水泥旋窑窑头除尘方案.docx
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水泥旋窑窑头除尘方案
水泥旋窑窑头除尘技术文本
一、概述
水泥厂旋窑窑在煅烧过程中，伴随有大量粉尘，含尘浓度极高，且烟气温度较高，对环境污染极为严重，生产岗位产生的粉尘极其严重的威胁着职工的身体健康，同时厂区环境也受到严重的污染，目前这种状况，已影响到企业的健康可持续发展，因此急需对烟气进行有效治理，实现企业经济效益和环境效益的“双赢”。
二、选型依据：
2.1.原始参数
窑头袋收尘器
处理风量：
200000~210000m3/h
入口浓度：
≤30 g/Nm3
出口浓度：
＜50 mg/Nm3、
烟气温度：
180~200℃
2.2、执行标准：
2.2.1工业炉窑大气污染排放标准（GB9078-96）
2.2.2大气污染综合排放标准（GB26197-96）
2.2.3水泥行业地方排放标准
2.2.4《关于国家环境问题的若干决定》
2.2.5环境空气质量标准（GB3095-96）
2.2.6脉冲喷吹类袋式除尘器技术条件（JB/T8471-96）：
2.3、除尘器的制造技检验标准：
ZB243通风与空调工程施工及验收规范
GB699-65优质碳素结构钢一般技术条件
GB700-1988炭素结构钢
GB13271－1988手工电弧焊技术条件
GB/T1800-1979公差与配合总论标准公差与基本偏差
GB/T1802-1979公差与配合尺寸大于500-1500mm和尺寸大于3150-10000mm标准公差
GB/T1182-1184-1980形状与位置公差
GB/T5117-1995碳钢焊条
ZBJ88002.1除尘器分类与性能参数表示方法
ZBJ88002.1除尘器性能测定法
三、选型方案
目前袋式除尘器技术已日臻成熟，可兹利用的结构型式多种多样，考虑到投资成本及运行费用，本方案拟选用设备如下：
窑头袋式收尘器选用LCMD4000型长袋低压脉冲除尘器一台；
另外考虑到除尘器入口烟气温度较高、易结露等因素，除尘器滤料易选用PTFE+P84滤料。
3.1除尘器技术参数：
窑头LCMD4000型袋式收尘器主要性能参数
序号
项目
技术参数
备注
1
除尘器型号
LCMD4000
2
仓室数
8个
3
滤袋条数
1344
4
滤袋规格
φ160×6000
材质PTFE+P84
5
处理风量
200000~210000m3/h
6
过滤面积
4000㎡
7
过滤风速
0.83~0.88m/min
8
脉冲阀数
96个
3″淹没式
9
烟气入口温度
180~200℃
10
入口浓度：
≤30g/Nm3
11
出口浓度：
＜50mg/Nm3
12
设备阻力
1500-1700Pa
13
喷吹压力
0.2-0.4mPa
14
压缩空气耗量
3m3/min
15
设备漏风率
＜3％
16
设备承压
-6000Pa
3.2除尘器性能介绍
3.2.1、钢结构
除尘器零米以上建筑均采用钢结构，钢结构件符合有关的钢结构设计规范；钢结构的设计简化现场安装步聚，尽量减少现场焊接工序。
就除尘器的钢结构而言支承结构是自撑式的，任何水平荷载都不转移到别的结构上。
3.2.2、本体和灰斗
1）除尘器顶部设置防雨棚。
保护除尘器顶部装置、方便人员检修、使用和管理。
除尘器顶盖采用剪冲密封顶盖，重量、大小适合人工开启。
所有孔、门制作及装配结束后，进行密封试验，确保无变形、无泄漏。
