自2014年3月1日《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)粉塵排放限值提高到30 mg/Nm3后，對(duì)現(xiàn)有企業(yè)設(shè)置一年半的寬限期，也正是在這期間，國(guó)內(nèi)水泥廠掀起了一次水泥窯爐電除塵器提效改造的小高潮。作者參與了大量水泥廠的改造工作，每個(gè)水泥廠的工藝系統(tǒng)、生產(chǎn)模式、企業(yè)文化以及管理水平都存在較大的差異，所以在綜合考慮業(yè)主意見的情況下，形成了基本路線相同但具體措施各異的改造方案，改造方向總的來說早期是電改袋，用戶在總結(jié)改造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，后期逐漸轉(zhuǎn)向電改電。本文對(duì)幾種常見改造方案進(jìn)行簡(jiǎn)述，并結(jié)合一個(gè)電改電的改造實(shí)例進(jìn)行討論。

1　電除塵器的改造方案

1.1　電除塵器改造為袋除塵器 ??

　　在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前投運(yùn)的電除塵器都具有排放不能達(dá)標(biāo)的情形，好簡(jiǎn)單的方法就是拆除電除塵器的頂蓋和內(nèi)部極板極線，保留灰斗、進(jìn)出氣口和側(cè)墻。重新制作包含花板的頂部?jī)魵馐遥友b出氣煙道把凈化后的煙氣重新引到電除塵器的出氣口中。這樣改造后除塵器能夠輕松達(dá)到＜20 mg/Nm3的排放要求[1]。但是電除塵器改造為袋除塵器后，由于是使用濾袋進(jìn)行物理過濾粉塵，所以除塵器阻力在原電除塵器基礎(chǔ)上會(huì)增加800~1200 Pa，這就使得排風(fēng)機(jī)需要進(jìn)行增加全壓的改造。為了縮短工期，一般都是更換風(fēng)機(jī)葉輪和更換大功率電動(dòng)機(jī)，保留風(fēng)機(jī)殼體不動(dòng)，這樣不牽涉風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的改動(dòng)，能夠在除塵器改造的同時(shí)進(jìn)行風(fēng)機(jī)的改造。電改袋的優(yōu)點(diǎn)是排放效果有保證，對(duì)水泥工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求低，技術(shù)實(shí)力差一些的環(huán)保企業(yè)就能夠?qū)嵤┻@樣的改造。缺點(diǎn)是投資相對(duì)較大，濾袋袋籠、脈沖閥等配套件價(jià)格昂貴。風(fēng)機(jī)功率變大，能源消耗與改造前相比基本翻倍。濾袋的價(jià)值能占到整臺(tái)袋除塵器價(jià)值的三分之一，而且濾袋每三年就需要更換一次，均攤到運(yùn)行成本中時(shí)，袋除塵器的日常運(yùn)行成本要遠(yuǎn)高于電除塵器的運(yùn)行成本[2]。

1.2　電除塵器擴(kuò)容改造

　　在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前好多水泥廠正在使用的電除塵器會(huì)出現(xiàn)按照老標(biāo)準(zhǔn)也不能達(dá)標(biāo)的情況，出現(xiàn)這種情況的原因有電除塵器的選型設(shè)計(jì)偏小；實(shí)際煙氣量超過設(shè)計(jì)煙氣量；有的水泥廠只是把除塵器當(dāng)做輔助機(jī)械，沒有加以重視；除塵器的制造以及安裝不合格；除塵器有缺陷；高壓電源性能沒有達(dá)到要求；沒有充分利用增濕塔的煙氣調(diào)質(zhì)作用等等[3]。

　　造成電除塵器收塵效果差的原因多種多樣，本文對(duì)多個(gè)工廠實(shí)例分析研究，有針對(duì)性地提出了不進(jìn)行電改袋而是采用電除塵器擴(kuò)容改造來提升除塵器性能的方案。在一個(gè)工程中可以是一種改造方法，也可以是多個(gè)改造方法并用，總的目的是以改造后除塵器的排放濃度達(dá)標(biāo)為前提，盡量節(jié)約工期和資金。以下就幾種能夠有效改造電除塵器的方法進(jìn)行介紹。

