煤磨袋式除尘器的设计、操作及事故应急

煤磨袋式除尘器的设计、操作及事故应急

目前煤粉作为水泥厂生产熟料的主要燃料，大都是通过自身的煤粉制备系统加工出来的，由于煤粉易燃易爆，该系统的所有设备都存在燃爆的危险，对于收尘设备来说也不例外，故此收尘设备在设计、操作和事故应急方面都必须充分考虑这一特殊情况，才能保证整条水泥生产线的正常运行。对目前应用越来越多的新型干法水泥生产线来说，煤磨的废气不能全部入窑，必须要收尘放风，而根据目前国家环保法律法规和粉尘排放标准的要求，煤磨废气治理就显得更为重要。随着粉尘排放标准的提高，原来的湿法收尘或煤磨电收尘器都因为二次污染、资源浪费、投资太大、排放不能达标等原因被逐步淘汰，取而代之的正是目前在大气除尘行业应用广泛的高效煤磨袋式除尘器。

1新型干法水泥生产线煤磨废气及粉尘特性

要进行煤磨废气收尘，就必须明确煤磨废气和粉尘的特性。目前部分水泥厂虽然开始使用无烟煤，但是，据报道国内外已投产的100%燃烧无烟煤生产水泥的预分解窑生产线尚不是很多，应用较多的还是烟煤，这种情况下煤磨废气和粉尘就不可避免地具有易燃易爆的特点。

1.1烟气温度

目前新型干法水泥生产线中煤磨废气温度一般在60～80℃，露点温度在40～50℃。

1.2废气含尘浓度

随着技术的发展，近年来取消了细粉分离器，含尘气体直接进入袋式除尘器，一般能达到600～800g/m3（标），最高可达1000g/m³（标），属于粉尘浓度较高的含尘气体。

1.3袋式除尘器工作负压

根据系统工艺布置而定，有的可高达9000～14000Pa。

1.4粉尘密度

新制煤粉密度大概为0.5t/m³，相对水泥厂窑头、窑尾粉尘来说较轻。

1.5粉尘粒度

粒度细，粉尘粒径一般＜0.1mm（粒径小于10μm的粉尘重量比占40%～80%），容易自燃和爆炸。

1.6比表面积

比表面积大，爆炸性强。

1.7安息角

一般安息角能达到45°，有的大于45°，流动性较差。

1.8爆炸极限

爆炸极限一般在40～1000g/m³，有的时候爆炸下限能达到35g/m³，目前新型干法水泥生产线中煤磨粉尘浓度处于爆炸极限内。

2袋式除尘器在煤磨除尘中的设计要点

燃烧和爆炸的发生要同时具备三个条件——可燃物、足够的氧气和火源。结合煤磨废气和粉尘的特性，煤磨袋式除尘器在设计时必须要充分考虑防燃防爆，但是因为粉尘浓度处于爆炸极限内，故此应着重从控制火源和氧含量两方面考虑。目前应用较多的煤磨袋式除尘器有气箱脉冲式和脉冲喷吹式两种，其中脉冲喷吹式袋式除尘器以其收尘效率高、占地面积小等优点得到用户的青睐，见图1。

2.1控制内部温度

内部烟气温度过高容易引起煤粉自燃，过低又容易结露，造成煤粉粘接、堆积而闷火，故此一般应该对内部正常工作温度进行控制，应大于露点20～30℃，一般在70～90℃之间。可在灰斗外壁上安装加热装置；灰斗内设置温度监控装置，且监控装置要隔爆；对灰斗内温度，如达到100℃，应迅速采取措施。

2.2特殊的结构设计

（1）内部不能有煤粉堆积。灰斗等斗壁与水平面夹角不能小于70°，灰斗相邻侧板间（即灰斗棱内侧）应焊接半径大于100mm的圆弧形钢板（见图2）；灰斗外壁可设置振动器进行定期振动，以防止灰斗内煤粉起拱棚料；灰斗下口要足够大，以保证收集下来的粉尘灰能顺畅下泄；内部板材所有加强筋均应该设置防积灰板，防积灰板与水平面倾斜角度也不能小于70°；采用浅斗型回转下料器（见图3），既能防止煤粉粘接又能有效泄灰、锁风和防止结露，下料器要设有速度感应器，将下料器的运行情况传送到中控室，以便及时了解下料器的运行情况。

