煤磨袋收尘器的设计和操作

煤磨袋收尘器的设计和操作
作者：汪韶山时间：2011年10月19日
水泥厂所需的煤粉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，所以该系统的所有设备都存在粉尘爆炸的危险，尤其是收尘设备。

长期以来，国内煤磨收尘问题没有得到很好的解决。

有的厂采用湿法收尘，虽能取得一定的效果，但煤泥和污水处理困难，且有的厂将这部分精细的煤粉白白浪费。

有的厂采用普通袋收尘器，但多因粉尘的燃爆造成布袋烧坏，维修工作量大。

最近几年，有的厂采用电收尘器，但投资太大。

正是在这样的情况下，研制出了煤磨袋收尘器。

1 煤粉的爆炸特性及爆炸条件
煤的爆炸性主要是由煤的挥发分、粉尘粒径、水分含量决定的。

煤粉在空气中的悬浮状态以及爆炸发生处的空间几何形状对爆炸性也具有重大影响。

煤粉空气混合物爆炸的下限浓度为20～30克/米3，上限浓度为2000～7000克/米3。

浓度在这两界限之外的煤粉空气混合物则没有爆炸的危险。

挥发分V r<10%的煤粉没有爆炸的危险；当V r>20%时，爆炸可能性大大增加。

煤粉越细，越容易自燃和爆炸，细度大于0.1毫米时，几乎不会爆炸。

爆炸产生的条件：1)可燃性粉状物以一定的浓度悬浮在含氧的气体中，浓度在易燃性的范围内；2)有足够的空气和氧化剂；3)有效的燃烧源。

对于非惰性化操作的煤粉制备系统，这三个条件都可能出现。

只有三个条件同时具备，才有爆炸的危险。

对于袋收尘器而言，由管道输送来的一定浓度的含尘气体，在滤袋上和灰斗内积聚成高浓度的粉尘云。

因此这里是最容易发生事故的部位。

用于烘干煤磨上的袋收尘器，存在下列几种燃烧源：1)来自热气流中的火星；2)系统内其它场所已经着火的粉尘飞进来；3)吸入的块状物体与收尘器壳体碰撞产生的火花；4)粉尘颗粒在管道内流动时与管壁发生摩擦带有静电，并在袋收尘器内积蓄起来释放时的能量；5)堆积在灰斗中的粉尘慢慢氧化，其反应热积蓄起来，最后着火。

