由於袋除塵器具備（bèi）低排放、無事故排放和不受粉塵比電阻影響的性能，使得許多水泥廠在對原電除塵器進行改造時（shí）采用電改袋的方式（包括改為電袋複合）。本文就其中窯頭（tóu）電除塵器改造為袋除塵器後的煙氣降溫方式進行探討。

1　窯頭（tóu）篦冷機煙氣特性

　　1）風量變（biàn）化大。篦冷機的風量隨進（jìn）入篦冷機熟料量多少變化，尤其出現（xiàn）窯（yáo）內結圈和堆（duī）積等惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使窯內黃心料在極（jí）短的時間內進入篦（bì）冷機，將（jiāng）導致風量迅（xùn）速增加。

　　2）溫度和含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機末端餘風溫度在200~260℃，標態下含塵濃度約為20g/m3，隨著篦冷機內（nèi）熟料量的增加，餘風溫度相應升高（gāo），一旦出現“跑黃心料”的情況，溫度很快達到（dào）450℃以（yǐ）上，標態下含塵濃度也在50g/m3以上（shàng）。

　　3）粉塵顆粒較粗、密度大（dà）且磨蝕性強以及幹燥（zào）比電阻高。生產線增加餘熱（rè）發電設備以後，煙氣溫度降低到100℃左右，且粉塵（chén）濕度小、比電阻太高，電除塵器（qì）易形成反（fǎn）電暈現象，即從收塵極（jí）向（xiàng）電暈空間釋放大（dà）量的正電荷，這種倒（dǎo）流的電荷與負電荷（hé）快速中和，隨氣流逸出（chū）電除塵器，破壞正常的（de）收塵作用，不但降低除塵效率，而且還白白消耗大（dà）量的電（diàn）暈功率（lǜ）。

　　以上特性（xìng）不論是在除塵（chén）工藝設計和設備選型還是在（zài）後期除塵設備改造時都必須充分考慮。尤其是煙氣溫度，就（jiù）目前的技術水平，電除塵器和（hé）袋除塵器均（jun1）無法對此類煙氣直接進行淨化處理。同時，根據近幾年窯（yáo）頭電（diàn）除塵器改造成袋除塵器項目來看，無論采用玻纖覆膜濾料，還是采用（yòng）複合氈類濾料，耐溫均不超過260℃。因此（cǐ），需要增加降溫設備或（huò）提供降溫途徑。

2　降溫措施

2.1　強製（zhì）風冷冷（lěng）卻器

　　這種冷卻器是由一定數量的傳熱鋼管排列組合而成，所（suǒ）以也稱多管冷（lěng）卻器。高溫氣體在管束內通過，同時在管束外壁用軸流風機強製通風進行冷卻，由於鋼管壁的熱傳（chuán）導作用，使高溫氣體的溫度降低而冷風的溫度升高。在圖1中處於篦冷機（jī）餘風與除塵器進口之間的位置，與餘熱鍋爐是並聯關係。

圖（tú）1　窯頭工藝流（liú）程示意

　　由於環境空氣的（de）溫度和濕度是變化的，需要處理煙氣（qì）的（de）氣體量和溫度也是變化的，而一定規格的冷卻器其散熱麵積是固定的，為使冷卻（què）器適應這種變化（huà），確保高溫煙（yān）氣被（bèi）冷卻至一個允許的範圍內，在距冷卻器進、出氣口適當的距離上（由現場工藝決定，越遠越好）分別安裝進（jìn）口（kǒu）和出口測溫裝置。每（měi）個測溫裝置有（yǒu）幾（jǐ）個測溫元件組成以防誤差和個別損（sǔn）壞，測（cè）溫（wēn）元件必須反（fǎn）應靈敏，檢測溫度真實可靠，保證測試數據與實（shí）際（jì）工況一致。在冷卻器上安裝（zhuāng）了相當數量的軸流風機，以便在情況發生變化時啟動這（zhè）些風機進行強（qiáng）製（zhì）通（tōng）風，增加冷卻效果。同時根據現場測（cè）溫裝（zhuāng）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（zhì），保證了冷卻器出（chū）口溫度的穩定（dìng）可靠。