（2）设置防爆阀。在煤磨袋式除尘器中，防爆阀是不可缺少的。防爆阀的作用是在除尘器发生爆炸时能有效地将冲击波的压力释放掉，而不至于破坏收尘器的整体结构，使除尘器爆炸后经过简单休整能尽快满足生产的需要。防爆阀设计要点有防爆面积的计算、开启灵活能及时有效地释放压力和爆炸后能迅速封住爆破口防止大量空气进入收尘器内部后助燃；对于防爆面积的计算简单易行的方法就是采用孔积比的方法，但是这种方法经验性较强，得出的结果往往差别很大，所以应用较广泛的是德国VDI3673中的列线图。目前常用的一种膜片式的防爆阀是一种不错的选择。

（3）设置灭火装置。一般煤磨袋式除尘器在灰斗和袋室部位均应设置CO2或N2灭火装置，主要是防止万一出现着火事故时能及时灭火，以保护收尘器自身。灭火装置所用惰性气体的喷射量根据除尘器容积的大小确定。

（4）采用抗静电、阻燃、拒水、防油滤料。在袋式除尘器内部，由于煤粉随空气流动，粉尘与滤布的冲击摩擦等都能产生静电，静电的积累会产生火花从而引起燃烧和爆炸，故此滤料的选择要注意：首先要防静电，可采用含有导电纤维的抗静电滤料，滤料的体电阻要小于109Ω，同时对除尘器壳体开展接地，确保接地电阻小于4Ω，消除静电效应，这是消除除尘器内部火源一个重要的方面；另外还要求滤料是阻燃型滤料，最好是氧指数大于30的纤维滤料，对于氧指数小于30的纤维滤料要用阻燃剂进行浸渍处理；而要求拒水、防油主要是因为煤磨系统相对运转率不是很高，经常开开停停，特别是有时原煤水分较高和设备漏风，容易造成烟气结露。对于煤粉这种粒度较细的粉尘来说，为了排放达标和收尘器低阻力的控制，还应该选用纤维较细、较短、卷曲形的针刺毡滤料或是采用通过喷涂、浸渍或覆膜等技术处理的复合滤料。目前采用较多的是抗静电、阻燃涤纶针刺毡覆膜滤料，性价比较高。

（5）袋式除尘器要有良好的密封。前面所说两种袋式除尘器均采用负压操作，这就意味着含氧量可能因漏风而增加，也就是使自燃和爆炸的危险性加大，故此所有可能存在外部空气进入的地方的焊缝必须连续密封焊，而且现场安装完成后要进行渗透实验，以严格检查焊缝的密封性；所有检修门的地方也要有良好的密封，这里关键是密封材料和密封门压紧装置的选择，密封材料要选择密封性好、不是太硬、经久耐用的密封材料，压紧装置要保证每一点的密封材料都能被压紧。

（6）袋式除尘器壳体设计要按照防爆型设计，即壳体要能承受爆炸力而不变形。

（7）袋式除尘器的保温。不仅要对壳体静止部件设计保温层，而且对人孔门、检修门、防爆门均要设计保温层。

（8）清灰用压缩空气。清灰用压缩空气要进行油、水分离和稳压，以防损坏清灰脉冲阀和影响清灰效果。其中可能要用到过滤器、减压阀等配件。

（9）设置CO监测装置。在袋式除尘器出口应该设置CO浓度测试仪，当CO浓度达到100ppm，是开始有闷燃的征兆，超过700ppm，说明闷火严重，当CO含量达到800ppm时应发出声光报警信号，当CO含量超过1500ppm应立即关闭收尘器进出口阀门，同时收尘器应启动灭火装置。

（10）设置O2监测装置。当O2浓度超过10%时应马上发出报警信息，采取措施。

（11）袋式除尘器控制系统。除了应具有普通袋式除尘器定时或定压清灰控制等功能外，还必须具有为了防止除尘器的内部产生煤粉的自燃和爆炸，通过智能数控仪对除尘器入口、出口、灰斗的温度、灰斗料位、出口CO浓度、内部O2浓度、下料器运行状况等异常情况进行超限报警，并将控制信号反馈给相应执行机构的功能，从而保证除尘器的安全运行。

3煤磨袋式除尘器的操作

（1）在煤磨启动前，应先启动除尘器出口侧风机，要抽热风进入收尘器，预热除尘器壳体，以防含湿含尘热气体进入除尘器与冷壳体相遇发生结露。

（2）在运行过程中，不能随意打开人孔门、盖、通灰孔等，以免大量空气进入除尘器内部，造成氧含量升高而导致燃烧和爆炸。