就煤粉制备系统安全来说，尤其重要的是积聚在热表面和仓中的煤粉的自燃。

5毫米厚的煤尘床，不完全燃烧温度是180～260℃，在较厚的床层中，在较低温度下燃烧就可以发生。

这就是说应该避免产生煤尘的积聚，粉状高挥发分的煤不能长时间存放。

2 防爆对策与收尘器的要求
安全预防措施分为积极措施和消极措施两种。

用惰性气体操作和消除燃烧源是属积极措施；采用释放压力的防爆设计，提供灭火装置属于消极措施。

2.1 惰性气体操作
对干法生产的水泥厂，回转窑排出的废气是一种可利用的惰性气体。

这样的工厂，煤磨系统一般布置在窑尾，通常在负压下操作。

如果废气热含量或气体温度不足以在磨中烘干煤的话，可以通过加热废气来满足。

当磨机开始投料之前，应先让风机在低流量下运转，待系统充满惰性气体之后，才执行正常的启动程序。

2.2 非惰性气体操作
如果煤磨系统布置在窑头，采用冷却机排出的热气或热风炉产生的热气体作为烘干介质的话，这种操作就被称为非惰性气体操作，氧含量接近21%。

我国一般湿法厂和由湿法厂改造的干法厂，煤磨系统都是非惰性化操作。

在这样的情况下，整个系统尤其是系统后部的收尘设备都应该是防爆结构的。

袋收尘器设计主要着眼点之一是避免能产生煤粉积聚表面。

2.3 对袋收尘器的要求
对于煤磨袋收尘器除必须考虑效率之外，还要考虑特殊的安全要求：1)袋收尘器应具有防止任何煤灰层形成的结构，因为煤灰层会发生自燃。

2)灰斗的倾斜角≤20°。

3)过滤室中的加强筋不允许有水平面出现。

此外加强筋与滤袋之间的距离必须足够大，大约等于滤袋之间的距离。

4)排灰装置应该保证灰斗中粉尘不断地排出，排灰能力应适当加大。

5)收尘器密封性要好，以防止冷空气渗入产生结露。

6)应将袋室、管道连接起来，然后接地，使用抗静电滤布。

7)安装泄压阀：为了避免设备因爆炸而损坏，在收尘器上应设置泄压阀。

在压力升高到一定程度便泄放压力，从而保全设备。

泄放面积根据爆炸级别和容器的容积确定。

3 袋收尘器的设计与结构
对于收集煤粉的袋收尘器设计，下列参数必须考虑：1)应用场所；2)含尘气体流量；3)含尘气体温度；4)含尘气体粉尘浓度。

此外，对于粉磨兼烘干煤磨系统，还应该知道含尘气体的水含量。

3.1 设计实例
邳县水泥厂煤磨系统采用的是Φ2.2×2.6米球磨机，实际产量大约6吨/时，它是一种粉磨兼烘干系统。

车间布置在窑头，热气流来自于熟料冷却机。

该系统实行的是非惰性操作。

因此必须考虑防燃防爆。

邳县水泥厂煤磨系统袋收尘器设计已知参数为：
气体流量：7000～9000米3/时
气体温度：40～60℃
露点：39℃(按原煤8%、煤粉1%水分计算)
原气流中的粉尘浓度：10～30克/米3
煤粉尘的化学成分见表1。

煤粉尘的颗粒级配见表2。

从粉尘浓度、粒径和挥发分来看，都是处于爆炸危险范围之内。

3.2 袋收尘器的结构
袋收尘器的结构如图1所示。

由上箱体、灰斗、脉动气流反吹系统、滤袋、骨架、泄压阀、排灰阀、保温层等主要部件构成。

表1 煤粉尘的化学成分
表2 煤粉尘的颗粒级配
上箱体和灰斗都按照防燃防爆要求设计，其内部加强筋都采用如图2所示的形状。

灰斗侧面的倾角采用20°斜角。

脉动气流反吹系统提供一脉动反向清灰气流，使滤袋整体获得均匀振动的同时，又可以从里向外吹透滤袋，因而有较高的清灰效果。

滤袋形状为棱形状，它充分利用了箱体空间，与圆袋相比可减少1/2的机体容积。

滤布采用的是抗静电针刺毡，与涤纶绒布相比，在过滤速度相同的情况下，阻力减小近一倍。

效率高、寿命长。

在针刺毡的基布上纺入导电纤维，使滤料电阻值降低，有利于附着在滤袋表面粉尘所带静电荷的释放。

有无导电纤维的针刺毡的电阻性能比较见表3。

从表3可以看出，有导电纤维的针刺毡即抗静电针刺毡较无导电纤维针刺毡表面电阻、体电阻和摩擦电位都低得多。

排灰阀采用的是翻板式卸灰阀。

它的优点是在排灰过程中，机械运动件与煤尘相互摩擦小，减少了由于摩擦而引起煤尘发热起火。

袋收尘器主要技术参数见表4。

4 袋收尘器的运转结果和操作经验
4.1 运行结果
邳县水泥厂煤磨系统采用了一台MDCⅢ型袋收尘器，过滤面积为190米2，滤料为抗静电针刺毡。

经过了一年多运行之后，袋收尘器压力降在120毫米水柱以下。

排放气体含尘浓度在50毫克/米3以下。

滤袋未发现破漏和结露现象。

表3 有无导电纤维针剌毡电阻性能比较
表4 袋收尘器主要技术参数
图1 MDCⅢ袋收尘器结构原理图
图2 加强筋的形状
4.2 操作经验
1)在煤磨停机之后再次启动时，先启动收尘器出口侧风机，从磨头抽热风进入收尘器，预热收尘器壳体，以防含湿含尘热气体进入收尘器与冷壳体相遇发生结露。

时间控制在10分钟，温度会上升到60～70℃。

2)在煤磨停机之后，收尘器风机应继续运行10分钟左右，抽空管道中的含尘气体和收尘器内的湿气体。

清除滤袋上的积灰和排空灰斗中的余灰。

3)在收尘器运行期间，不要打开检查孔进行检修，以防冷空气的大量渗入。

4)泄压阀等安全装置应该定期检查，确保泄压阀等安全装置处于良好工作状态。

5)在进行收尘器修理之前，修理部位的煤灰一定要清扫干净才能进行焊、割等操作。

6)要注意收尘器进、出口温度的变化。

当温度接近露点温度时，应少投料来提高温度。

当温度超过100℃时，则超过安全极限，应采取多投料或加进冷风等措施。

如果温度继续上升，进口温度比出口温度还低的话，这就是收尘器中煤粉不完全燃烧的信号，应该停机进行处理。

5 经济效益
按照入口平均粉尘浓度为16克/米3、出口平均粉尘浓度30毫克/米3、风量为10000米3/时、煤磨运转率75%计算，一年可回收煤粉1042.8吨。

煤粉按80元/吨计算，一年可获得83424元经济效益。

脉动反吹防爆袋收尘器过滤效率高，防爆性能好，是解决煤磨系统粉尘回收的理想收尘设备。

环境效益、经济效益显著。