2）为防止灰尘粘附在灰斗上，灰斗上装有电加热器，每个加热器的功率为2kw，电加热器应采用板式电加热器，使灰斗壁温度保持不低于120℃，且高于烟气露点温度5-10℃。
选用的电加热器，性能可靠，寿命不小于6万小时，并设置恒温装置，以保持电加热器安全、稳定运行。
电加热器起停由安装在灰斗上的温度计进行控制，。
灰斗上下的料位指示器指示灰斗积料情况，如料位超过上下限时，控制系统执行报警，说明卸料出现故障。
3）除尘器的灰斗能承受长期的温度、湿度变化和振动，并考虑防腐性能。
4）除尘器灰斗设检修门，所有检修门、人孔门采用快开式，开启灵活，密封严密。
为避免烟气短路带灰，灰斗斜侧壁与水平方向的交角大于60°，以保证灰的自由流动。
5）灰斗配置电加热装置，避免灰板结。
每一灰斗能承受附加荷载1200kg并按最大含尘量满足8h满负荷运行所需储存量设计容量。
6）在每个灰斗出口附近设计安装捅灰孔；灰斗及排灰口的设计保证灰能自由流动，避免了灰尘搭桥，影响排灰。
7）我们为设备和仪表等配置了必要的扶梯和平台，满足运行、维护、检修的需求。
扶梯倾角一般为45°,特殊条件下不大于60°，步道和平台的宽度不小于700mm，平台与步道之间的净高尺寸大于2m，扶梯栏杆高度不小于1m，安全护板不低于100mm，平台与步道采用刚性良好的防滑格栅平台和防滑格栅板，必要的部位采用花纹钢板。
平台荷载不小于4kN/m2,步道荷载不小于2kN/m2。
3.2.3.进气系统
1）气流均布技术
从对除尘效率的影响来说，除尘器内的气流分布均匀与否对电除尘器的除尘效率影响较大。
而对袋除尘器则影响较为有限，但如果局部风速过高，会对这些区域的滤袋寿命产生较大影响。
将导致滤袋寿命较低。
因此，袋除尘器内的气流分布技术是袋除尘器的关键技术之一。
在工程实践中，尽管目前尚没有这方面的相关标准，但一般要求均匀度大于95%。
对于大风量除尘，由于烟气量大，气流分布更是重点也是难点，目前我国袋除尘技术与发达国家的差距，气流均布技术是一个主要方面。
袋除尘器内的气流分布与进风及排风方式、除尘器的结构布置以及所采取的均流措施有关。
2）进气方式、风量分配、气流分布
袋式除尘器的阻力有滤袋过滤阻力和设备阻力共同构成，我们重点研究了如何减小袋式除尘器结构阻力。
从减少空气动力阻力的基本条件可知，当气体流动顺畅、平缓、流程短、不发生涡旋时，流动阻力将会减小。
运用此原理，只要烟气从渐扩进气口平直进入袋式除尘器，并使之均匀分布，过滤后再平直地从出风口排出，对降低袋式除尘器的结构阻力非常有益。
于是我们发明了直进直出的进出风方式，在结构设计上尽量满足低阻力流动的基本条件。
LCDM型除尘器这种进气方式的最大优点是流程短、气流顺畅、速度低、设备结构阻力小。
3）设置风量调节导流板和多孔气流均布板，组织并疏导气流流入预定空间，将风量均匀输送和分配到各个滤袋仓室，确保滤料不被冲刷损坏，保证其长寿命的要求，通过计算机模拟实验、实验室相似模化试验的结果进行比较，确定最佳风量分配和气流分布参数的装置形式。
并通过现场试验进行调整修正。
4）烟气经气流分布装置风量分配和整流后流向袋除尘器过滤空间。
烟气通过外滤方式进行过滤，粗粒粉尘主要靠重力、惯性碰撞作用落入灰斗，捕集细粒粉尘主要靠筛滤作用。
粉尘被阻留在滤袋外表面，净化后的烟气沿袋内向上流在上箱体汇集后从尾部出口流向引风机。
5）含尘气体由导流管进入各单元过滤室，由于设计中袋底离进风口上口垂直距离有足够合理的净空，滤袋间距亦进行了专门设计，气流通过前部导流后，依靠阻力分配原理自然分布,达到整个过滤室内气流以及各空间阻力的分布均匀，保证合理的烟气抬升速度，最大限度地减少紊流、防止二次扬尘。
