一、概述

　　中陽縣桃園水泥有限責任公司有一臺φ2.5×42m旋窯生產線，目前窯尾采用一臺五電場電除塵，但效果不理想，對環境造成一定的污染，同時也讓費了一定的資源。為了適應國家環保要求，減少粉塵對人體健康的危害，同時也為了公司的自身發展，該司決定于近期對這臺旋窯進行粉塵治理，將原來電除塵改為袋式除塵器，以期尾窯粉塵排放達標，徹底改善廠區的生產環境。

　　二、設計依據及相關標準

　　2.1中陽縣桃園水泥有限公司提供的有關資料

　　2.2《水泥廠大氣污染物排放標準》（GB4916-2004）

　　2.3《通風除塵系統手冊》

　　2.4《水泥工程師手冊》

　　2.5《水泥廠工藝設計手冊》

　　2.6《旋窯水泥廠粉塵治理技術文集》

　　三、窯尾除塵技術綜述

　　水泥窯運轉正常的情況下，窯尾煙氣溫度在350度左右；窯況異常時，煙氣溫度會更高。窯尾煙氣中粉塵濃度高，折合成標況時一般在40～80g/Nm³；且粉塵中含有大量高溫分解成分，細粉多，20～30um以下的顆粒占50％以上。此外，由于冷卻方式的不同，如采用增濕塔、對原料進行烘干、摻冷風和余熱發電等，冷卻后的煙氣水份含量會有很大的不同。煙氣露點溫度也因冷卻方式不同而變化。

　　過去國內水泥生產線窯尾不論其規模大小基本上都是采用電除塵器，20世紀70年代，僅有少量的水泥生產企業窯尾煙氣采用了袋除塵器，但這些廠的處理煙氣量一般都在200000m³/h以下。2000t/d規模的干法水泥生產線窯尾煙氣處理應用袋除塵器始于90年代北京水泥廠，根據當時引進的美國富樂技術生產的反吹風袋除塵器，后來山西水泥廠2000t/d干法水泥生產線建設時其窯尾煙氣量采用了低壓分室脈沖噴吹布袋除塵器。從此大型干法水泥生產線窯尾煙氣治理應用低壓分室脈沖噴吹袋除塵技術得到水泥工作者的認同。《水泥工業大氣污染排隊放標準》的發布，極大的促進了窯尾袋除塵器的推廣應用。窯尾煙氣除塵系統經歷了電除塵器、袋除塵器兩大技術的應用階段，目前大型節能高效袋除塵器正在推廣之中，同時，行業內也出現了電改袋技術的新動向。

　　3.1電除塵器

　　電除塵器作為一種高效除塵器，在我國發展新型干法水泥生產線中得到了廣泛的應用。特別是20世紀80年代中期、90年代中期天津水泥工業設計研究院引進德國魯奇公司技術后，做了大量的消化吸收再創新工作。魯奇電除塵技術大量應用于2000～10000t/d新型干法水泥生產線的窯頭窯尾除塵，把電除塵在水泥工業窯頭窯尾上的應用推到了一個新高度。

　　電除塵器的主要優點：

　　(1)本體壓力損失小，一般小于200Pa,最大300Pa；

　　(2)單機處理煙氣量大

　　(3)耐高溫，可在400度高溫下運行；

　　(4)主要部件使用壽命長，維護費用低。

　　電除塵器的主要缺點是：

　　除塵器效率受煙氣和粉塵的物理化學特性影響大,因而對工藝操作有求較高，對于高比電阻粉塵、微細和超微細粉塵等除塵效果不理想，甚至不能使用。隨著國家新的排放標準的推行，電除塵將會被淘汰。

