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由於袋除塵（chén）器具備低排放、無事故排放和不受粉塵比電阻（zǔ）影響的性能，使（shǐ）得許多水（shuǐ）泥廠在對原電除塵器進行改造時采用電改袋的方式（包（bāo）括改（gǎi）為電袋複合）。本文就（jiù）其中窯頭電除塵器改造為袋除塵器後的煙氣降溫方（fāng）式進行探討。
1 窯頭篦冷機煙氣特性
1）風量變化大。篦冷機的風（fēng）量隨進（jìn）入篦冷機熟料量多少變化，尤其出現窯內結圈和堆積等惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使窯內黃心料在（zài）極短的時間內進入篦冷機，將導致風量迅速增加（jiā）。
2）溫度和含塵濃度變化大。正（zhèng）常（cháng）情況下，出篦冷機（jī）末端餘風溫度在200~260℃，標態下含塵濃度約為20g/m3，隨著篦冷機內熟料（liào）量的增加，餘風溫度相應（yīng）升高，一旦出現“跑黃心料”的情況，溫度很快達到450℃以上，標態下含塵濃度也在50g/m3以上。
3）粉塵顆（kē）粒較粗、密（mì）度大且磨蝕性（xìng）強以及幹（gàn）燥比電阻高。生產（chǎn）線（xiàn）增加餘熱發電設（shè）備以後，煙氣溫度降低到100℃左右，且粉（fěn）塵濕度小、比電阻太高，電除塵器易形成（chéng）反電暈現象，即從收塵極向電暈空間釋放大量的正電荷，這種倒（dǎo）流的電荷與負電荷快速（sù）中和，隨氣流逸（yì）出電除塵器，破壞正（zhèng）常的收塵作用，不但降低除（chú）塵效率（lǜ），而且還白（bái）白消（xiāo）耗大（dà）量的電暈功率。
以（yǐ）上特性不論是在（zài）除塵（chén）工藝設計和設備選型（xíng）還是在後期除塵設備改造時都必須充分考慮。尤其是煙氣溫度，就目前的技術（shù）水（shuǐ）平，電除塵器和袋除塵器均無（wú）法對此（cǐ）類煙氣直接進行淨化處（chù）理。同時，根據近幾（jǐ）年窯頭電除塵器改造成袋除塵器項目來看，無論（lùn）采用玻纖覆膜（mó）濾料，還是采用複合（hé）氈（zhān）類濾料，耐（nài）溫均不超過260℃。因此，需要增加降（jiàng）溫設備或提供降溫途徑。
2 降溫措施
2.1 強製風冷（lěng）冷卻器
這種冷卻器是由一定數量的傳熱（rè）鋼管排列組合而成，所以也稱多管（guǎn）冷卻器。高溫氣體（tǐ）在管束內通過，同時在管束外壁用軸流風機強製通風進行（háng）冷卻（què），由於鋼管壁的熱傳導作用，使高溫氣體的（de）溫度降低而冷風的溫度升高。在圖1中處於篦冷機餘風與除塵器進口之間的位置，與餘熱鍋爐是並聯關係。
圖1 窯頭工藝流程示（shì）意
由於環境空氣的（de）溫度（dù）和濕度是變化的，需要處理煙（yān）氣的（de）氣體量和溫度也是變化的，而一定規（guī）格的冷（lěng）卻器其散（sàn）熱麵積是固定的，為使冷卻器適應這種變化（huà），確保高溫煙氣被冷卻至一個允許的範圍內，在距冷卻器進、出氣口（kǒu）適當的距離上（shàng）（由現場工藝決定，越遠越好（hǎo））分別安裝進（jìn）口和出口測溫裝置。每個測溫裝置有幾個測溫元件組成以（yǐ）防誤差和個別損壞，測溫元件必須反應靈敏，檢測溫度真實可靠，保證測試數據與（yǔ）實際工況一致。在冷卻器上安裝了相當數量的軸流風機，以便在情（qíng）況發生（shēng）變化時啟動這些風機進行強製通風，增加冷卻（què）效果。同時（shí）根據現場測溫裝置提供4~20mA的模擬信號控製軸流風機的啟停數量，也可采用變頻調速裝置進行控製，保證了冷卻器出口溫度的穩定（dìng）可靠。
