水刺毡滤筒在煤磨袋收尘器超低排放改造中的实践.pdf

45中图分类号：TQ72 文献标识码：B 文章编号：008-0473(2024)0-0045-05 DOI编码：0.6008/ki.008-0473.2024.0.00水刺毡滤筒在煤磨袋收尘器超低排放改造中的实践刘 军（上海全盈工业设备有限公司，上海 200333）摘 要 改造前3台煤磨袋收尘器排放指标达不到超低排放要求，运行电力消耗较高，这与设备的变形、密封维护不及时、滤袋选型以及结构设计不合理等有关。根据低阻高效、超低排放的技改目标设计了3台煤磨袋收尘器的技术指标，在对袋收尘器本体实施消缺后，利用水刺毡滤筒替换原有滤袋和骨架，改造后，这3台煤磨袋收尘器均实现了超低排放，且袋收尘器运行压差降到 800 Pa以下。关键词 煤磨袋收尘器 超低排放 阻力 针刺毡 水刺毡 滤筒 滤袋0 引言我国的水泥生产企业，一般都以煤粉作为燃料来煅烧熟料。即使在大力推进替代燃料的今天，煤粉的制备依然是水泥企业生产运营的重要工序。在煤粉制备过程中，工作的重点在防爆、减排和节电三个方面，煤粉制备系统中的袋收尘器就肩负着这样的任务。新疆青松建材有限责任公司在和田、阿克苏和屯南拥有的预分解窑水泥生产线，配套的煤粉制备系统都选用了防爆型高浓度袋收尘器。这3台收尘器在防爆方面都已达到了相关技术和规范的要求，不在本文讨论的范畴，但设备运行阻力高（约3 000 Pa左右），达不到超低排放的要求（10 mg/Nm3），同时也影响着煤磨生产能力的提高。该公司选用水刺毡滤筒对这3台煤磨袋收尘器进行了超低排放改造，不仅实现了0 mg/Nm3的排放指标，还将除尘器运行阻力降到了 800 Pa以下。本文依托这3台煤磨袋收尘器的改造对水刺毡滤筒在超低排放改造中应用经验进行总结。改造前袋收尘器技术参数及存在问题分析.改造前袋收尘器技术参数和田、阿克苏和屯南3条水泥生产线所配置的煤磨袋收尘器的技术指标见表所示。.2 改造前袋收尘器存在问题分析从表可知，改造前袋收尘器有两个关键指标不能满足当前形势要求，一是排放指标上限控制在50 mg/Nm3，离超低排放低于0 mg/Nm3的指标要求甚远；二是运行阻力仅仅控制在3 000 Pa以下，高阻力导致系统运行电力消耗较高，更为严重的是煤磨除尘器已经成为产能提升的瓶颈，我公司技术人员将表数据结合现场情况进行分析后认为：这两个问题与设备的变形、密封维护不及时、滤袋选型以及结构设计不合理等有关。.2.除尘器设备壳体变形严重除尘器壳体和风道板因曾经发生闪爆而变形严重。这种变形不仅会带来硬质物件对滤袋的反复摩擦（.2.3节将详细介绍），而且会造成气流紊乱，形成乱流，增加系统运行阻力。.2.2 除尘器漏风严重设备本体、仓盖板和卸灰机构密封维护不足，再加上壳体和风道板的变形，除尘器漏风严重（见图所示）。漏风不仅会造成设备渗水，布袋结露，增加设备运行阻力，增加风机运行负荷，还加重设备内部紊流。.2.3 滤袋损坏严重这3台煤磨除尘器滤袋的破损都是从外向内磨损所致（见图2所示），这是遭遇外力长时间反复摩擦的结果。（）硬质物件对滤袋的摩擦。现场查看，滤袋离中箱体隔板太近，只有2 cm左右，小于除尘器设计要求的安全距离；同时，设备变形导致硬质物件（壳体、用于加强的角钢）很容易地接触滤袋。