2　電除塵器擴(kuò)容改造的具體方法

2.1　在進(jìn)氣口內(nèi)增加氣流反射裝置

　　大多數(shù)的電除塵器進(jìn)氣煙道沒有垂直于電除塵器進(jìn)氣口法蘭，見圖1。這就造成氣流沒有垂直進(jìn)入除塵器，降低了進(jìn)氣口內(nèi)氣體分布板對(duì)氣流的均布效果，使電場(chǎng)內(nèi)負(fù)荷不均勻，降低電除塵器總的效率。為了降低氣流沒有垂直進(jìn)入除塵器帶來的影響，可以增加氣流反射板來達(dá)到整流的作用。每個(gè)進(jìn)氣口中一般是安裝兩排反射板，每個(gè)反射板上均布6~15個(gè)反射單元。具體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1　不合理的進(jìn)氣管道

圖2　進(jìn)氣口氣流反射板

　　反射板主要是把斜向進(jìn)入進(jìn)氣口的氣流進(jìn)行重新分配，打亂不均勻的氣流，保證通過反射板之后的氣流更加均勻地進(jìn)入后面的氣體分布板。另外，煙氣中的一部分大顆粒粉塵在機(jī)械碰撞的作用下，能夠沉降下來，所以反射板還有一定的預(yù)除塵作用[4]。

2.2　增加蒸汽煙氣調(diào)質(zhì)裝置

　　近幾年水泥廠窯頭窯尾都新增了低溫余熱發(fā)電鍋爐，即回收了熱能，又補(bǔ)充了工廠部分用電。但是余熱發(fā)電后的煙氣粉塵比電阻是上升的，這是一個(gè)不利于電除塵器工作的因素。以前通過噴水調(diào)質(zhì)，能夠有效地降低煙氣粉塵比電阻。現(xiàn)在通過余熱發(fā)電后，煙氣溫度已經(jīng)降低到不能夠再進(jìn)行噴水調(diào)質(zhì)的地步。因?yàn)樵賴娝畷?huì)進(jìn)一步降低煙氣的溫度，當(dāng)溫度降低到煙氣露點(diǎn)附近時(shí)容易造成除塵器殼體的結(jié)露腐蝕。這時(shí)，采用從余熱鍋爐中引出一小股蒸汽對(duì)煙氣粉塵進(jìn)行調(diào)質(zhì)的方法可以有效地降低粉塵的比電阻，并且噴蒸汽不會(huì)降低煙氣的溫度。引自余熱鍋爐的蒸汽也不會(huì)增加額外的成本。經(jīng)過工程驗(yàn)證，在電除塵器前部的煙道內(nèi)噴入蒸汽是一個(gè)有效提升電除塵器除塵效率的方法[4]。

2.3　增加收塵面積

　　新標(biāo)準(zhǔn)投運(yùn)前電除塵器選型一般采用3個(gè)電場(chǎng)的居多，因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)成本的限制，工業(yè)應(yīng)用的電除塵器都是以滿足業(yè)主指標(biāo)為準(zhǔn)，不會(huì)增加很大的富余量。而電除塵器的選型是根據(jù)業(yè)主提供的需要處理的煙氣量以及進(jìn)出口粉塵濃度通過計(jì)算確定除塵器的好小規(guī)格，也就是確定除塵器的總收塵面積、電場(chǎng)風(fēng)速、電場(chǎng)長(zhǎng)度和電場(chǎng)數(shù)等。通過在原電除塵器后部增加1~2個(gè)電場(chǎng)是增加收塵面積好常用的辦法。一般除塵器的后部都會(huì)有加大的空間，改變出氣口的出氣方向就可以在不改變排風(fēng)機(jī)位置的前提下增加電場(chǎng)[5]。

2.4　采用先進(jìn)的高壓電源

　　近年來電除塵器在本體結(jié)構(gòu)上的理論研究達(dá)到一定程度后，一直沒有本質(zhì)性的技術(shù)突破。這就使得國(guó)內(nèi)外對(duì)電除塵器的研發(fā)工作改變方向，著重點(diǎn)放到了改進(jìn)電源上來，也確實(shí)開發(fā)了不少成果。三相電源、高頻電源、高頻恒流電源以及脈沖電源等紛紛投入使用。在所使用的電源中，GE公司的SQ300i控制器具有專家控制軟件，能夠自動(dòng)跟蹤煙氣條件的變化，并且根據(jù)變化能自動(dòng)地調(diào)整高壓電源的控制參數(shù)和控制方式，使電除塵器能夠工作在不錯(cuò)狀態(tài)，提高除塵器的收塵效率[5]。

3　電除塵器的改造實(shí)例

3.1　現(xiàn)場(chǎng)概況

　　2014年接到安徽某水泥廠提出的電除塵器提效改造的要求。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，電除塵器是2003年建成投產(chǎn)的8000 ?t/d生產(chǎn)線，經(jīng)過十多年的使用，除塵器性能逐步老化下降，粉塵排放指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家環(huán)保要求，改造前用肉眼能夠清晰看到煙囪口有煙塵排出，說明粉塵排放至少在150 mg/Nm3以上。