實例：我公（gōng）司在（zài）某企業窯頭除塵器電改袋項目中提供（gòng）了強製風冷（lěng）冷卻器，其設計參數見表1。
該冷卻設備經過現場安裝調試完（wán）畢後，窯點火成功，並同（tóng）步運行與窯頭袋除塵器配套的冷卻器，係統正常運行後，測篦冷機末端取風口管道處（即冷卻器進口測溫點）溫度（dù）為260~280℃，袋除塵器進口（即冷卻器出口測溫點）溫（wēn）度為90~110℃，根據起始調節情況溫降（jiàng）時（shí）間（jiān）大約在5～10min。完全（quán）滿足袋除塵（chén）器使用的工況（kuàng）要求，並且還有約三分之一的風機未運行，如出現異常工況可啟動（dòng）所有風機保證袋除塵器進（jìn）口溫（wēn）度控製在濾料可承受（shòu）的溫度210℃以下。
表1 強製風冷冷卻器設計參數
強製風冷冷卻器的穩定性和管理簡單等優點非常明顯，冷卻效（xiào）果（guǒ）可完全達（dá）到設計要求。在（zài）改造項目中，因使用該冷卻器，降低了工況溫度，減少了袋除塵器工況下處理（lǐ）的煙（yān）氣量，並且煙氣經過（guò）冷卻器後，部分（fèn）粉塵得到了預沉降，又因未采用噴霧降溫，煙氣含水量小，清灰效果好（hǎo），加之使用了（le）諾麥克斯濾料，濾袋壽命長達5~6年，工況（kuàng）阻力基本在1000Pa以下，運行第6年阻力仍能（néng）保（bǎo）證在（zài）1200Pa以下。
2.2 噴霧降溫
這種降溫方式通過特殊霧化設（shè）備將水霧化，由於水的比熱較大，霧狀顆粒擴散蒸發就會吸收周圍環境（jìng）的熱量，從而使周圍環境溫度（dù）降（jiàng）低（dī）。
現在水泥廠窯頭篦冷機常用的噴霧（wù）降溫（wēn）係統分為雙流體噴（pēn）霧係統（tǒng）和單流體噴（pēn）霧係統（其中包含高（gāo）壓回流（liú）式和（hé）高壓直噴式）。雙流（liú）體噴霧係統（見（jiàn）圖2）構成主要有：1）水路係統，包（bāo）括水箱、水（shuǐ）泵、液體（tǐ）過濾器和流量控（kòng）製裝置等；2）氣路係統（tǒng），由氣體壓力調節閥、電磁控製閥和壓力檢測組件等組成；3）控製係統，由（yóu）溫度檢測裝（zhuāng）置、控製櫃、變頻器、水路和氣路壓力變送器及（jí）壓力開關等組成；4）噴槍。
圖2 雙流體（tǐ）噴霧（wù）係統示意
雙（shuāng）流體噴霧係統與單流體噴霧係統在產品結構上的主要區別表現在前者比後者增加了氣路（lù）係統，並相應增加氣路（lù）的控製元件。包括由自（zì）動控製（zhì）回（huí）路、安全模式回路（lù）和噴槍吹掃回（huí）路等組成（chéng）的供氣係統（tǒng），由控製器控製實現（xiàn）回路的自動切換。在係統停用時，可以通過低壓吹掃保持噴槍內的微正壓，保證（zhèng）含塵（chén）煙氣不會進入噴槍，有效地防止噴槍的堵（dǔ）塞。
由於結構不（bú）同造（zào）成兩者（zhě）在經濟技術指標上也有著本質的區別。雙流（liú）體水泵出口壓力小，噴槍水氣壓低，相應係統管路（lù）元件承受壓力低，流量調節采用噴槍分組及水泵變頻（pín）調節噴水量，霧化粒徑小，霧化效果好，蒸發時間少，使篦（bì）冷機內不（bú）易結垢，處理同樣的煙（yān）氣（qì）量需（xū）要的（de）噴槍數量少，尤（yóu）其在噴水量由大變小的過程中（zhōng）相對單流體高壓直噴式（shì）優勢明顯（xiǎn）。雙流體噴嘴是核心部（bù）件，噴嘴孔徑大，不易堵塞，可直接使用河（hé）水、廢水和循環（huán）水不需過濾處理。同時由於噴嘴孔徑大、工作壓力低，使噴嘴（zuǐ）磨損速度慢，使用壽（shòu）命（mìng）長。