　　3.2袋除塵器

　　隨著低壓分室脈沖噴吹布袋除塵器在水泥工業窯頭窯尾煙氣處理中的應用，標志著布袋除塵器在水泥工業生產中的成熟。其主要優點：

　　（1）除塵效率受煙氣和粉塵的物理化學特性影響小，對工況變化的適應能力強。

　?。?）排放低，一般不超過30mg/m³，遠低于國家的排放標準，這也是電除塵器無法比擬的。能捕捉超微細粉塵，除塵效率高，為今后國家進一步提高排放標準有余地；

　?。?）操作維護簡單。

　　3.3電改袋

　　20世紀90年代前期設計的水泥生產線窯尾采用電除塵器，在環保、節能等方面如何達到新標準的要求，是一個等待解決的問題，電改袋是一種有效途徑之一。

　　1)電改袋常見技術方案

　　將原電除塵器改造為低壓脈沖噴吹袋除塵器，保留原電除塵器基礎和大部分殼體，如進氣口、除塵器殼體、灰斗、排灰系統等，盡可能的節省費用和縮短工期；拆除原電除塵器的全部結構及其振打裝置。

　　2)總體結構

　　袋除塵器采用原電除塵器鋼結構外殼。殼體的上部增加凈氣室的出氣閥，凈氣室底部為花板，在花板上安裝濾袋、袋籠及噴吹系統。進氣口完全利用原電除塵器進氣喇叭和分布板，煙氣靠進氣端隔板導流后進入袋室進行過濾。改后袋除塵器采用低壓脈沖噴吹清灰方式。

　　3)工作原理

　　當含塵氣體從進氣口進入除塵器后，首先碰到進氣口中的分布板和導流隔板，氣流便均勻流向袋室，同時氣流速度變慢。由于慣性的作用，使氣流中的粗顆粒粉塵直接落入灰斗，起到預防收塵的作用。進入袋室的氣流通過內部裝有金屬骨架的濾袋，粉塵被捕集在濾袋的外表面，凈化后的氣體進入袋室上部的凈氣室，各凈氣室出口匯集到一個排氣總管與原電除塵器出氣管道連接，氣體從此排出。

　　四、脈沖噴吹除塵器技術說明

　　4.1綜述

　　我公司生產的ADMC脈沖噴吹布袋除塵器技術是日本A.BITION(艾立信)借鑒國內外先進除塵技術，研制成功的新型高效袋除塵器。該設備廣泛應用于水泥、電力、鋼鐵、冶金、化工等行業煙氣除塵及物料回收、粉塵治理，是一種處理風量大、清灰效果好、除塵效率高，占地面積小，運行穩定、性能可靠，維修方便的大型除塵設備。

　　我公司推出的ADMC脈沖袋式除塵器運用了許多專有技術，這些專有技術得到了各設計院、專家的認同并獲得了實踐的考證。主要有：

　　1)高效脈沖噴吹技術：新型低阻、高效、長壽命膜片電磁脈沖閥的合理選用，加上噴吹管的獨到設計和加工手段，使布袋除塵器的清灰方式得到了徹底的改變。

　　2)高性能濾料應用技術：結合窯尾煙氣的特性，采用性價比高的LF耐高溫P84復合濾料，解決窯尾煙氣高溫高粘的問題。

　　3)PLC可編程控制器技術：采用SIEMENS公司提供的PLC可編程控制器進行控制, 可具備與系統DCS的通訊接口，可以實現對布袋除塵器進行手/自動控制。

　　4)設備的阻力控制：通過在設備設計上的一系列獨到考慮，從設備結構和濾料兩方面保證設備整體阻力的安全和可靠。

　　以上一系列先進技術的運用，保證了我公司生產的除塵器擁有一流的技術、絕佳的性能價格比。

　　4.2系統設備

　　ADMC脈沖噴吹布袋除塵器本體、保護系統、壓縮空氣系統（包括儲氣罐、油水分離器、管路）、控制系統（包括儀器儀表、PLC柜、、現場操作柜）等組成。

　　系統主要設備：

　　1）ADMC脈沖噴吹布袋除塵器本體

　　結構框架及箱體------結構框架利用原有電除塵殼體改造，用于支撐除塵器本體、灰斗及輸灰設備等；箱體包括上箱體、中箱體及灰斗等

　　濾袋、籠骨和花板-----濾袋和籠骨組成了除塵器的濾灰系統；花板用于支撐濾袋組件和分隔過濾室（含塵段）及凈氣室，并作為除塵器濾袋組件的檢修平臺；濾袋組件從花板裝入

