2013-06-22 20:41:46 来源:水泥人网

水泥制造工艺系列讲座-收尘控制

1 收尘意义 
  
水泥厂中有诸多的场合容易产生粉尘,如矿山的采掘、原料的破碎、烘干、研磨及运输,都不可避免地有粉尘的产生。如果不加以防制,会对工作人员的身体造成很多的隐患,特别是在矿山与生料磨系统中的活性二氧化硅。一般粉尘浓度在20mg/Nm3以上就看得到,30µm以上的粉尘肉眼便可看到。一般5-10µm的粉尘在鼻腔或上呼吸道中可以除去,3-5µm的粉尘在呼吸道中可除去,1-3µm的粉尘则要在肺泡中除去,0.1-1µm的粉尘则会在肺泡中沉积,小于0.1µm的粉尘可与呼吸空气一起进出。一般来说小于5µm的粉尘便可能会被吸入,沉积在呼吸道以上的粉尘都可通过人体内部的分泌液排除到体外,停留在肺部的粉尘则可能会造成硅肺病、肺部硬化等。 
  
粉尘如果落到机器上,会加速各种机件的磨损,造成设备使用寿命及运转率缩短,降低控制设备的精度及可靠性,建筑物中积灰过多会造成增加负何,影响外观,农作物如果受到粉尘污染会造成减产。粉尘如果不进行回收,会增加原料、燃料及动力消耗,水泥生产中粉尘的含量大约为6-12%左右。由此可见做好收尘工作,对保护人体健康、提高生产效率、降低生产成本、保护生态环境有着非常重要作用。 

2 收尘设备概况 

粉尘的收集有很多种方法,按工作原理可以分为: 重力收尘,惯性收尘、离心收尘、水收尘、过滤收尘及电收尘。目前常用的收尘设备有四种,分别是沉降室,旋风筒,袋收尘器以及电收尘,目前前两种收尘设备都是无动力的设备,因为其除尘效率较差,现在已不作为最终的除尘设备,主要用于在一些含尘率较高的场合作为一级除尘,以降低袋收尘器或电收尘的负荷。要选择收尘器,主要根据含尘气体的处理量、含尘量、温度、气体的性质、排放的标准、维护的难易程度、投资等一系列参数去进行选择。 
沉降室主要是利用一较大的密闭空间,当气流进入时,气流速度降低,气体中一部份较大的颗粒靠重力沉降来除尘,空间越大则收尘效果越好,它具有结构简单,流体阻力小,施工简单等优点,但是它的收尘效率比较低。 

旋风筒是利用气流在旋风筒中旋转,气流中粉尘受离心力作用沉降在筒壁上,然后滑落到锥体中进行除尘。一般直径小的比大的效率更好。它构造简单,没有运动部件,操作可靠,体积小价格低。 

要做好收尘,首先要整个流程比较合理,不会有过多粉尘的产生点,否则就需要有更多的收尘机才能有同样的效果。 

3 袋式收尘机 

(1) 收尘的原理 
袋式收尘机是以滤袋作为过滤材料,靠风机抽风,使整个袋收尘在负压下工作,含尘气体从下部进入到袋收尘中,然后通过滤袋,将粉尘置于滤袋的上,定期将粉尘清除,过滤后的气体经风机排放道大气中去。 

滤孔的孔径为10-20μm左右,对于大于滤孔的粉尘颗粒会被阻止在滤袋的外层。1-10μm左右的粉尘当气体通过曲折的毛孔时,粉尘会由于惯性的作用会撞击到纤维上失去动能,而附着在滤袋上被收集。小于1μm的粉尘由于本身扩散及静电作用,因为孔径小于其热运动的自由径,使粉尘撞击到纤维上而被收集。 

滤袋上的粉尘有粉尘膜与粉尘层之分, 袋收尘的收尘效率比较高,可稳定达到98%以上,与电收尘相比,它具有结构简单,技术要求不高,投资省,易于操作。但滤袋比较容易损坏,不能使用在温度较高的场合,如果气体中水份含量较高会造成滤袋被堵塞,造成收尘效率下降,气体阻力增大等一系列问题。 

(2) 袋收尘的分类 
根据清灰方式的不同,可将其分成机械振打式,脉冲气体式。机械振打式因为其袋子易破损,所以现已很少用。 

根据风机所在的位置(既收尘器内的压力),可以分为正压式与负压式。正压式的风机位于收尘器的前面,如此布置风机易受粉尘磨损,并且也容易造成一些不严密处冒灰。负压式的风机位于收尘器的后面,如此布置便不会有正压式的问题。 

还有一种无动力的袋式收尘器,它主要用于一些小型设备上的收尘,靠其内部的压力将气体通过滤袋进行除尘,如在煤粉计量站上面所使用的收尘机。 

脉冲式的收尘机的机体可以分成上箱、中箱、灰斗三部份组成,其中上箱的主要部件有喷吹排气箱,喷吹管,文式管,压缩空气包,脉冲阀及干净空气出口管。中箱主要包括有除尘箱,滤袋,支撑滤袋的网架以及花板(气孔)。灰斗中主要是有进气管,螺运输送机及叶轮排灰阀等。 

(3)袋收尘的清灰 

脉冲式清灰的主要是利用文式管的原理,既气体在通过一截面积较小的管子时,其气流速度会加快。如果小管子的周围开有小孔,它会将周围的气体一起吸入向前运动。所以当高压空气从管中喷出时,进入袋子的不仅是所喷出的高压空气,还包括有被其带动的周围空气一起进入到袋中。 
  