6）LCMD型除尘器设计合理的进风导流系统将箱体、过滤室和系统的阻力降至最小并尽可能地减少进风系统中的灰尘沉降现象，避免了滤袋的晃动、碰撞、磨擦，延长了系统及滤袋的使用寿命。
本公司借助于计算机模型数据对该型除尘器的进风分配系统进行了改进，均匀多孔的气流进风分配系统最大限度地减少了紊流、防止二次扬尘同时保证了含尘气体能在通过进风分配系统的导流后均匀地分布到仓室截面的每一个地方。
3.2.4、清灰系统
1）包括净气管、压缩空气管、脉冲阀、提升阀等，净气管平行地排列在预先组装的顶部净气室内，每一根净气管上都有若干小喷气嘴，这些小喷气嘴一一对应于每条滤袋的中心点。
净气管与外部压缩空气管连接，管的始端插入卡槽，末端与支撑角钢焊接，并用管卡定位。
除尘器顶部安装有压缩空气管道，管道与净气管相连。
压缩空气由脉冲阀控制，脉冲阀与电磁阀相连接，整套清灰系统的运作由除尘器的控制系统统一控制。
检测除尘器两端差压的传感器固定在气管的出口和入口，根据时间或差压计检测的差压信号控制除尘器的清灰周期。
2）、脉冲喷吹清灰技术
脉冲阀和喷吹装置是决定清灰效果和降低运行阻力的关键。
对脉冲阀的要求：
自身结构简单、阻力小、开启和关闭迅速、能以最短的时间释放大量的压缩气体。
同时，要求的气源压力低，使清灰能耗减少。
比较后选用具有快速启闭功能的淹没式脉冲阀。
我公司选用澳大利亚高原脉冲阀。
通过试验测试，管式脉冲喷吹所产生的滤袋表面变形加速度在众多清灰方式中是最大的，即清灰能力和效果要明显优于其他类型的清灰方式。
管式脉冲喷吹是逐排、逐条对滤袋进行清灰的，喷吹气流全部进入滤袋，压气能量利用率高、节能，是一种强力清灰方式。
这种结构的除尘器内部没有任何机械活动部件，不会发生机械故障。
将喷吹管的安装形式设计为插接式，使得拆装快捷、准确。
与脉冲管式喷吹清灰效果密切相关的问题是：
喷嘴与袋口的同心度、喷吹气流的扩散角度、喷嘴距袋口的距离、喷吹孔的孔径大小与分布、稳压气包容积、供气系统等。
根据试验和我公司大量工程实践，我们认为：
1是喷嘴的定位开孔一定要在专用模具上进行，喷吹管与花板定位组装后整体出厂和安装；2是在喷吹孔外加设一定长度短管，保持喷吹气流的角度垂直、不偏斜；3是喷嘴距滤袋口的距离不可太大或太小，需要进行试验；4是喷吹管上喷孔孔径大小和分布不应是均匀的，一般规律是远离脉冲阀的孔径较小。
具体的孔径取决于试验结果和工程经验。
清灰系统是袋除尘器的“心脏”，清灰系统及清灰制度的设置合理与否将直接影响到袋除尘器的运行安全及滤袋的使用寿命。
从袋除尘器的除尘机理来看，除了滤料本身的过滤作用外，袋除尘器外黏附的粉尘层也有过滤作用，这就是所谓的“粉尘过滤粉尘”，因此对袋除尘器的清灰来说，清灰太彻底不行，因为这样会失去粉尘层的过滤作用，更多的超细粉尘会直接进入滤料内部而引起过滤阻力不断上升，以及清灰力过大会影响滤袋寿命等。
清灰不彻底也不行，这样会使滤袋的过滤阻力过高，而影响整个机组的正常运行。
另外，袋除尘器的清灰还必须尽可能地保证整个滤袋及各个区域清灰程度均匀，否则会引起整个系统阻力分布不均匀。
而影响到内部的气流分布。
喷吹系统的设置，如气包的大小、喷吹管及喷嘴的管径、喷吹气量及喷吹压力的选择，以及喷吹制度的设置等均是喷吹系统设计中的关键因素，需要依据有关的规程规范、或通过试验，再结合以往的工程经验，通过细致的计算才能得出。
LCMD型除尘器的清灰采用压缩空气低压脉冲清灰。