2024年第1期 新世纪水泥导报 No.1 2024 Cement Guide for New Epoch 环保技术46在除尘器内部紊乱气流下，滤袋的摆动导致其遭遇硬质物件的反复摩擦。图 除尘器漏风严重部位图2 滤袋在外力长时间反复摩擦作用下破损（2）滤袋间的摩擦。滤袋长短不一，在除尘器内部紊乱气流作用下，滤袋的摆动导致滤袋与滤袋之间持续地碰撞和摩擦。.2.4 滤袋选型不当由表可知，设计时和田厂要求煤磨袋除尘器入口颗粒物浓度 000 g/Nm3，阿克苏厂和屯南厂要求600 g/Nm3，这种要求属于入口浓度比较高的工况。这种工况下要实现超低排放（出口浓度0 mg/Nm3），再选用针刺毡防静电覆膜滤料就属于不当选择。由于粉尘浓度高且粉尘磨蚀性强，PTFE膜极易被粉尘磨破，细小粉尘在膜破损的区域将穿透并嵌入滤料内部，后果就是除尘器的运行阻力会持续上升，同时针刺毡防静电覆膜滤料针刺密度不强，纤维抱合力不高，孔径过大，滤袋极易损毁或内部搭桥，只能满足出口浓度50 mg/Nm3的要求，且寿命周期不长，一般一年一换。.2.5 脉冲气流无法形成有效喷吹检查中发现，这3台除尘器滤袋清灰效果都存在不彻底现象。分析认为：喷吹管非常规设计（见图3所示），脉冲气流无法形成有效喷吹；仓盖板漏风严重，在净气室形不成正负压交替状态。图3 气箱脉冲喷吹管的非常规设计.2.6 骨架配置选型不当及机械磨损严重查看撤下来的骨架，锈蚀、掉焊现象十分严表 改造前三台煤磨袋收尘器的技术指标2024年第1期 No.1 2024 刘军：水刺毡滤筒在煤磨袋收尘器超低排放改造中的实践 环保技术47重（见图4所示），这会加大滤袋的机械磨损，影响滤袋的使用寿命，造成粉尘排放超标。图4 锈蚀、掉焊现象严重的骨架.2.7 滤袋内表面有粉尘从除尘器净气室向滤袋内部观察，能发现滤袋内表面有粉尘。分析认为，滤袋破损后，粉尘进入净气室，在压缩空气的喷吹压力作用下，粉尘随气流进入滤袋内，附着于滤袋内表面（即净气面），这会堵塞过滤通道，增加压差。2 改造方案 上述分析说明和田、阿克苏和屯南3条水泥生产线煤磨袋收尘器存在的问题归根结底是袋收尘器结构和滤料的问题，我们根据业主低阻高效、超低排放的技改目标设计了3台煤磨袋收尘器的技术指标（见表2所示），并提出了改造方案。2.根据技改目标指标开展CFD气流模拟试验除尘器是含尘流体实现颗粒物与气体分离的机构，其技术指标的实质就是流体在经过之处表现出来的物理状态，这种状态取决于设备结构，关乎气流行走的阻力，关乎颗粒物与气体分离的效果。为了实现技改目标指标，精准科学制定技改方案，我们以技改目标指标和设备结构参数为依据，开展表2 煤磨袋收尘器改造所要达到的技术指标了CFD气流模拟试验。在试验中，我们以设备体积不变为基础，研究框架结构、进风口位置和角度，气流运行途径，气流是否均布，模拟中可以找到目标参数下最合适的设备结构、过滤材料和过滤形式。2.2 对袋收尘器本体消缺根据CFD气流模拟试验以及现场考察结果对袋收尘器本体进行消缺，消除袋收尘器设备结构和相关附件存在的结构缺陷，包括：修正变形的壳体和中箱体隔板；重新密封法兰；排空收尘系统包括风机及管道内的粉尘，对所有漏风点进行焊堵；修正喷吹管位置，更换失效脉冲阀膜片和电磁阀，密封仓盖板。