水泥工业除尘系统的安全高效运行

　　除尘器是水泥工业最主要的治污设备，除尘系统的安全高效运行至关重要。本文根据《水泥工业除尘工程技术规范》HJ434-2008的有关规定，从设计、安装与验收2个环节加以阐述。

　　设计

　　1.除尘系统

　　水泥工业除尘应采用袋式除尘器或电除尘器。除尘系统采取强制通风负压系统，采用一级除尘。

　　除尘器尽可能布置在污染源附近。露天布置的除尘器应有防雨措施。煤磨除尘器必须具有符合有关防燃爆规定的泄爆功能，距四周墙壁应大于2m，4m范围内不宜设置通行楼梯和电气箱（柜）。

　　带式输送机转运处物料落差不能过大，溜角宜小于等于50°；布置在带式输送机上游的袋式除尘器排灰管应避免垂直下落，排料溜子要设置缓冲倾斜段。

　　2.袋式除尘器

　　袋式除尘器的结构：箱体的强度应能承受系统压力，设计承载压力应不小于系统产生的最大承载压力的120%。煤磨除尘器的箱体设计应考虑承受煤粉爆炸压力（约20000Pa）。进气管路要顺畅，气流分布要均匀，上升气流速度应小于1.2m/s。箱体壁板应进行防腐处理，腐蚀裕度不小于1mm。反吹风除尘器的箱体隔板要考虑承受交变载荷的刚度，滤袋吊挂机构的预紧拉力应符合JB/T8471的规定。脉冲喷吹除尘器花板在加强后能承受系统压力、滤袋自重及最大粉尘负荷，并在此基础上增加不小于1mm腐蚀裕度。根据机组规格大小，花板厚度应为4mm~6mm。灰斗的强度按不小于满负荷工况下承载能力的150% 设计，并能保证长期承受系统压力和满斗积灰的重力。灰斗的容积应考虑输灰设备检修期内的储灰量。除单机袋式除尘器外，灰斗应设置检修门。灰斗的夹角宜大于 60°，煤磨除尘器灰斗与水平面的夹角应大于70°，对黏性较大的粉尘宜在灰斗设捅料和清堵装置，处理易结露含尘气体的袋式除尘器应设置加热器及振动器（或清堵设施）。排灰设备和卸灰装置应符合相应机电产品标准，满足最大卸灰量和锁风要求。泄压装置应灵活可靠，以保证有效泄压，其规格和布置应符合 GB/T15605的规定。支柱（腿）的设计应牢固可靠，满足袋式除尘器的强度和刚度要求。考虑因素包括除尘器的设备重量（包括满斗灰重）、当地的最大风载、雪载、人员活载荷和地震设防附加载荷。滤袋框架与文丘里管两者接触断面的同心度公差不大于1mm。

　　袋式除尘器的选型和计算：根据所处理含尘气体和粉尘的性质及工艺条件，选择袋式除尘器的种类、滤料种类，并根据入口含尘浓度等工艺条件确定适宜的过滤风速。入口含尘浓度低时取较高的风速。脉冲喷吹袋式除尘器的过滤风速1m/min~1.5m/min，当入口含尘浓度超过500g/m3时，净过滤风速应不超过1m/min；气箱脉冲袋式除尘器过滤风速1m/min~1.4m/min；非覆膜玻纤滤料的反吹风袋式除尘器，净过滤风速不宜超过0.5m /min。袋式除尘器的处理风量应按生产设备需处理气体量的1.1倍计算，若气体量波动较大时，应取气体量的最大值。窑、磨、冷却机设备若选用多箱体离线清灰袋式除尘器，箱体数宜大于等于6。处理高温、高湿、易燃、易爆含尘气体应分别选用具有耐高温、抗结露、抗静电性能的滤料；处理含尘浓度大于 500g/m3含尘气体宜选用覆膜滤料。

　　袋式除尘器的电气及控制系统：袋式除尘器控制柜/箱应有单独的回路供电。袋式除尘器控制柜/箱除通常应具有的清、卸、输灰控制功能外，还应针对设备使用对象不同，具有温度上下限报警及其处理对策、灰斗防结露黏结控制、防煤粉燃爆控制措施等。控制柜/箱的使用环境温度应满足使用说明书的要求。用于高海拔地区的控制柜/箱，主要元、器件的选型必须比常规高一个等级。用于高湿地区的控制柜/箱，必须选择耐湿、耐腐蚀的元器件。

　　3.电除尘器

　　电除尘器的结构：壳体的强度应能承受系统的压力，灰斗的强度和容积，以及排灰、卸灰和泄压装置分别参照执行袋式除尘器的相关规定。

　　电除尘器的选型和计算：应根据所处理烟气和粉尘的性质、烟气的工况气体量、工艺条件和用户其他要求选取电除尘器的规格和结构。应取最不利的工作状态作为除尘器选型的依据。电场风速的选取：窑尾宜小于等于0.85m/s，窑头宜小于等于0.9m/s，煤磨宜小于等于0.8m/s。电除尘器总收尘面积按多依奇公式计算，驱进速度的取值应考虑工艺参数和条件、工艺系统的设备和布置，并留有适当的余地。根据确定的总收尘面积，确定除尘器横断面积、电场高度、长度和电场数等，窑尾和窑头电除尘器通常应大于等于４电场，以满足排放要求。新设计的电除尘器其电场高度与电场宽度的比值小于等于1.3，电场总长度与电场高度的比值大于等于1。