　　實例：我公司在某企（qǐ）業窯頭除塵器電改袋項目中提供（gòng）了強製風冷冷卻器，其設計參數見表（biǎo）1。

　　該（gāi）冷卻設備經（jīng）過現場安裝調試完畢後，窯點火（huǒ）成功，並同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）溫度為260~280℃，袋除塵器進口（即冷卻器出口測溫點）溫度為（wéi）90~110℃，根據起始調節情況（kuàng）溫降時間大約在5～10min。完（wán）全滿足袋除塵器使用的（de）工況要求，並且還有（yǒu）約三分之一的風機未運行，如出（chū）現異常工況可啟（qǐ）動所有風機保（bǎo）證袋除塵（chén）器進口溫度控製在濾料可承受的溫度210℃以下。

表1　強製風冷（lěng）冷卻器設計參數

強製風冷（lěng）冷卻器的穩（wěn）定性和管理簡單等優（yōu）點非常明顯，冷卻效果可完全（quán）達到（dào）設計要（yào）求。在改造項目中，因使（shǐ）用該（gāi）冷卻器，降低了工況溫度，減少了袋除塵器工況下處理的煙（yān）氣量，並（bìng）且煙氣經過冷卻器後，部分粉塵得到了預沉（chén）降，又因未采用噴霧降溫，煙氣含（hán）水量小，清灰效果好，加之使用了諾麥克斯濾料，濾袋壽命長達5~6年，工況阻力基本在1000Pa以下，運行第6年阻力仍能保證在1200Pa以下。

2.2　噴霧降溫

　　這種降溫方式通過特殊霧化設備將水霧化，由於水的比熱較大，霧（wù）狀顆粒（lì）擴散蒸發就會吸收周圍環（huán）境的熱（rè）量，從而使（shǐ）周（zhōu）圍環境溫度降（jiàng）低（dī）。

　　現在水泥廠窯頭篦冷機常用的噴霧降溫係統分（fèn）為（wéi）雙流體噴霧係統和單流體噴霧（wù）係統（其中包含高壓回流式和（hé）高壓直噴（pēn）式）。雙流體噴霧係統（見圖（tú）2）構（gòu）成主要有：1）水路係統，包括水箱、水泵、液體（tǐ）過濾器和流（liú）量（liàng）控製裝置等；2）氣（qì）路係統，由氣體壓力調節閥、電磁控製閥（fá）和壓力檢測組件（jiàn）等組成；3）控製係統，由溫（wēn）度檢測裝置、控製櫃、變頻器、水（shuǐ）路和氣（qì）路（lù）壓力變（biàn）送器（qì）及壓力開關等組成；4）噴槍。

圖2　雙流體（tǐ）噴霧係統示意

　　雙流體噴霧係統與單流體噴霧係統在產品結構上的主要（yào）區別（bié）表（biǎo）現在前者比後者增加了（le）氣路係統，並（bìng）相應增加氣路的控製元件。包括（kuò）由自（zì）動控（kòng）製回路（lù）、安（ān）全模式（shì）回路和噴槍（qiāng）吹掃回路等組成（chéng）的供氣係統，由控製器控製實現回路的自動切換（huàn）。在係統停用時（shí），可以通過低壓吹掃保持噴槍內（nèi）的（de）微（wēi）正壓，保證含塵煙氣不會進入噴槍，有效地防止噴槍的堵塞。

　　由於結構不同造成兩者在經濟（jì）技術指標上（shàng）也有著本質的區別。雙流體水（shuǐ）泵出口壓力小，噴槍水氣壓低，相應（yīng）係統管路元件（jiàn）承受壓力低，流量調節采用（yòng）噴槍分組及水泵變頻調節噴水量，霧化粒（lì）徑小，霧化效果好，蒸（zhēng）發時間少，使篦冷機內不易結垢（gòu），處理同（tóng）樣的煙氣量需要的（de）噴槍（qiāng）數（shù）量少，尤其（qí）在噴水量由大變小的過程中相對單流體高壓直噴式優勢明顯。雙流體噴嘴是核心（xīn）部件，噴嘴孔徑大（dà），不（bú）易堵塞，可直接使用河水、廢（fèi）水和（hé）循環水不需過濾處理。同時由於噴嘴孔徑大、工作（zuò）壓力低，使噴嘴磨損速度慢，使用（yòng）壽（shòu）命長。