噴霧裝置可與（yǔ）餘熱發電係（xì）統配合使（shǐ）用，首先根據餘熱（rè）發電停用時係統需處理的煙氣量、工況（kuàng）煙（yān）氣高溫度和（hé）進除塵器高溫度確定噴霧裝置規格。然後根據現場具體（tǐ）情況，工（gōng）藝管道走向，選擇噴（pēn）霧（wù）裝置安裝位置。目（mù）前使用的噴霧裝置，大多布置在篦冷機頂部或篦冷機煙氣出風管道內，也有兩處同時布（bù）置（zhì）的，正常情況下篦冷機內噴霧裝置（zhì）工作，當（dāng）遇（yù）到突發意外情況時，管道內噴霧裝置也可達到噴霧（wù）降溫功能。篦冷機安裝（zhuāng）噴槍時要充（chōng）分考慮其（qí）內部溫度高、粉塵磨蝕性大和內部氣體流場等（děng）情況，以此來確定噴槍的材質和安裝的位置。避免因煙氣溫度過高，使噴槍過熱報廢，同時也要避免由於內部（bù）過大氣流帶動粉塵衝（chōng）刷磨蝕噴槍。當餘熱發電長期（qī）穩定運（yùn）行期（qī）間，可采用伸縮式噴槍，或（huò）縮（suō）短噴槍插入深度，並增加耐磨防護套（tào），或直接把噴槍（qiāng）抽出以避免噴槍不必要的損壞。當噴霧係統布置在管道內部時，要（yào）盡量遠離除塵設備（bèi）進口位置，同時保證在直管段部（bù）位，順氣流噴射，要避免噴（pēn）出的水霧打在管道壁上，影響降溫效果。當餘熱發電設備有計（jì）劃（huá）的停運時，可先行（háng）檢查噴霧降溫係統設備完（wán）好情況，並保證設（shè）備的正（zhèng）常巡檢不遺漏。
實例：我公司在某（mǒu）企業窯（yáo）頭除塵器電改袋項目中提供了噴霧降溫裝置，其設計（jì）參數見表2。
表2 噴霧降溫裝置設計參數
全套噴霧設備（bèi）經過現場安裝調（diào）試完畢後，窯點火運行成功（gōng），並同步運行配套餘熱發電係統，緩慢關閉通往餘熱鍋爐的（de）煙氣管道，打開噴霧係統自動控製程序，並打開篦冷機末端取風口管道（dào）閥（fá）門，使煙氣（qì）緩慢進入改造後的袋除塵器內部，檢測到煙氣初始溫度276~302℃，通過控（kòng）製噴霧水泵電（diàn）動機運行頻率（lǜ）由10Hz調到30Hz，袋除塵器（qì）的煙氣進口溫度（dù）在150~180℃之（zhī）間。根（gēn）據起始（shǐ）調節（jiē）情況溫降時間大約在1~3min，因（yīn）此完全滿足袋除（chú）塵器使用的工況（kuàng）要求，並且水（shuǐ）泵的工作能力還未充分發揮。
2.3 強製風冷冷卻器與噴霧降溫裝置的比較
表（biǎo）3分別從設備性（xìng）能（néng）、投資（zī）等方麵對兩種降溫裝置進行比（bǐ）較。
表3 強製風冷冷卻器（qì）與噴霧降溫的比較
2.4 其他降溫措施
其他降（jiàng）溫措施（shī）就是在（zài）上述降溫裝置正常運行的基礎上，增加係統安全性，避免出現係統風量和溫（wēn）度過高損毀袋（dài）除（chú）塵（chén）器的濾袋和除塵器本體。常用的方式有：1）在（zài）係統（tǒng）風管（guǎn）上增加（jiā）冷風閥和溫度控製器；2）增加旁路煙（yān）道，當係（xì）統遇到超高（gāo）溫時，直接由旁路煙道排出，避免進入袋除（chú）塵（chén）器濾袋區燒毀濾袋。