　　电除尘器的电源及控制系统：电除尘器高、低压电源及控制系统应符合HJT320和HJT321的规定。高压电源分户外式和户内式。户外式布置应在高压整流变压器旁同时配置高压隔离开关柜，户内式布置应在变压器室内布置4点式高压隔离开关。高压整流变压器与电场之间应配置阻尼电阻，电阻功率应大于实际功率的3倍以上，并有良好的通风散热空间。高压电源的容量应按电源的二次工作电压和电流值的上限选取。通常情况下，二次工作电压宜为55kV～72kV，对宽间距电除尘器和选用非尖端放电的电晕线时应取高值。二次工作电流以板电流密度为计算依据，常规电除尘器的板电流密度取0.35mA/m2～0.4mA /m2，放电性能好的电晕线取高值，放电性能差的电晕线取低值。低压供电系统应具有控制振打及绝缘材料加热等功能。振打和停止时间应可调，调节范围应满足实际使用的需要。

　　电除尘器的配套设施：风管和集尘罩、烟气预处理装置、压缩空气供给装置、一氧化碳监测及灭火装置、保温装置、温度及压力检测装置、排风机和排气筒。

　　风管和集尘罩：除连接口外，风管宜采取圆形截面，尽量减少弯管，弯管半径取R＝（1.5～3）D（D为风管直径或当量直径）。风管内风速：倾斜管道宜取12m/s～16m/s（煤粉管道与水平面倾斜角度宜大于70°），垂直管道宜取8m/s～12m/s，水平管道宜取18m/s～20m/s。风管系统布置应防止管道积灰，不宜设置水平风管，必须设置时应尽可能短且便于清灰。易积灰的地方应设置清灰孔并采取防漏风措施。处理热烟气时，风管与除尘器的进出气口法兰之间应安装膨胀节。风管应根据使用工况进行相应的防腐处理。风管系统的适宜部位可装设阀门。在煤磨除尘器进口主风管上应设置气动阀门。采用法兰连接的风管应在法兰连接处采取密封措施。集尘罩的设置应靠近尘源，使罩口迎着粉尘散发的方向。其结构形式应便于安装和拆卸操作。从环境进入集尘罩的风量应适当，由尘源与集尘罩边缘缝隙吸入环境空气的流速应控制在0.25m/s～0.5m/s。集尘罩抽气口不宜设在物料处于搅动状态的区域附近。对粉状物料，抽气口截面风速1m/s左右为宜；对块状物料，抽气口截面风速应不大于3m/s。在几个支风管向一个总风管汇合或总风管分为几个支风管时，必须进行阻力平衡计算，根据风量确定各风管的截面积，必要时可在支风管上加装阀门调整风量。支风管一般不宜超过6个。电除尘器风管必须垂直于进出气口法兰，垂直段的长度不小于3倍的风管当量直径。如现场条件不能达到以上要求，则应在弯头内增加导流装置。对具有双进气口的电除尘器，除以上要求外，风管的设计还应保证两个进气口的烟气量分布均匀。风管的横断面积应近似等于电除尘器的进出气口法兰横断面积，如现场条件不能达到以上要求，应设置扩散器，扩散器的扩散角一般为 60°，最大不能超过90°，对大于60°的扩散器内部应设置扩散板。

　　烟气预处理装置：为确保窑头、窑尾除尘系统达标排放，应设置预处理设施，使含尘气体的物理状态适应相应除尘器要求的使用条件。选用袋式除尘器时，应将烟气温度降至滤料可承受的长期使用温度范围内；窑尾选用电除尘器时，应使粉尘比电阻小于1011Ω·cm。预处理技术包括调整含尘气体物理状态的调质技术和余热利用技术，应优先采用烘干原料、燃料或余热发电的余热利用技术。降温调质应优先采用喷水雾化增湿技术，也可根据实际情况选用强制风冷或掺冷风技术；为降低比电阻的调质技术应采用喷水雾化增湿技术。窑头选用电除尘器时，如设备允许、可在篦冷机篦床上或合适位置进行喷水增湿，使烟气露点高于25℃。

　　压缩空气供给装置：除尘工程用压缩空气应集中供给，供给系统包括压缩空气站和输送压缩空气管道。压缩空气站对除尘器的供气能力不小于除尘器耗气量的 1.2倍。压缩空气应经除油、除水等净化处理，达到除尘设备对压缩空气品质的要求。用气点压缩空气应满足除尘器用气流量和压力的要求，波动范围不得超过许用范围。储气罐到用气点的管线距离一般不超过50m，超过该距离时宜另设储气罐。用气量较多的点可单独设储气罐。对大型袋式除尘器供气，宜从压缩空气站设专用管道。为每台除尘器输送压缩空气的管道上均应设置截止阀。压缩空气管道内的气体流速不大于20m/s，压缩空气管线应短捷，管线应具有适当坡度，易于排出冷凝水。

