板孔的毛刺，特别是对中厚板（M8mm）和不锈钢材质的钢板能够起到更加显著的加工效果（如图1所示）。

图1大功率花板数控激光切割机
喷吹系统的传统加工工艺都是采用人工定位、下料、切割、焊接，既费时费力还不容易保证加工质量。

我公司自主开发的“喷吹系统机器人自动生产线”完美地解决了此类问题，定位精度可达到0.05mm,避免了手动加工中存在的各类问题，提高了加工效率（如图2所示）。

图2喷吹系统机器人自动生产线
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1.2智能控制技术
（1）智能清灰系统
采用柔性清灰制度，优化喷吹系统。

实现定阻、模糊清灰智能控制，改变简单的定时、按空间顺序的清灰模式。

保证各袋室间、各滤袋间的过滤负荷平衡，保持第二过滤层的稳定及减少微细粉尘渗漏（用粉尘过滤粉尘）。

实现在滤袋的全生命周期内清灰参数随着过滤阻力的变化而变化的智能控制，达到超低排放。

（2）破袋监测预警系统
破袋监测预警系统是在袋除尘器原控制系统基础上，通过增加粉尘浓度检测仪、Fluent软件模拟、温度检测仪、PLC硬件模块、软件编程和触摸屏组态，就滤袋破损、高温报警和短路故障检测的智能化装备，使得相关人员可以借助触摸屏的显示界面，较全面、直观地查询滤袋破损的位置、超温报警的时间及短路故障的阀门，从而快速地采取处理措施（加装在线封堵装置或者开冷风阀等应急处理措施）,避免污染源事故性排放和无组织排放污染物。

（3）故障智能快速排查
袋式除尘器因清灰阀的数量众多，一旦清灰系统短路，就会给故障点的查找和处理造成相当大的困难。

针对实际使用过程中存在的短路故障问题，在原控制系统基础上，通过增加短路故障检测电路，软件编程和触摸屏组态，就短路故障的智能化检测、锁存、报警和查询等进行分析和解决，使得相关人员可以借助触摸屏的显示界面，较全面、直观地查询现场故障点等，从而准确、快速地排除短路故障，使相关问题得到很好的解决。

此外，增加检测设计的系统在发生短路故障时，系统不会直接停机，从而提高了系统运行的可靠性。

1.3仿真模拟技术
根据除尘器的结构特点，利用CAE技术对设备内部进行CFD流场模拟分析，以此结合新型均风结构来改善内部气流分布，进一步降低设备结构阻力。

从CFD流场模拟的分析结果看，大型袋除尘器的入口气流分布对除尘器粉尘预沉降、局部紊流影响很大；局部的涡流会加剧袋笼底部的摩擦，造成滤袋的破损；同时,也会引起灰斗内粉尘的二次扬尘，增加除尘器的负荷（如图3所示）。

为改变进口除尘器的进口气流分布，充分利用计算机仿真技术，我们充分利用电除尘器的进口分布板的均布作用，同时利用进风格栅的气流二次分布作用（如图4所示），通过多次仿真实验，得到了气流再分布的优化结构。

Contours of Velocity Magnitude(m/s)
图3除尘器内部气流模拟
图4气流均布板
2改造方案制定
窑头、窑尾烟气粉尘“超低排放”改造可归结为电改袋、电改电袋复合和袋改袋3种方式。

对于不同设备及工况采用不同的技术路线，从而制定出综合性价比最高的方案是改造技术路线的关键。

依照我们多年的设计和使用经验以及大量的试验数据论证，窑头、窑尾烟气要做到5mg/Nm3以下的“超低排放”，过滤风速不能超过0.80m/min o因此，从理论角度出发，“超低排放”改造技术中最为核心的部分就是如何增加现有设备的过滤面积。

对于传统的已经进行过窑头、窑尾电改袋的设备，或是袋室空间足够的设备可对滤袋进行加长处理来达到目的，但是滤袋的长度又受到长径比的制约，窑头、窑尾除尘器的滤袋建议控制在8m以内最佳。

当原设备袋室空间不够情况下，只有通过对原有除尘器本体进行扩容改造才能实现过滤面积的增加。

窑头、窑尾大型除尘器的扩容改造常常受到场地或是工艺设备的限制，因此需要进行实地的考察，量体裁衣，才能制定出最佳的设计方案。

常用的改造方案有三种：（1）可以通过抬高箱体的方式来达到加长滤袋的目的。

这样需要将原有的顶部净气箱进行拆除，需要较长
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扬，水泥生产工艺之需
集，行业团队携手之力
助,水泥企业消纳处废
王君伟
中图分类号:TQ172.9文献标识码：A文章编号:1671-8321（2020）04-0078-05
0引言
据资料介绍，我国工业废物年产生量约33亿吨，各类固体废物年产生量约为100亿吨；历史累积堆存量超过600亿吨，占地超过200万公顷，全国600多座大中城市中有三分之二陷入垃圾包围中，四分之一没有堆放垃圾的合适场所。

为构建美丽的中国和安全宜居的环境，必须向“垃圾围城”、“尾矿围山”、“废物占地”宣战。

公认水泥生产线具有安全处理处置“工业固体废物”的实力和优势，那么水泥行业就有能力又有义务，参与社会一齐履行企业社会环境责任，支持国家推行的“无废城市”建设俗话说“单丝不成线，孤木不成林”，要很好地完成处置社会废物这个艰巨工程，主力军固然是企业，但还需要团队各组织成员到位，并发扬团队精神和智慧，共同破解消纳处置废物（下简称“处废”）中瓶颈，为处置好社会新、旧的废物做贡献'
1水泥协会的引领
水泥行业协会（包括国家级、省地方级和区域协调自律组织），是引领和协调行业发展的服务、指导部门。

起到沟通政府主管部门与企业、行业之间的桥梁及纽带作用，实施“上情下达、下情反映”和发挥向政府建言、献策职责。

的停窑时间；（2）如果除尘器的进口或是出口有空间的话.可以在进出口的位置来增加袋室，并对风道和工艺管道进行延伸连接。

原设备的利用率较高，停窑时间适中；（3）当原设备的进出口都没有空间的时候，可以在原有除尘器的附件重新并联一台除尘器，并对工艺管道进行对接。

原设备可以适中保留使用，停窑时间最短
“超低排放”技术在近两年水泥行业窑头、窑尾除尘系统改造项冃中得到了大量的应用实践，尤其是在南方水泥和中联水泥诸多下属企业的超低排放技改项目中成功实现了粉尘W5mg/Nm‘的超低排放，甚至是近零排放的效果，达到了国内领先，世界先进的水平。

3结束语
实践证明“超低排放”技术的研发和推广应用将有效控制窑头、窑尾的烟气粉尘，尤其是PM2.5、PM1.0微细粉尘的排放。

不但提升了水泥行业对污染物扩散的控制能力，还能够改善所在地的区域环境，改变公众对水泥工业的印象，使水泥生产企业能够成为环境友好型企业，增强水泥工业对国家循环经济发展的支撑作用。

同时也对环保装备制造业的转型升级发展起引领示范和推动作用，还将带动我国高端滤料行业的研制和生产上新的台阶,有力推动环保行业和过滤材料行业的技术进步。

参考文献：
[1]穆璐莹，水泥行业超净排放的几点设想之-----粉尘控制技术[J].中国水泥，2018年.
[2]陈益松，李永华•水泥熟料生产线粉尘超低排放技改实践[J].水泥，2019年.握
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