除尘器采用在离线状态清灰方式，清灰功能的实现是通过PLC利用差压（定阻）、定时或手动功能控制提升阀关闭清灰仓室（离线清灰状态、在线清灰时不关闭仓室），启动清灰时自动控制系统发出信号，脉冲阀迅速开启，压缩空气在瞬间释放，经由脉冲阀和喷吹管向滤袋内喷射，滤袋因此而迅速向外急剧膨胀，当膨胀到极限位置时，由于受到很大的张力而获得最大反向加速度，产生一个冲击振动。
滤袋表面的粉尘由于惯性从滤布上脱落下来。
清灰系统设计合理，脉冲阀动作灵活可靠；在设备出厂前，对清灰系统等主要部件进行了预组装，以保证质量。
5）清灰用的喷吹管采用无缝管，借助校直机进行直线度校正。
喷吹短管（又称喷嘴）与喷吹管的焊接采用了工装模具，二氧化碳保护焊接，减少变形，保证喷吹短管间的形位公差。
喷吹管借助支架固定在上箱体中，并设置了定位销，方便每次拆装后的准确复位。
我们采用的喷嘴有同样的导流效果但没有增加设备阻力之忧。
6）清灰系统设置储气罐和分气包、精密过滤器（除油、水、尘），保证供气的压力和气量和品质，清灰力度和清灰气量能满足各种运行工况下的清灰需求。
3.2.5、过滤系统
包括滤袋、袋笼、花板等，每个滤袋都套在一个袋笼上，目的是防止布袋被压瘪。
花板用于支撑滤袋组件、分隔袋室和净气室，并作为除尘器滤灰系统组件的检修平台。
1）滤袋对于整台布袋除尘器而言，滤袋是其核心部件。
滤料质量直接影响除尘器的除尘效率，滤袋的寿命直接影响到除尘器的运行费用。
根据窑头窑尾烟气特性我们选用PTFE+P84滤料，布袋底部采用三层包边缝制，无毛边裸露，底部采用加强环布，滤袋合理剪裁，尽量减少拼缝。
拼接处，重叠搭接宽度不小于10mm，提高袋底强度和抗冲刷能力。
同时滤袋底部距离进风口的水平距离、设备进风导流系统的设计与滤料的使用寿命有着极大的关系。
我公司设计生产的设备充分考虑了这些内容，保证除尘器正常运行。
另外，滤袋上端采用了弹簧涨圈形式，密封性能好，安装、换袋快捷，可靠性高。
关于滤袋的寿命，根据专家的分析和国外的使用经验，滤料在水泥厂烟气条件下的使用寿命可达1年以上，烟气温度最高不得超过280℃。
当烟气温度在280℃以上时不能超过100小时。
平时应作好烟气温度变化的详细记录。
因而，本案滤料我们根据除尘器运行环境和介质情况选用P84滤料：
PTFE覆膜处理，耐温260℃瞬间280℃。
此滤料为表面过滤型滤料，清灰彻底，减少了粉尘在滤袋表面形成粉层后板结的可能；滤料寿命长，加上我们在除尘器结构方面的改进，保证了滤料＞20000小时的正常使用寿命。
布袋在寿命期内破损率<3%。
表中的技术参数是根据国家标准测得的，遵从常规公差范围。
但以上数据参数内容并不表示任何承诺，本公司将保留变动有关内容而不再另行通知的权力。
2）、烟气结露带来的糊袋是滤料最大的问题。
①、保证除尘器在露点温度以上运行，一般留出20℃安全空间。
②、避免停机后结露。
停机后由于除尘器内部滞留烟气，所进入水分在温度降至露点以下时，即会结露析出，造成糊袋问题。
为避免停机结露，所以必须及时排空除尘器内的烟气。
可采取引风机延时停机的方法即可达到目的。
LCMD型袋式除尘器设有烟气置换控制系统，依赖引风机，与设置在除尘器进口处的单板截止阀（关闭）、冷风阀（打开）配合，在停机后以空气将烟气置换出去，避免该问题的发生。
③、长期保持烟道、除尘器总漏风率处于低指标状态下，除尘器漏风率需长期保持在3%以下。
④、降低清灰对滤袋局部形成的富氧条件。
由此应降低清灰气流的氧含量，可采用压缩氮气作气源。
3）袋笼
