立窑新型湿法除尘系统的应用
某厂有两台Φ2.5m×10m和两台Φ3.0m×10m的机立窑,煅烧工艺均为全黑生料、浅暗火煅烧,人工执钎操作。收尘系统原设计为钢板结构沉降室,收尘效率较低,只有70%左右,而且由于提火时温度高,使用两年后,钢板变形,焊缝开裂,几乎停用。为此曾试用过两种喷淋、喷雾式水除尘器,因喷嘴易堵塞和挡水板阻力大,系统故障多等原因被迫停用。使用新的湿法除尘系统以来,效果较好,现做一介绍。
1 工艺流程
如图1,烟气分别经窑两侧烟囱进入除尘塔,被塔内分布的水膜捕集下来,流入分离器内进行第一次分离。泥浆从分离器底部放出进入搅拌机内与生料粉混合。经初次净化后,只含少量细粉尘的水从分离器上部溢流至沉淀箱内进行第二次分离。经过两次净化以后的水由离心水泵打到收尘塔上部的水箱内。为克服除尘塔内的流体阻力损失,在塔外设一高压鼓风机,并将风管引至收尘塔中心,引导气体流动。
 图1 工艺流程示意图 1.烟囱;2.除尘塔;3.水箱;4.分离器;5.双轴搅拌机;6.沉淀箱;7.水泵;8.循环水管;9.高压风机 |
2 收尘原理
如图2,在收尘塔内有一内套筒,循环水经水管进入水箱;当水箱内的液面达到一定程度后,由小孔溢出,在除尘塔的内壁和套筒的外壁各形成一层厚约2mm的水膜。窑内的烟气经30°斜烟道,以切线方向进入到除尘塔内,在旋转上升的过程中与内外筒的水膜相接触,粉尘与水膜发生粘性碰撞而被捕集下来,随水流入分离器中,净化的烟气经烟囱排出。高压风机的风管从内筒中通过,以大于20m/s的速度通过喷口,将动量传递给烟气,用以克服塔内的流体阻力损失。
 图2 除尘塔工作原理 1.烟囱;2.斜烟道;3.收尘塔;4.内筒;5.水箱;6.水管;7.风管;8.高压风机 |
3 泥浆的分离过程
结合立窑粉尘颗粒较大的特点,我们采用了分级沉降的分离系统,如图3。含尘水流由溜管进入分离器内筒;内筒的下端做成扩大型,目的是为减缓水流向下的冲击速度,避免把底层的泥浆冲起。当液体上升的速度小于颗粒沉降速度时,颗粒逐渐下沉。经计算把此处(扩大口平面)的水流上升速度确定为≤1mm/s,在这个速度下,较大颗粒(>50μm)沉降下来,小的颗粒随水溢流至沉淀箱内继续沉淀。从分离器锥底放出的泥浆含水量在40%左右,有较好的流动性,可直接用管道将其送入搅拌机与生料粉混合。为防止管道堵塞,可设一反冲水管。
刮边器是为了防止泥垢在锥面部分沉淀而设计的,可通过手动摇柄使其做平面转动。
该分离系统的特点是:约90%左右的粉尘被直接回收到双轴搅拌机内;5%左右的细粉尘在水中循环;沉淀箱内有约5%的细粒沉淀;整个分离过程无需任何动力设备。
 图3 分离器工作原理 1.进水管;2.内筒;3.分离器主体;4.刮边器;5.手动摇柄;6.泥浆放出管;7.双轴搅拌机;8.沉淀箱;9.浮球阀 |
4 主要设备及技术参数
(1)除尘塔
规格:Φ2.4m×11m;
重量:5000kg;
处理风量:40000～60000Nm3/h;
进口风速:4m/s
进口浓度:<30g/Nm3;
出口浓度:150～180mg/Nm3
水膜厚度:2mm
需水量:8～10m3/h;
阻力损失:20～30Pa
(2)分离器
规格:Φ2.5m×4m;
重量(不包括水):1100kg;
水流上升速度：<1mm/s
(3)离心水泵
流量:10～15m3/h;
功率:7.5kW;
扬程:>50m。
(4)高压风机
流量:3000～4000m3/h;
全压:4000～5000Pa。
(5)沉淀箱
长×宽×高:1.3m×1.3m×1.2m 3个。
5 系统特点
该除尘系统主要有以下几方面特点:
(1)除尘塔集旋风、水膜除尘于一体,因而收尘效率较高,可达95%以上。
(2)无任何喷嘴、喷头及复杂机械和电器设备,工艺简单,易操作,事故率低。
(3)粉尘回收和循环水利用率高。
(4)对各种煅烧操作方法均有较强的适应性。即在立窑煅烧条件下,不管烟气的温度、湿度、含尘浓度、成分等如何变化,系统参数不需做任何调整均能正常工作。
(5)投资较少。由于系统阻力较小,无需大型引风设备,必要时,只需在窑顶安装一台小型诱导风机(功率几千瓦)即可,其余大部分设备均能自己制做,总需钢材量8～10t,总投资10万元左右。
6 使用及测试效果
我们首先订做了一个Φ1.5m×7m的除尘塔小型样机,对Φ2.5m×10m机立窑的一个烟囱做工业性试验,厂环保科测试结果见表1。试验中未加装诱导风机。
测试结果中的收尘效率是较令人满意的,同时也可以看出排烟量和出口动压较小,因此在系统中加一台诱导风机。我们在Φ3.0m×10m机立窑上做正式的工艺设计和土建结构核算。把除尘塔安装于顶层平面,水泵和沉淀箱安装于原降尘室平面,分离器安装在生料搅拌机平面。经调试使用半年以后,进入正常运转状态。鹿泉市环保局初次测试结果如表2。
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表1 工业性试验测试结果
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表2 正式运行后的测试结果
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7 设计和使用中应注意的问题
(1)由于该系统是安装在厂房的顶部,荷载较大,因此,作为技改项目时,需注意做工艺设计和建筑结构核算。如原结构不能承受该荷载,应视情况采取一定的加固措施。
(2)对于采用水表计量熟料产量的单位,使用此系统后,应做适当调整,最好采用生料计量或熟料直接计量。
(3)此方法对于没有采用预加水成球工艺的厂家不太适用,因粉尘无法回收,会造成二次污染。
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