2.3 优选过滤形式和过滤材料在袋除尘器体积不变的前提下，降低运行阻力和实现超低排放，过滤材料和过滤形式的选择是关键。这也在CFD气流模拟试验中得到了验证。对比表和表2，除了和田厂处理气体量不变外，另两个厂的处理量均有提高。基于此，我们以安德鲁水刺毡滤筒的形式替换原有滤袋和骨架，所用滤料为2024年第1期 新世纪水泥导报 No.1 2024 Cement Guide for New Epoch 环保技术48水刺毡防静电覆膜滤料。2.3.水刺毡滤筒的优势安德鲁水刺毡滤筒通过折叠水刺毡滤料的结构，在不改变除尘器原有尺寸大小的前提下，可将过滤面积增大为原来的35倍，大大减低了过滤风速，提高了对微细粉尘的捕集效率，在超低排放的应用中直接替换传统滤袋。水刺毡滤筒与骨架采取一体化设计，避免了传统过滤形式中滤袋与袋笼匹配不好的问题，也避免了滤袋和袋笼分别采购出问题的“推皮球”现象。传统过滤形式的滤袋在更换时，需要先拆袋笼，再拆滤袋；安装时需要先安装滤袋，再安装袋笼。而滤筒由于是一体式结构，拆装和安装仅需一次即可。改造前，和田、阿克苏和屯南3条水泥生产线煤磨袋收尘器的结构简图见图5（a）所示。这种结构下，为了改善过滤效果，只是简单地加长滤袋，会在除尘器底部形成湍流，一方面会将灰斗的粉尘吹起，还会影响从滤袋外表面清理下来的粉尘的下降。而采用滤筒直接替换传统滤袋，就会腾出较大的空间，不仅有利于粉尘的沉降，还会降低气流行走的阻力，见图5（b）所示。2.3.2 水刺毡滤料优秀的过滤性能该滤筒采用的PE 0OZ Hydrolox Pleatable 水刺毡滤料经过防静电以及ePTFE覆膜处理，采用独特的纤维开松缠绕技术，具有更低的纤维间孔径及更高的断裂强度。水刺毡料能够提供4倍于传统针刺毡的粉尘捕集效率。（a）配置滤袋 （b）配置滤筒图5 两种过滤形式的煤磨袋收尘器结构简图水刺毡滤料之所以具有优秀的粉尘捕集性能，是因为这种滤料具有更小的平均孔径和更优的抗机械疲劳能力。（）更小的平均孔径是实现超低排放的基础。过滤效率提高的根本原理就是安德鲁工业集团独特的水刺工艺，与传统材料相比，实现了纤维间平均孔径（孔隙率）更低的目标，见图6所示。图6 水刺工艺滤料与针刺工艺滤料的比较（2）更优的抗机械疲劳能力是滤材的耐久性和长效性的保障。滤筒在实际使用过程中，需要承受频繁的脉冲清灰带来的机械损伤以及不同含尘气体对滤材表面的持续冲刷。采用专业除尘器第三方测试实验室ETS,Inc的标准测试方法对Hydrolox水刺材料进行反复弯曲循环实验，模拟脉冲清灰引发的滤料周期性机械疲劳。从图7可以看出Hydrolox水刺滤料优越的韧性。在相同的基础权重（475 g/m2）下，对比MD和CD循环的失效数据时，其耐折性能和使用寿命比传统滤料长36%。图7 两种滤料周期性机械疲劳测试结果比较3 结束语新疆青松建材有限责任公司和田厂因为煤磨袋收尘器排放指标到不到超低排放要求，利用安德2024年第1期 No.1 2024 刘军：水刺毡滤筒在煤磨袋收尘器超低排放改造中的实践 环保技术49中图分类号：TQ72 文献标识码：A 文章编号：008-0473(2024)0-0049-04 DOI编码：0.6008/ki.008-0473.2024.0.0硫酸亚铁除Cr6+效果及其对水泥性能的影响研究冯延童 郭宇航 刘素峰 李旭歌（登封中联登电水泥有限公司，河南 郑州 452470）摘 要 石灰石中铬含量较高是造成本公司水泥中Cr6+含量超标的主要原因。