　　一氧化碳监测及灭火装置：煤磨除尘系统及窑尾电除尘系统应设一氧化碳监测及报警装置。一氧化碳监测及报警装置应与主机设备联锁。煤磨除尘系统应设灭火装置。灭火装置的设置应符合相应消防标准。使用二氧化碳灭火系统应符合GB/50193的规定。煤磨除尘系统及窑尾电除尘系统过程检测与控制应符合GB /50058的规定。灭火装置的安装应由有资格的安装单位进行施工，并由消防部门组织验收。

　　保温装置：对处理含尘气体可能结露的除尘器和风管应采取保温措施，内壁的最低温度比露点温度高8℃～10℃以上；通过温度较高含尘气体的风管也宜敷设保温层。在压缩空气凝结水可能结冰的地区，其压缩空气管路及净化装置宜采取保温或伴热措施。

　　温度及压力检测装置：热力设备除尘器的进气风管和煤磨除尘器灰斗、通风设备除尘系统按生产工艺要求设置温度检测装置。除尘系统运行压力检测应按生产工艺要求设置。

　　排风机：排风机的风量宜为除尘器处理风量的1.1倍～1.15倍，压头取系统全阻力的1.2倍。选择排风机配套电机时，应将轴功率除以风机效率、机械传动效率，乘以安全系数后，再圆整到现行电机规格。安全系数通常取1.05～1.20。

　　排气筒：排气筒的高度应符合GB/4915的规定，排气筒应做防腐处理，气体出口流速可取10m/s～16m/s。

　　安装与验收

　　1.安装

　　袋式除尘器安装应符合JB/T8471的规定。滤袋安装应在全部设备安装完毕，并对含尘气体管道系统进行空载试运行后进行；吊装滤袋时，应防止上下两层人员同时、同垂直位置操作，防止上部坠落物品对下层维护人员造成伤害；滤袋装好后，不得在壳体内部和外部再实施焊接和气割等明火作业。

　　除尘器的泄压装置应确保泄压功能。气路系统要保证密封，气动元件动作应灵活、准确。各运动部件应安装牢固，运行可靠。

　　电除尘器的壳体4角必须分别进行可靠接地，新安装电除尘器的接地电阻应小于等于2Ω。

　　除尘工程安装完成后，应彻底清除除尘器、含尘气体管道及压缩空气管路内部的杂物，并关闭各检修门。

　　控制柜/箱的安装要求如下：控制柜/箱的安装应和水平面保持垂直，倾斜度小于5%；避免强电、磁场及剧烈振动场合；控制柜/箱体必须可靠接地；室内安装应注意通风、散热，室外安装应有防尘、防雨、防晒等措施。

　　2.系统调试

　　系统调试分单机试车、与主机设备空载联合试运行和带料试运行3阶段。前一阶段试车合格后进行下一阶段试车。

　　单机试车应解决转向、润滑、温升、振动等问题，连续运行时间不低于2h。单机试车时，应记录每个设备（装置）的试车过程。

　　除尘系统与主机设备空载联合试运行、应在该系统设备全部通过单机试车后进行，要求如下：试运行之前必须清理安装现场，清除系统内杂物，悬挂“警示牌”，做好安全防范；各运动部件加注规定的润滑油（脂），转动灵活；确认供电、供水、供气正常，仪表指示正确；电除尘器应首先对所有绝缘材料加热，确认对其能进行温度控制；电除尘器的升压试验应执行JB6407、JC/T358.1、JC/T358.2标准及随机提供的安装说明书，只有当一个电场（或电源）升压正常并稳定后，才可以进行另一个电场（或电源）的升压试验，此时前一个电场不应关闭；全部电场升压完成后，应启动全部振打装置，在全部振打装置运行的情况下，电场的二次电压和电流应没有变化；分别按手动和自动的方式依启动顺序启动各设备，检验系统设备的联锁关系；主机设备空载联合试运行时间应为 4h～8h。

　　系统带料试运行应在主机设备空载联合试运行完成后进行，要求如下：与除尘系统相关的水、电、气，物料输送及安全检测等配套设施已经启动且工作正常；在大于额定风量80%条件下，连续试验时间在72h以上；观察并记录各测量仪表的显示数据及各运动部件的运行状况，各项技术指标均应达到设计要求；煤磨、窑尾袋式除尘器在带料投运前，应先撒入生料粉，使滤袋上附上生料层，并消除壳体内部的堆积平面；用于热力设备的袋式除尘器在带料试运行过程中，应设置不同的温度限值，验证自控系统的可靠性；电除尘器投运前必须先经烟气加热，使壳体及内部构件的温度超过烟气露点温度30℃以上或至少加热8h以后方可向电场供电；电场供电后应逐点升压，直至能达到的最高工作电压和电流；对新安装的电除尘器，如工艺设备在运行初期进行燃油，燃油期间禁止向电场供电。