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2.5降低袋除尘器过滤风速
通过对滤料过滤特性的研究知道,滤料有两种过滤方式,内部过滤与表面过滤。内部过滤又称深层过滤,含尘气体通过洁净滤料,这时起作用的主要是纤维,然后阻留在滤料内部的粉尘将和纤维一起参与过滤,当纤维层达到一定的容尘量后.后续的尘粒将被阻止通过;表面过滤一般是在过滤基料表面覆盖一层微孔PTFE薄膜.由于薄膜的微孔径可以很小.每个微孑L直径(0.1~0.5p,m)比水分子直径(20~1001.zm)/J~很多,比水蒸气分子f0.0003-0.00041xm)大上万倍.该膜表面每平方厘米能达到十多亿个微孑L,可以使水蒸气通过,而水滴不能通过,因此任何微细粉尘均可被阻挡,且无任何粉尘进入基层滤料。这就是表面过滤不管是深层过滤还是表面过滤。其过滤精度都可达到很高,当然不同的过滤机理需要不同的过滤参数的选择对于深层过滤,滤料表面形成粉尘层后.尘粒渗漏到滤料内部参与过滤阻挡后续粉尘。产生渗漏的吹出滤袋,或者随着附着粉尘的增加,使得滤料伸长,以至于原来被捕集的粉尘渗透出去。在高过滤速度、高压力损失和滤料受振动下,渗漏将加重。因为高过滤速度,将导致粉尘层的压力降增大,使渗漏增多。因此降低过滤风速,将减少粉尘的排放,特别是对于深层过滤而言另外,过滤阻力是与过滤风速的平方基本成正比的。就是说降低过滤风速不但会降低粉尘泄漏量,而且将大幅度降低过滤阻力。同时对于袋除尘器而言也延长了滤袋寿命,它们是相辅相成的。
我们研究和实际测试统计了入口含尘浓度达到100g/Nm。水泥窑尾f生料磨后1废气除尘的一些参数。表2是采用深层过滤且在相同的滤料不同的过滤风速下对应的不同粉尘排放浓度.同时产生不同的过滤阻力。
通过表2数据推测.将气布比降到0.8m3/(m2˙min),可使袋除尘器的排放浓度绝对低于10mg/Nm3,即实际过滤风速取到<0.8m/min时超低排放和低阻力的保证是最可靠的。
增加过滤面积的方法可以增加滤袋数量,依据我们的经验也可适当增加滤袋长度。但如果是在实际袋除尘器的提升改造中,简单地增加滤袋数量和加长滤袋提高袋室高度的办法,可能会使分风均匀性和整体结构阻力变得不尽合理,甚至造成滤袋早期破损。因此还需通过模拟试验适当考虑调整除尘器内部分风板角度,增加分室折流板及挡块等结构。这样尽管使设备结构重量有所增加,但对降低阻力和提高滤袋寿命意义重大。
过滤风速的降低和本体结构的合理调整大大降低了除尘器总阻力,这就是新结构阻力降低的主要原因。
3实例
要将排放要求降得更低,甚至同时要求降低某种丁艺废气中重金属及其他有机废物排放,需要采取更先进的技术及系统解决方案。
下面结合2010年我们参与拉法基公司的美国拉维纳(Ravena)5000t/d水泥熟料生产线生料磨废气处理系统的投标案例进行分析。我们首先看看美国提出的指标要求(见表3)。
由于该公司位于美国纽约州.是水泥窑协同处理垃圾的项目.对环保的要求相当高,≤2mg/Nm的粉尘排放限值和~4txg/Nm汞排放限值比我国GB4915—2013的要求高很多,可以认为要求是零排放,而且在指标的检测要求上环保指标是零容忍。我们靠什么装备及系统技术方案满足要求呢?以上所谈措施就是我们的思路,但另有降汞和有机物的排放指标必须综合考虑。
拉法基公司建议的废气处理设备是“HYBRIDDUST”,即电袋复合除尘器,系统工艺是在前除尘器部分要完全去除废气中的粉尘,为降低阻力用静电除尘,后部分为袋除尘器,为最终除尘器,保证≤2mg/Nm的粉尘排放限值。为去除重金属汞和其他有机物.在袋除尘器之前通入特制活性炭,通过袋除尘器收集循环使用。
鉴于以上技术分析,电袋复合除尘器的电场和袋室之间必须要有一个很好的过渡导流段,才能实现电袋复合除尘器各自的功效,实际上他们给出的工艺参考图正是这样,见图6。
我们认为,此方案由于后续除尘器更重要的作用是进行碳循环吸附有机物及重金属,因此,一旦前面电除尘器出现事故排放导致粉尘带人碳粉将使碳粉“中毒”失去活性。
因此,我们提出了用两台袋除尘器串联的方案,做到每一台袋除尘器都必须达到≤2mg/Nm的粉尘排放限值,且为了降低系统阻力,希望在第二台除尘器设置旁路,一旦工艺废气中无重金属及有机物排放时打开旁路,可降低一半的除尘系统阻力,总的环保可靠度及系统运行性经济性比“HYBRIDDUST”提高很多。实际上业主采用了我们的双袋除尘器串联的方案,见图7。
4结束语
中材装备集团有限公司近几年获得了很多除尘技术服务的机会,大型除尘器供货近千台,除尘器改造两百台以上,由于在除尘系统方案设计中尽可能采用了前述超低排放技术理念,全部做到了优于最新国标排放限值,且许多项目做到了超低排放标准,同时本体运行阻力更低,这样的案例很多,例如:2008年2月.2010年8月,2013年7月,2015年3月赞皇金隅水泥有限责任公司水泥3条生产线窑头、窑尾袋除尘器及电改袋除尘器;2009年7月份投产的中材湘潭水泥有限责任公司5000t/d水泥生产线窑尾除尘器:2010年8月投产的LAFARGE遵义三岔拉法基瑞安水泥有限公司及都江堰拉法基水泥有限公司三线5000t/d水泥生产线窑头、窑尾及水泥磨、煤磨等全厂袋除尘器:2009年12月及2014年3月分别改造的大连小野田水泥有限公司4O00t/d水泥生产线窑尾和窑头袋除尘器:2015年7~l0月改造完成的台泥(贵港)水泥有限公司和台泥(英德)水泥有限公司6800t/d水泥生产线7台窑尾高浓度袋除尘器。其排放监测值或环保验收数据粉尘排放均在5mg/Nm3左右.最低1.4mg/Nm3;许多除尘器在常规清灰状态下长期运行阻力<700Pa,滤袋寿命最长达到7年。
大量实践充分说明了我们关注排放和能耗“双降”对于超低排放总体解决方案的探讨和经验是很有意义的,相信是国际上广泛认可的技术路线,也希望给大家探讨解决越来越严格的环保问题提供一个思路。
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