　　噴霧裝置可與餘熱發電係統（tǒng）配合使用，首先根據餘（yú）熱發電停用時係統需處（chù）理的煙（yān）氣量、工況煙氣高溫度和進除塵器高溫度確定噴霧裝置規格。然後（hòu）根據現場（chǎng）具體情況，工藝管道走向，選擇噴霧裝置安裝位置。目前使用的噴（pēn）霧裝置，大多布置在（zài）篦冷機頂部或篦冷機煙氣出風管道內，也有兩處同時（shí）布置的，正常情（qíng）況下篦（bì）冷機內噴霧裝置工作，當遇（yù）到突發意外情況時，管道內噴霧裝置也可達到噴霧降溫功能。篦冷機安（ān）裝噴槍時要充分考（kǎo）慮其內部溫度高、粉塵磨蝕（shí）性大和內部氣體流場等情況，以此來（lái）確定（dìng）噴槍的材質和安（ān）裝（zhuāng）的（de）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過大氣流帶（dài）動粉塵衝刷磨（mó）蝕（shí）噴槍。當餘熱發電長期（qī）穩定運行期間，可采用伸縮式噴槍，或縮短噴槍插入深度，並增加耐磨防護套，或直接把噴槍（qiāng）抽出以避免噴（pēn）槍（qiāng）不必要的損壞。當噴（pēn）霧係統布置在管（guǎn）道內部時，要盡量遠離（lí）除塵設備進口位（wèi）置，同時保證在直管段部位，順氣流噴射，要避免噴出的（de）水霧打在管道壁上，影響降溫效果。當餘熱發電設備有計（jì）劃的停運時，可先行檢查噴霧降溫係統設備完好情況，並保證設備的正（zhèng）常巡檢不遺漏。

　　實例：我公司在某企業窯頭除（chú）塵器電改袋（dài）項目中（zhōng）提供了噴（pēn）霧降溫裝置，其設計參數見表2。

表2　噴霧降溫裝（zhuāng）置設計參數

全套噴霧設備經過現（xiàn）場（chǎng）安裝調試完畢後，窯點火運行成功，並同步運行配套餘（yú）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閥門，使煙氣緩慢進入改造後的（de）袋除塵器內部（bù），檢測到煙氣初始（shǐ）溫度276~302℃，通過控製噴霧水泵（bèng）電動機運行頻（pín）率由10Hz調到30Hz，袋除（chú）塵器的煙氣進口溫度在（zài）150~180℃之（zhī）間。根據起始調節情況溫降（jiàng）時間（jiān）大約在1~3min，因此完全滿足袋（dài）除塵器使（shǐ）用的工況（kuàng）要求，並且水泵的工作能力還未充分（fèn）發揮。

2.3　強製風冷（lěng）冷卻器與（yǔ）噴霧降溫裝置的比較

　　表3分別從設備性能、投資等（děng）方麵對兩種降溫裝置進行比較。

表（biǎo）3　強製風冷冷卻器與（yǔ）噴霧降溫的比較

2.4　其他（tā）降溫（wēn）措施

　　其他降溫措施就是在上述降溫裝置正常運行的基礎上（shàng），增加係統安全性，避免（miǎn）出（chū）現係（xì）統風量和溫度過高損毀袋除塵器的濾袋和除塵器本（běn）體。常用的方式有：1）在係統風（fēng）管上增加冷風閥和溫度控製器；2）增加旁路煙道，當係統遇到超高溫時，直接由旁路煙道排（pái）出，避免進入袋除塵器濾袋區燒毀濾袋。