①、袋笼采用圆型结构，袋笼的纵筋和反撑环分布均匀，并有足够的强度和刚度，防止损坏和变形，顶部加装“η”形冷冲压短管，用于保证袋笼的垂直及保护滤袋口在喷吹时的安全。
材料采QZ195F钢，使用袋笼自动焊接机，保证笼骨的直线度和扭曲度，滤袋框架碰焊后光滑、无毛刺，并且有足够的强度保证无脱焊、虚焊和漏焊现象。
袋笼采用有机硅喷涂技术或电镀，镀层牢固、耐磨、耐腐，避免了除尘器工作一段时间后笼骨表面锈蚀与滤袋黏结，保证了换袋顺利，减少了换袋过程中对布袋的损坏
②、袋笼顶部加装导流管，起引导和调整气流作用，避免气流直接冲击和损坏滤袋。
3.2.6、栏杆楼梯平台和防雨棚
除尘器顶部必须设置栏杆，如露天布置时应加装防雨棚，如现场需要还应设置到达防雨棚或平台的楼梯。
除尘器顶部到地面的垂直爬梯，遇到紧急情况时，可以从该爬梯撤退。
防雨棚顶设置了电动葫芦，防雨棚可以方便地将零配件等材料吊至雨棚区域。
爬梯的具体尺寸在中标后按现场确定
3.3、除尘器控制系统
控制系统包括仪器、仪表、PLC可编程控制器为主体的除尘器主控柜及相应的辅助设施，采用连续控制方式，留有DCS计算机控制接口，以适应设备自身控制和车间（或中央）控制的需要。
1.电机
除尘器系统上所采用的电机均符合国家标准和IEC标准。
我方所选用的电机型式与它所驱动的设备、运行条件、使用环境和维修要求相适应；
对于阀门和档板的电机，其堵转电流不超过电机额定电流的8倍
2.控制柜
机柜中连接电缆用的端子排预留有20%备用量；端子单元能适应2.5mm2芯线的连接，端子排、电缆接头、电缆走线槽应为阻燃型材料，端子排的安装便于接线，距柜底不小于300mm，距柜顶不小于150mm，排与排之间距离不小于200mm，并采用底部进出电缆。
控制柜及就地控制箱内所有的电源开关选用西门子系列产品，接线端子选用魏德米勒或凤凰端子。
标准插座选用导轨安装结构的型式，检修电源开关带有触电保安器。
控制柜上设有除尘器进出口压差、压缩空气压力、除尘器各电动设备工作状况、清灰状况、输灰设备工作状况、除尘器综合故障报警等显示报警信号及输出接点。
除尘系统所有自动控制设备可无人值守运行或接受远程控制。
控制柜设置：
手动/自动转换开关、定时/定阻转换开关、自动控制启停按纽、除尘器各设备手动操作启。
PLC
除尘器控制系统主机采用施耐德昆腾或西门子PLC控制器或客户指定的PLC控制器，实现除尘系统全部设备的集中控制以及与其他计算机控制系统的通讯。
做到投资省、能耗低、操作简便、运行费用低。
除尘系统脉冲清灰采用定时和定阻两种控制方式。
除尘器安装了差压变送器、温度检测仪、压缩空气油水分离器等仪器仪表，除尘器运行状况均可在主控柜模拟屏上发出声光报警信号。
除尘系统可通过控制柜或远程操作进行控制。
主要监控仪表：
温度检测仪、压差计、料位计等。
显示和报警：
烟气温度显示和报警、压差显示和报警、除尘器工作状态显示各仓室清灰状态显示、系统各运转设备故障报警等。
3.除尘器的控制
以主风机运行信号作为除尘系统启动信号，主风机停止，除尘器清灰装置延时停止（时间可调）。
除尘器的脉冲清灰控制采用手动和自动两种方式，可相互转换。
自动控制采用压差（定阻）和定时控制方式，可相互转换。
压差检测点分别设置在除尘器的进出口总管处。
当达到设定的压差值时或时间周期时，除尘器各室依次进行脉冲喷吹清灰，清灰状态的选择由PLC实现。
a）定时控制：
选择开关选定“自动”“定时”位置，系统满足定时控制条件后，先关闭1#室立阀（离线清灰方式），1#室清灰指示灯亮，开始喷吹，喷吹结束后打开1#离线阀，1#室开始工作；间隔一定时间关闭2#室立阀……（重复1#室工作），依次完成所有仓室的清灰工作后进入下一周期，周期结束后再从1#室开始清灰工序。