　　進氣系統 ------包括進風導流總管、導流板

　　排氣系統 ------包括由排氣管道等組成的除塵器凈化氣體排放系統，可以在原電除塵系統改造。

　　卸灰系統 ------裝置于除塵器灰斗上的卸灰閥等組成了除塵器的卸灰系統，用于及時排出灰斗中收下來的物料，可以直接使用原有系統。

　　2）壓縮空氣系統，包括壓縮空氣管道、減壓閥、壓力表、氣源處理三聯件等。

　　3）控制系統，包括儀器儀表、以PLC可編程控制器為主體的除塵器主控柜、現場操作箱等。

　　4.3工作原理

　　利用原有電除塵改造成的ADMC脈沖噴吹袋式除塵器的氣體凈化方式為外濾式，含塵氣體由進口處氣流均布裝置均勻進入各單元過濾室。氣流通過從側面及下部全方面均勻進入袋室，整個過濾室內氣流分布均勻；含塵氣體中的顆粒粉塵在進風道內通過自然沉降分離后直接落入灰斗，其余粉塵在煙氣導流裝置的引導下，隨氣流進入中箱體過濾區，吸附在濾袋外表面。過濾后的潔凈氣體透過濾袋經上箱、排風管排出。

　　濾袋采用壓縮空氣進行噴吹清灰，清灰機構由氣包、噴吹管和電磁脈沖控制閥等組成。過濾室內每排濾袋出口頂部均配有一根噴吹管，噴吹管下側正對濾袋中心處設有噴吹口，每根噴吹管上均設有一個脈沖閥與壓縮空氣氣包相通。清灰時，電磁閥打開脈沖閥，壓縮空氣經噴口噴向濾袋，與其引射的周圍氣體一起射入濾袋內部，引發濾袋全面抖動并形成由里向外的反吹氣流作用，清除附著在濾袋外表面的粉塵，達到清灰的目的。

　　隨著過濾工況的進行，當濾袋表面積塵達到一定量時，由清灰控制裝置（定時控制）按設定程序打開電磁脈沖閥噴吹，壓縮氣體以極短促的時間順序通過各個脈沖閥經噴吹管上的噴嘴誘導數倍于噴射氣量的空氣進入濾袋，形成空氣波，使濾袋由袋口至底部產生急劇的膨脹和沖擊振動，造成很強的清灰作用，抖落濾袋上的粉塵，落入灰斗中的粉塵經由輸灰設施集中送出。

　　除塵器的控制（包括清灰控制）采用PLC控制。整套除塵系統的控制實行自動化無人值守控制，可接受工廠大系統遠程控制。

　　所有的檢修維護工作在除塵器凈氣室及機外執行，無須進入除塵器內部。

　　4.4性能指標

　　1）我公司所改造的設備相當于新設備，為當代成熟技術制造，并具有良好的啟動靈活性和可靠性，多家用用戶的使用實踐表明，該設備完全能滿足窯尾收塵的需要及技術參數的要求，并能在貴方所提供的煙氣含塵條件和自然條件下長期、安全地運行并達到排塵要求。

　　2）盡量多的利用原有電除塵器的外殼，改造工作量小，設備結構緊湊，技術合理。密封性強，動作靈活，便于檢修，外形美觀，除塵器的設計、制造符合“脈沖噴吹類袋式除塵器技術條件”ZB88011-89的規定要求。