關於增加冷風閥和溫度控製器。對它的（de）效果有（yǒu）待考證，當係統運行正常的情況下，無論是強製風冷冷卻（què）器（qì），還是（shì）噴霧降溫措（cuò）施均能很容易達到煙（yān）氣的降溫要求，但當窯係（xì）統不穩定時，尤（yóu）其發生塌料的時候，在篦冷機與除塵器設備之間的管道內形成正壓區，冷風閥打開時係統外的空氣不會（huì）進入係統（tǒng）內（nèi）部，達不到降溫效果。同時由於事（shì）故出現前，係統基本沒有任（rèn）何征（zhēng）兆，很難（nán）保證長期不（bú）運行（háng）的冷風閥在很短（duǎn）時間內打開。根據實（shí）際應用情況，國內水泥行（háng）業窯（yáo）頭收塵技（jì）術很少單獨采用摻冷風冷卻高溫氣體的措施，因摻冷風後會增大廢氣的（de）處理量，摻入（rù）的氣體受環境溫度影響較大，同時（shí）必須增大除塵設備規格，增大（dà）投資；如果在係統中運用，可以在有其（qí）他降溫措施的情況下，作為一種輔助措施，增加係統的可靠性（xìng）。
關於（yú）增（zēng）加（jiā）旁路煙（yān）道。旁路煙道的設置，在（zài）國內電力（lì）行業應用較為普遍（biàn），但隨著社會公眾對環境保護的重視和技術的發展，電力行業的旁路煙道係統已經（jīng）實施了拆除或（huò）鉛（qiān）封製度。水泥行（háng）業借鑒電力行業設置旁路煙道係統，是在（zài）餘熱發電異常情（qíng）況停（tíng）運、煙氣溫度（dù）超（chāo）出（chū）濾袋耐溫（wēn）範圍時使用，從目前情況不建議采（cǎi）用旁路煙道（dào），因增加（jiā）旁路煙道既增加了設備投資，又增加旁路煙道漏灰的可能（néng）性，使排放超標，且隨著環（huán）保要求的嚴格，水泥行業旁路偷排現象必定（dìng）會受到法律和法規的約束。
2.5 需要說明的問題
無（wú）論采用何種降溫措施，其中熱（rè）電阻的選用是（shì）重要一環，因任何（hé）降溫係統運行都（dōu）是以熱（rè）電阻的檢測溫度信（xìn）號為參數進（jìn）行調節（jiē）的。熱電阻要選用熱（rè）響應時間短的；接線方式要選用能消除引線電阻對測量結果影響的三線製，尤其在溫度測量點距控製箱較遠的情（qíng）況下；熱電阻的安裝要合理，測點位置要保證熱電阻的測量端與（yǔ）被測量介質之（zhī）間有充分的（de）熱交（jiāo）換，避免在閥門、彎頭、管道和設備的死角處安裝熱電阻；熱電阻的選用長（zhǎng）度要適當，通常情況下要插入管道（dào）中心線處（chù），根據我們的實際使用經驗，如（rú）果插入深度（dù）不合適，可能會與被（bèi）測溫度相差20℃以上。因此（cǐ）對於窯頭除塵（chén）器電改袋降溫係統來說，熱電阻的選擇應（yīng）用是好重要的一環，必須引起足夠的重視。
3 結束語（yǔ）
綜上所述，對於窯（yáo）頭廢（fèi）氣降溫方案綜合比較：大型強（qiáng）製風冷冷卻器有著冷卻效果好、適應性強、可（kě）靠性高、整機振（zhèn）動小和變頻控製節能效果明顯等優勢，它的缺點是，投資大且對場地有一定的要（yào）求；噴霧降（jiàng）溫裝置投（tóu）資少，對場（chǎng）地要（yào）求不高，尤其適宜原水泥生產線配有餘熱發電係統和應用強製風（fēng）冷冷卻器空間布置受限的情況。根據我公司現有窯頭除塵器（qì）電（diàn）改袋（dài）的運行情況，在設（shè）備調試（shì）和試運行階段，噴霧降溫係統能夠達到設計的降溫要求，但（dàn）篦冷機出現極端工況（kuàng）時，缺少實際運行情況（kuàng）數據，所以它的可（kě）靠性（xìng）和強製風冷冷卻器相比要差一點。因此，噴霧（wù）降溫（wēn）係統常需要和其他（tā）輔助措施（shī）同時應用。