b）定阻控制：
选择开关选定“自动”“定阻”位置，当除尘器差压达到设定值时，开始清灰工序：
先关闭1#室离线阀（离线清灰方式），1#室清灰指示灯亮，开始喷吹，喷吹结束后打开1#离线阀，1#室开始工作；间隔一定时间关闭2#室提升阀……（重复1#室工作），依次完成所有仓室的清灰工作。
c）如果一次清灰后除尘器阻力仍然高于设定值，清灰继续进行。
如果在清灰过程中，除尘器阻力降低到设定值以下，清灰工序在完成一个周期后停止，直到除尘器阻力超过设定值，开始下一轮清灰工序。
除尘器各仓室能单仓离线，即关闭离线阀及进气阀、脱离除尘系统。
在此情况下，该仓室将不运行清灰程序。
卸灰系统振打采用清堵空气炮自动和现场控制两种方式、与输灰系统连锁。
除尘器灰斗设上料位及下料位反指示，料位信号在控制柜上显示并报警。
3.4、除尘器保温和外饰
我方负责除尘器范围内的保温、油漆和防腐、防护设计及供货安装，包括设备、阀门及附件等。
钢结构先涂防锈底漆，采用耐风化、防腐蚀的优质油漆，最后一道面漆在现场施工完后再刷，漆颜色由贵方确认。
除尘器本体设计制作时兼顾保温的施工，保温钉、保温外包板（彩钢板）固定用槽钢、角钢设置的密度合理；通气道、旁通管、灰斗与下箱体连接部位的包角制作规范；保温材料选取质量保证较好的产品，保温层厚度根据保温要求设计；保温外包板与保温层留有空气隔热层；必要的防雨设施防止保温层被浸湿。
除尘器的保温设计能满足除尘器内部不出现结露的要求。
除尘器的保温选用符合国家标准的材料，按国家的相关标准和工艺要求进行保温，并提供相应的材质质量证明文件；
除尘器的外装饰采用彩钢板，所有易被踩踏的保温具有良好的防护措施。
外装饰平整、光滑、美观，颜色由贵方确定。
3.5、输灰系统
输灰系统采用手动插板阀+回转锁风阀、进入拉链机，将灰集中运出。
3.6、设备制造工艺
1、除尘器壳体密封、防雨，壳体设计尽量避免出现死角或灰尘积取区。
所有受热部件充分考虑到热膨胀，并做必要的补偿。
2、除尘器箱体成形后光滑平整，无明显凹凸不平现象，内部筋板布置合理，保证箱体强度和刚性，除尘器本体设计密封、坚固，连接件的尺寸配合公差达到国家标准公差和配合中规定的10级精度。
3、除尘器壁板制作要求平整，不得扭曲，对角线误差＜5㎜，运输中部件变形者需较正。
4、除尘器的所有连续焊缝平直，无虎焊、假焊等焊接缺陷并采用自动焊进行焊接，保证焊接的强度和密封性符合相应行业标准。
焊接后的焊缝应进行清理焊渣和飞溅物，不允许有明显的焊渣、飞溅物和锈末清除就涂刷底漆。
关键部位用手提砂轮机修磨焊缝和飞溅物。
四、工程范围及施工方案
4.1工程范围
工程内容包括：
水泥窑头窑尾高温烟气治理工程中除尘器三口之内设备的设计、制造、安装、调试及除尘器本体控制系统的设计、制作、安装调试。
4.2施工方案：
若整个除尘系统属于新建设施，整个施工过程与生产不交叉，不会影响生产。
五、承诺
5.1、性能指标：
1）捕集率：
≥95%；
2）排放浓度：
＜50mg/Nm3；
3）设备使用寿命：
≥10年（不含易损件）；
5.2、免费服务内容：
1）免费调试；
2）免费负责培训操作人员，直至能够独立操作管理；
3）工程竣工后一年内免费技术服务。
5.3、长期服务内容：
1）长期优惠提供优质备品备件；
2）长期提供技术服务。
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