　　3）除塵器在下列條件下能達到保證效率：

　　a.在提供的氣象、地理條件下

　　b.除塵器效率不因入口濃度的變化而降低

　　c.不以煙氣調質劑作為性能的保證條件

　　d.不以進口灰粒度作為性能的保證條件

　　4）性能保證值：

　　除塵器粉塵排放濃度保證值為50mg/Nm³以下。

　　除塵器系統的最大運行阻力＜1500Pa；

　　除塵器本體漏風率≤2%

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　　4.5煙氣導流裝置

　　為保證煙氣均勻進入袋室，我們采用了側部下部結合進風的方式，并對除塵器各煙氣流經途徑中的管道風速進行了分段化設計，在除塵器的進風部位采用了阻流加導流型煙氣導流裝置，并對除塵器各煙氣流經途徑中的管道風速進行了分段化設計，充分利用了氣體的自然分配原理，保證了各單元及每單元的各個點之間進風的均勻性，充分提高了過濾面積利用率。通過對進入袋室的風向控制，有效控制了二次揚塵的產生，提高了除塵效率。

　　含塵氣體由煙氣導流裝置進入各單元過濾室，由于設計中各部位均留有足夠合理的凈空，濾袋間距亦進行了專門設計，氣流通過導流裝置后，依靠阻力分配及導流原理自然分布，達到整個過濾室內氣流以及各空間阻力的分布均勻，保證袋室內合理的煙氣流速，最大限度地減少紊流、防止二次揚塵。

　　為保證煙氣導流裝置的合理性，本公司借助計算機對該煙氣導流裝置進行模擬設計，它又類似百葉窗式，能起到機械除塵的效果，對高濃度的煙氣有很好的除塵效果且不會有堵灰情況發生。檢測結果表明，經過調整后除塵器的氣流分布均能達到美國 RMS標準中的優級水平。

　　設計合理的進風導流系統將箱體、過濾室和系統的阻力降至最小并盡可能地減少進風系統中的灰塵沉降現象，避免了濾袋、碰撞、磨擦，延長了系統及濾袋的使用壽命。

　　4.6濾袋布置和花板

　　除塵器濾袋采用縱橫直列的矩陣布置方式。這種排列方式合理地利用了原有電除塵殼體方形的箱體空間。煙氣導流裝置的應用，降低了袋室內的局部風速，避免了濾袋晃動可能產生的碰撞。

　　除塵器的花板作為除塵器凈氣室和過濾室的分隔，用于懸掛濾袋組件，同時也將作為除塵器濾袋組件的檢修平臺。

　　除塵器花板采用數控沖壓方法加工花板孔，保證了花板及花板孔的形位公差要求。

　　設計合理的除塵器上箱體內部結構為工人以花板作為操作平臺進行除塵器檢修、維護創造了條件。

　　花板孔沖壓位置準確，與理論位置的偏差小于±0.05mm，確保兩孔洞的中心距誤差在±1.0mm。花板孔洞制成后清理各孔的鋒利邊角和毛刺，焊接加強筋板布置合理。

　　焊接后通過整形確保花板平整，無撓曲、凹凸不平等缺陷，花板平面度＜1/1000，對角線長度誤差＜3mm，內孔加工表面粗糙度為Ra=2。濾袋與花板的配合合理，濾袋安裝后嚴密、牢固不掉袋、裝拆方便。

　　采用精密工藝加工的花板和高精度定位的噴吹管保證了噴吹短管軸線和濾袋組件軸線的重合，從而保證了整套噴吹系統的可靠、有效。

　　4.7濾袋和籠骨

　　對于整臺布袋除塵器而言，濾袋是其核心部件。濾料質量直接影響除塵效率，濾袋的壽命又直接影響到除塵器的運行費用。根據窯尾煙氣的特點，我們選用了LF耐高溫P84復合濾料，該濾料表面易清灰，阻力低，耐高溫至280℃。