3.2　窯頭電除塵器的改造方案

　　窯頭電除塵器具體規(guī)格型號(hào)按照魯奇型除塵器的規(guī)格表示方法折算后為：窯頭規(guī)格：2×31/10.973/3×4.36/0.4 m，改造后規(guī)格：2×31/11/3×6+12/0.4 m。

　　改造內(nèi)容為原除塵器更換改造為魯奇型內(nèi)部結(jié)構(gòu)，后部增加一個(gè)12條帶的電場(chǎng)，見圖3。

圖3　窯頭電除塵器增加電場(chǎng)

　　具體步驟如下：

　　1）拆除并更換原進(jìn)出風(fēng)口分布板，原設(shè)計(jì)分布板只是斜向放置的網(wǎng)格板，垮塌后進(jìn)行了簡(jiǎn)單的支撐，所以這次改造時(shí)完全拆除更換為魯奇型的百葉窗分布板。

　　2）原除塵器殼體和灰斗保留，拆除電除塵器頂蓋，頂部增加1　600 mm寬的頂梁。拆除及更換電除塵器所有內(nèi)部件，陰陽(yáng)極系統(tǒng)改造為魯奇的頂部吊掛結(jié)構(gòu)。原設(shè)計(jì)采用電磁振打，由于振打器年久失修，動(dòng)作不靈活，造成振打力嚴(yán)重不足，極板極線積灰嚴(yán)重，同時(shí)業(yè)主反映電磁振打檢修和調(diào)整振打力度比較困難，所以內(nèi)部件的振打機(jī)構(gòu)改造為機(jī)械錘振打。

　　3）在出風(fēng)口位置增加一個(gè)12條帶的電場(chǎng)，將原雙室三電場(chǎng)電除塵器改為雙室四電場(chǎng)電除塵器，使收塵面積在原來18　164 m2的基礎(chǔ)上增加到20445m2。

　　4）把原單相工頻可控硅高壓電源改造為三相電源，同時(shí)采用GE-SQ300i控制器進(jìn)行除塵器的控制，在同等電場(chǎng)條件下相比較于普通控制器，SQ300i通常可提高收塵效率15%～30%左右[1]。

　　5）電力室至控制柜及設(shè)備本體所需的電纜、橋架全部更新。

　　6）新增電場(chǎng)采用鋼支架支撐，延長(zhǎng)灰斗檢修平臺(tái)并加長(zhǎng)拉鏈機(jī)。

　　7）原窯頭風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)、煙囪拆除并且后移，修復(fù)非標(biāo)風(fēng)管。 ? ??

4　電除塵器的改造效果

　　本次電除塵器改造充分克服了原有電除塵器結(jié)構(gòu)上的不利因素，在仔細(xì)核對(duì)圖紙以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪本體結(jié)構(gòu)后，好可能地利用了原電除塵器的殼體、灰斗以及進(jìn)出氣口，在主體結(jié)構(gòu)不改動(dòng)的前提下，既節(jié)省了工期、資金，又保證了運(yùn)行效果。電除塵器改造前后的數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

表1　窯頭電除塵器改造前后參數(shù)對(duì)比

　　前面介紹的多種改造方法中，在本項(xiàng)目上實(shí)施了更換先進(jìn)電源和增加收塵面積這兩項(xiàng)即達(dá)到了電除塵器粉塵濃度達(dá)標(biāo)排放的效果，與業(yè)主討論后確定作為預(yù)備方案的增加余熱蒸汽調(diào)質(zhì)的方案暫時(shí)擱置，留待后期電除塵器進(jìn)一步改造時(shí)增加。

　　改造完成投運(yùn)后，通過2015年12月到2016年8月之間的多次檢測(cè)。煙囪中粉塵排放濃度穩(wěn)定在20~27 mg/Nm3，達(dá)到了本次改造的目的。

5　結(jié)束語

　　水泥廠電除塵器在使用過程中，影響其使用效率的因素有很多，并且這些因素都是互相作用共同影響的，從選型、設(shè)計(jì)、制作、安裝、操作、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都是環(huán)環(huán)相扣的。因此每一家水泥廠在改造電除塵器時(shí)都不是一成不變的，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況具體分析，制定有針對(duì)性的方案才能確保改造成功。

作者：趙　剛，馬文鎖

作者單位：河南科技大學(xué)

文章摘自《水泥》雜志2017年第2期