根据工艺条件，在水泥粉磨中分别加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的FeSO47H2O，研究不同FeSO47H2O添加量对水泥生产及性能的影响，寻求FeSO47H2O最佳添加量，以达到理想的除Cr6+效果。结论是：FeSO47H2O不同添加量对水泥粉磨并未带来明显影响；水泥标准稠度需水量和凝结时间无明显差异；但随着FeSO47H2O添加量的增多，水泥试块抗压强度逐渐降低；采用0.2%FeSO47H2O添加量时，既可达到除铬目的，又可保证出厂水泥质量。另外，从磨头加入FeSO47H2O，其还原Cr6+的效果受磨内温度的影响比较明显，应尽量控制出磨水泥温度110，超出该温度应适当增加铬还原料掺加量。关键词 FeSO47H2O 添加量 石灰石 铬含量 水泥性能0 引言随着建材行业的发展，水泥成为不可或缺的建设原材料，水泥中的Cr6+主要来源于水泥生产所需的原料、加工过程中混入的金属铬或铬化合物以及添加的部分含铬物料。原材料中的石灰石、铁矿石等都含有微量铬元素，水泥生产设备本身也含有部分铬元素，如磨机筒体、衬板、铬研磨体（如钢球、耐磨衬板等）等，随着工作部件和研磨体的磨损，金属铬混入生料，经过高温煅烧在氧化气氛下，转化为有毒的Cr6+。另外，含铬的耐火砖、浇注料2混入熟料，经粉磨进入水泥，也是水泥中Cr6+的来源之一。上述原因往往导致水泥成品中含有少量的Cr6+,3，Cr6+具有水溶性高和渗透性强的特点，易渗透到人体组织，造成皮肤炎、溃烂等疾病甚至会诱发癌变。为了控制水泥质量安全、保障生态环境及人类的健康4,5，水泥中水溶性铬（VI）的限量及测定方法（GB 3893-205）中明确规定水泥中Cr6+的标准限量值0 mg/kg。该标准为硬性标准，此标准的实施对水泥行业产生了重大影响5。相关水泥企业通过寻找各类还原剂（如氯化亚锡、硫酸亚铁、硫酸亚锡等）将水泥中Cr6+还原成Cr3+来降低水泥中水溶性Cr6+含量6。由于原材料的影响，登封中联登电水泥有限公司（以下简称登封中联）所生产的熟料和PO42.5水泥的Cr6+含量0 mg/kg。对此，登封中联从209年9月开始，将Cr6+的控制作为日常水泥控制的一项强制指标进行监控。溯根求源，从进厂原燃材料着手分析原因，并通过多次试验探索降铬措施。对于利用FeSO47H2O使水溶性Cr6+还原为Cr3+，我们进行了多次小磨试验，效果比较明显。本文就2024年第1期 新世纪水泥导报 No.1 2024 Cement Guide for New Epoch 环保技术鲁水刺毡滤筒改造煤磨袋收尘器，于209年4月投入运行，使用至2023年春非滤筒原因结束服役。鉴于水刺毡滤筒在和田厂的优秀表现，阿克苏和屯南厂于2022年实施了同样的改造。这3台袋收尘器的超低排放改造，都是在对本体实施消缺后，利用水刺毡滤筒替换原有滤袋和骨架，都达到了低阻高效、超低排放的技改目标。参考文献 彭炫铭.水泥磨袋式收尘器的优化改造J.新世纪水泥导 报,2020(4):-5.（收稿日期：2023-09-08）