　　濾袋上口設計為彈簧形式，彈性好，不易腐蝕，壽命長；濾袋上部和底部設計增加了加固布，增強易破部位的強度，延長了濾袋的使用壽命；濾袋采用專用的三針平縫縫紉機織成，強度高，密封好。

　　袋籠是布袋除塵器的關鍵部件，涉及濾袋使用壽命，為此我司采取了如下措施：

　　a、袋籠采用冷拔鋼絲鍍鋅制成，耐溫、耐酸性能好，表面上不易產生銹蝕和銹蝕后引起的粗糙；

　　b、袋籠上口接管與濾袋口緊配，保證同心度，使噴吹氣流能居中，保證了清灰效果；

　　c、袋籠底部采用錐形收口，保證安裝或更換袋籠十分方便；

　　d、我公司的袋籠是在袋籠自動生產線上生產的，一次成形，表面光滑，焊接強度高，袋籠垂直度高，保證濾袋之間不相碰，延長了濾袋使用壽命。

　　4.8清灰系統

　　除塵器的清灰采用壓縮空氣低壓脈沖清灰。

　　除塵器采用在線清灰方式，清灰功能的實現是通過PLC利用差壓（定阻）、定時或手動功能啟動脈沖噴吹閥噴吹，使濾袋徑向變形，抖落灰塵。

　　清灰系統設計合理，脈沖閥動作靈活可靠。所有清灰系統部件，均采用專用的工裝制作，在設備出廠前，還對清灰系統等主要部件進行了預組裝，以保證質量。

　　清灰用的噴吹管借助校直機進行直線度校正。噴吹短管（又稱噴嘴）與噴吹管的焊接采用了工裝模具，二氧化碳保護焊接，減少變形，保證噴吹短管間的形位公差。噴吹管借助支架固定在上箱體中，并設置了定位銷，方便每次拆裝后的準確復位。

　　采用文氏管或類似結構的零件對壓縮空氣進行導流，有助于壓縮氣流方向的穩定，但文氏管或類似零件的結構會降少濾袋的有效過濾面積，并導致設備阻力的增加，我們采用的噴嘴有同樣的導流效果但沒有增加設備阻力之憂。

　　清灰系統設置分氣包、精密過濾器（除油、水、塵）等，保證供氣的壓力、氣量和品質，清灰力度和清灰氣量能滿足各種運行工況下的清灰需求。

　　4.9電磁脈沖閥

　　清灰系統的關鍵設備是電磁脈沖閥，它的選用關系到除塵器的造價及清灰效果。我們為ADMC型脈沖噴吹長布袋除塵器選用的電磁脈沖閥為國內知名品牌紅五星公司的淹沒式電磁脈沖閥，DC24V，φ3″，噴吹壓力可調，膜片經久耐用，壽命大于100萬次以上，滿足了脈沖電磁閥的高效運行要求、極大地減少了維護工作量。

　　4.10 鋼結構

　　1）除塵器上箱體采用鋼結構制作，中箱體以下利用原有電除塵殼體改造，設計符合有關的鋼結構設計規范；盡量簡化現場安裝步驟，減少現場焊接工序。

　　2）就除塵器的鋼結構而言設備的支承結構是自撐式的，任何水平荷載都不轉移到別的結構上。

　　4.11電氣及儀表、控制

　　1）電源

　　除塵器屬Ⅱ類負荷設備，我方將按貴方提供的二路分開的獨立電源考慮設計。電源為交流380V/220V，50HZ，三相四線制。

　　我方設備所需的直流電源或其他交流電源，由我方通過貴方提供的交流電源自行解決，并提出所需電源的總負荷。

　　（1）當電源電壓在下列范圍內變化時，所有電氣設備和控制系統應能正常工作：

　　交流電源＋～5－10%UH長期   -22.5%UH不超過一分鐘；

　　（2）我方在產品電路設計時盡量使電源的三相負載保持平衡。

　?。?）除塵器現場設施，采用必要的防水防塵措施，達到設備露天放置的要求。

　　（4）我方的電氣及控制設備將明確提出接地方面要求，并在需要接地的設備上留出接地用的連接端子；

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　　2）儀表及控制

　　控制系統采用西門子PLC控制，所有設備均可在除塵控制室或主控室的操作員站上實現控制。采用DCS遠程控制，其控制系統達到具有自動識別、判斷和自動處理故障、實現歷史數據再現和無人值守的功能。