　　關於增加冷風閥和溫度控（kòng）製器。對（duì）它的效果（guǒ）有待考證，當係統運行正常（cháng）的（de）情況下，無論是強製風冷冷卻器，還是噴（pēn）霧降溫措施均能很容易達（dá）到煙氣的降（jiàng）溫要求（qiú），但當窯係統不穩定時，尤（yóu）其發生塌料的時候，在篦（bì）冷機與除塵器設備（bèi）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進入係統內部，達不到降溫效果。同時由（yóu）於事故出現前，係統（tǒng）基本沒有任何征兆，很難保證長期不運行的冷風閥在很短時間內打開。根據實際應用（yòng）情況，國內水泥行業窯頭收塵技術很少單獨采用摻冷風冷（lěng）卻高溫氣體的措施，因摻冷風後會增大廢氣的處理量，摻入的氣體受環境（jìng）溫度影響較大，同時必須增大除塵設備規格，增大投資；如果（guǒ）在係統（tǒng）中運（yùn）用，可以在有其（qí）他降溫措施的情況下，作為（wéi）一（yī）種輔（fǔ）助措施，增加係統的可靠性。

　　關於增加旁路煙（yān）道。旁路煙道的設置，在（zài）國內電力行業應用（yòng）較為普（pǔ）遍，但隨著社會公眾對環境保護的重視和技術的發（fā）展（zhǎn），電力行業的（de）旁路煙道係統已經實（shí）施了（le）拆除（chú）或鉛封製度。水泥行業借鑒電力行業設置旁（páng）路煙道係統，是在餘熱發電（diàn）異常情況停運、煙氣（qì）溫度超出濾袋耐溫範（fàn）圍時使用，從目前情況不建議采用旁（páng）路煙道，因增加旁路煙道既增加了設備投資，又增加旁（páng）路煙道漏灰的可能性，使排放超標，且隨著環保要求的嚴格，水泥（ní）行業旁路偷排現象必定會受到法律和法規的約束（shù）。

2.5　需要說明的問題

　　無論（lùn）采用何種降溫措施，其中（zhōng）熱電阻的選（xuǎn）用是重（chóng）要一環，因任何降溫係統（tǒng）運（yùn）行都是以熱電阻的檢測溫度信號為參數進（jìn）行調節的。熱電（diàn）阻要選用熱響應時間短的；接線（xiàn）方式要（yào）選用能消除引線（xiàn）電阻對測量結果影響（xiǎng）的（de）三線製，尤其在溫度測量點距控（kòng）製箱較遠的情況下；熱電阻的安裝要合理，測點位（wèi）置要保證熱（rè）電阻的測量端（duān）與被測量介質之間有充分的熱（rè）交換，避免在閥（fá）門、彎頭、管道和設備的死角處安裝熱電阻；熱電阻的（de）選（xuǎn）用（yòng）長度要適當，通常情況下要插入管（guǎn）道中心線處，根據我們的實際使（shǐ）用經驗，如果插入深度不合適（shì），可能會與被（bèi）測溫度相（xiàng）差20℃以上。因此對於窯頭除塵器（qì）電改袋降溫係（xì）統來說，熱電阻的選擇應用是好重要的一環，必須引起足夠的重視。

3　結束語

　　綜上所述，對於窯頭廢氣降溫方案綜（zōng）合比較：大型強（qiáng）製風（fēng）冷冷卻器（qì）有著冷卻效果好、適應性（xìng）強、可靠性高、整機振動小和變頻控（kòng）製節能效果明（míng）顯等優勢，它的缺點是，投（tóu）資大且對場地有一定的要求；噴霧降溫裝置投資（zī）少，對場地要求不高，尤（yóu）其適宜原水泥（ní）生產線配有餘熱發電係統（tǒng）和應用強製風冷冷卻器空間布置受限的情況。根（gēn）據我公司現有窯頭除塵器（qì）電改袋的運行情況，在（zài）設備調試和試運行階段，噴（pēn）霧降溫（wēn）係統（tǒng）能夠達（dá）到設（shè）計的降溫要求，但篦冷機出現極端工況時，缺少實際運行情況數據，所以它的可靠性和強製風冷冷（lěng）卻器相比要差一點。因此，噴霧降溫係統常需要和其他輔助措施同時（shí）應用。

作者：譚長栓（shuān）

作者單位：河（hé）南中材環保有限公司