一种方法是,在布袋上直接加一根带孔的气管,高压空气经小孔喷出,带动周围气体一起直接进入到袋子当中,对袋子进行反吹来达到清灰的效果。另一种方法,它在布袋的上方并不是直接接高压空气管,而是还加有一中间扩压作用的气管,高压空气喷入到气管后带动一部份气体向下吹,然后将这一部份气体作为进入布袋的高压空气,又带动另一部份气体一起进入到袋子中对袋子反吹除尘,既具有双重的文式效应。 

(4)膜片的控制 

要有较好的除尘效率,就必须要将布袋上的粉尘有效的清除。粉尘的清除又与高压空气的喷入量,喷入时间有着直接的关系。在控制高压气体的喷入量及时间方面,目前主要采用两种设备,一种是双膜片控制阀,另一种是单膜片控制阀。 

膜片对气阀的控制主要是利用气压平衡的原理,膜片的两端由一气管连通,使的两边的气压能够达到相等。根据F=P*A原理,(其中F 是指膜片所受的压力,P是指压强,A是指受压面积),由于有放气管一边的相对面积较小,所以其受力也就小,这样就可将膜片压紧。 

当需要喷气清灰的时候,由一信号给电磁阀将阀门打开。气体就从管道出去,使气管及膜片不排气的一侧的气体与外界接通,由于气压较大,迅速地便将气体放出,使得该侧的压力为常压。由于连通的气管较小来不及补充,既使补充也建立不起压力,再加上有放气管一边的压力又较大,迅速地便将膜片打开进行排气。 

当需要停止喷气时,由一信号使电磁阀关闭气阀,连通用的气管马上补充气管与膜片不排气的一侧的气体并建立起压力,将膜片又重新关紧。 

双重膜与单重膜的主要区别在于控制的环节不一样。单重膜只要以上的步骤既完成一个控制循环。双重阀有大小两重膜片,电磁阀打开后,将与其连通的气管的气体排出,这只是控制小膜片动作,小膜片泄压后打开,将处于大小膜片之间的高压空气也排出,使得大膜片打开排气。关闭时也是一样,电磁阀关闭以后,首先对小膜片的一侧加压使小膜片关闭,然后在大小膜片间建立压力,使得大膜片关闭。这样才算完成一个工作过程,相当于有两重控制。 

要清灰就是利用高压空气瞬间反吹,使布袋振动将粉尘除去。要提高清灰效率,就要有足够的气体量与合理的喷射时间(一般是在50ms左右)以及合理的气压(一般为5-6kg/cm2)。一定量的气体以0.1秒或1秒喷射出去所产生振动的效果是不同的。前者所产生振动效果比后者好(也不能振动过大,否则会将布袋损坏)。在一些较大型的袋收尘中,每次喷射的气体量都比较大。一般都采用双重膜片进行控制,因其膜片动作非常迅速,产生的振动效果较好,但故障率也比较高。 

如果采用单膜片控制阀,通过电磁阀处的小气孔对膜片的一侧进行泄压,会使得膜片打开的时间拖的很长,既使有足够的喷气量也不会有很好的振动效果。一般单重膜片的的故障较少,但其每次喷气量较小,所以只限于一些较小的设备使用。 

(5)清灰的顺序 

在清灰时也要注意各室各排的先后次序,如果每次按区域或风室来轮流进行清灰除尘,就会造成气体往以清过灰的滤袋去通过(因其气体阻力较小),使得整个收尘机中的气流分不均匀。所以要对整个区域内袋子进行排序清灰,每次清灰时各区域都有袋子被清除,使得气流能够均衡稳定的进入、通过滤袋。 

例如有一个收尘器共有10室,分A、B两边,气流从中间通过,中间是沉降室,一边5室,一室有5排,共有50排,分成5组进行清灰。第一次清灰时,先清A边每一室的第一排与B边每一室第二排,第二次清灰则清A边的第二排与B边的第三排,如此轮流下去就可使风压分布均匀。 

在清灰的过程中,由于气流并没有停止,清除下来的粉尘与气流逆向,造成二次扬尘又附着在滤袋上,真正沉落的只是其中的一部份。如何消除二次扬尘的问题,我曾经在大陆见过一种袋式收尘机,天津水泥设计院设计的,它清灰的过程分为四个步骤,要除尘前先将进气孔关闭,让袋子静置,其原来内凹或外凸(因气体的进入面不同)的表面自然垂直,将一部份粉尘除去,然后在进行气体反吹清灰,清灰后静置一段时间让粉尘沉降,最后才将进气阀打开又进行工作。这样在清灰时就不会有二次扬尘的问题,清灰比较彻底,但减小了除尘面积,要达到相同的效果就要使设备规格更大。 

每一收尘器的废气处理量都有一极限,根据气布比而言(既气流与布袋表面积的比值),一般都维持在1-2之间。如果要增加其气流处理量,可以通过增加每一排的袋子数目或增加排数来达到,如果采用前者,因距离较长气流散热使气温的降低,造成在尾部的袋子容易结露,采用后者便不会有这种情况。 

清灰时所用的压缩空气也是一个难解决的问题,空压机出来的压缩空气虽有经过干燥器,干燥的效果不是很好,用于反吹除尘的气体中还是有水存在,这样会造成布袋的粘结粉尘硬化,堵塞通气孔,增加通风阻力。 

在水泥磨系统中,因为楼层空间的限制,再加上袋收尘机的体积较大,所以其滤袋的铁丝滤网(滤袋骨架)采用两节组成,这样在换滤袋时,可以分两节抽出,就不会有困扰。 

(6)影响袋收尘效率的因素 

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