　　系統采用網絡系統，減少布線，做到投資省、能耗低、操作簡便、運行費用低。

　　脈沖清灰自動控制采用定時（時間可在操作柜上設定）控制方式。

　　整套除塵控制系統以除塵器PLC為中心，系統各設備的控制由除塵器PLC實現，并與工廠大系統連接，由除塵系統PLC采集并傳送系統各設備的運行數據。

　?。?）我方提供的控制裝置箱柜采用密封結構，能防塵、防塵、防小動物進入，以確保設備安全。

　?。?）控制機柜有足夠的強度和剛度，不易變形；

　　（3）PLC的I/O點留有足夠的輸出和輸入接口；

　　（4）機柜防電磁干擾，保證系統不會誤動。

　　3）控制系統要求

　?。?）開關接點通過的連續電流小于其額定值的80%；

　?。?）系統中的運轉設備均設置機械故障檢測和報警裝置，當任一運轉設備發生故障時，立即發出故障信號，并送至操作室內，在主控柜顯示并聲光報警，運轉設備自動斷電停運。

　　指示燈顏色應用：

　　綠色：電源斷開、除塵器停運、閥門全關等

　　紅色：電源閉合、除塵器運行、閥門全開等

　　綠色燈加紅色燈：閥門半開

　　白色：控制回路電源監視燈

　　黃色：不正常狀態

　　（3）隨本體供應的檢測元件、儀表及控制設備選用通用的名牌產品，并符合國家有關標準?？刂葡到y出廠前作相應模擬工況下的動作試驗。電器儀表裝置在出廠前進行測試，保證到現場后，接上電源和氣源即可正常運轉。

　　五、方案內容

　　5.1 煙氣量確定

　　根據貴公司提供的煙氣量218000 m³/h，設計時按最大量考慮，因此本方案窯煙氣量設定為218000m³/h，將原電除塵器改成一臺ADMC360-6×2低壓脈沖長袋除塵器。

　　5.2 ADMC360-6脈沖長布袋收塵器技術參數表

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      5.3 主要技改過程

　　1）做好技改前的技術文件和現場人員組織、備件和原材料的準備工作，制定詳細的工作計劃。

　　2）按照圖紙要求做好中箱體以下的材料，同時購買所需的配件。

　　3）拆除原除塵器內部極板極線及相應支架、頂蓋、氣流均布板及清灰裝置并除銹。

　　4）拆除原除塵器頂部高壓部分。

　　5）在墻上箱體部位按圖紙要求劃線制作安裝中箱體，袋除塵風道及兩端側墻及隔倉墻板。

　　6）修正中箱上口水平，安裝花板、袋除塵上部箱體及噴吹系統；

　　7）在上箱體部內按圖紙要求安裝噴吹系統、電氣系統。

　　8）改造除塵器尾部引風機，連接出風道。

　　9）按裝濾袋及籠架。

　　10）改造除塵器的輸灰系統，使之與本體配套。

　　11）控制系統線路連接。

　　12）打掃安裝現場，各個部位檢查。

　　13）試運行。

　　整個改造過程60-70個工作日左右。

　　六、投資概算

　　本方案的除塵器中箱體及下箱體利用貴公司現有的電除塵殼體，本著節約原則，貴廠按圖制作中箱以下部分冷作件及和非標件及安裝，我司提供配件并派技術人員現場指導，負責整個工程技術保證達標排放。

　　投資概算如下：

　　綜上：本次技改總投資約215.67 萬元