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LP陶瓷過濾元件在水泥窯窯頭廢氣處理近零排放應用研究

瀏覽次數: 日期:2016年4月10日 17:01

无广告时时彩计划软件 www.apwoh.icu  LP陶瓷過濾元件在水泥窯窯頭廢氣處理近零排放應用研究

合肥豐德科技股份有限公司   王德富 

【關鍵詞】LP陶瓷過濾元件,窯頭廢氣處理,廢氣粉塵近零排放

一、前言

目前水泥窯窯頭廢氣處理采用靜電除塵器和布袋除塵器,由于靜電除塵器在使用過程中窯頭廢氣溫度有時出現過高造成極板變形,導致電壓無法提升,粉塵排放濃度超出國家標準;近年來隨著環保理念的提升和粉塵排放標準的提高,要求靜電除塵器改造成布袋除塵器,降低水泥企業對環境的污染;由于布袋除塵器采用有機物制成的耐高溫濾料,承受溫度一般為200~250度,超過250度,濾料被加速氧化損壞;目前采用在布袋除塵器前配置多管冷卻器進行空氣強制冷卻,或在進口管道上裝設水噴淋系統進行冷卻,避免出現燒袋現象。采用布袋除塵器廢氣粉塵排放近期可以達到目前的國家排放標準,但隨著環保的要求越來越高,如要進一步提高粉塵排放標準,目前的布袋過濾能否達到更高的排放標準存在技術瓶頸,需進一步研究開發,而LP陶瓷過濾元件完全可以勝任該環境的廢氣粉塵處理,排放濃度可以做到<1mg/m3近零排放。

二、LP陶瓷過濾元件特性

LP是多孔陶瓷過濾元件,采用陶瓷材料燒結而成,具有以下特性:

(1) 可以承受較高的溫度,正常運行溫度可以450度~500度,短時運行溫度可達550度;

(2) 濾管具有多層梯度孔結構,如圖1、圖2所示,支撐體由三層組成,從外到內孔徑由小到大,層與層之間結合充分,外表采用無機膜作為分離層,盡可能減少穿過過濾膜的粉體顆粒殘留在支撐體內,有效防止過濾孔堵塞增加阻力,延長濾管使用壽命;

 

圖1  濾膜和截面照片         圖2  支撐體和膜孔結構的SEM圖  

過濾元件采用無機材料制成的過濾膜進行外濾式氣固分離,濾孔可以小于1µm,具有較高的過濾精度,粉塵排放濃度可以達到<1mg/m3;

(3) 濾管空隙率高達75%,凈空阻力為150 Pa左右(風速1m/min),運行時過濾壓力降與布袋相近,在同等風速的條件下阻力更低;

(4) 過濾元件為剛性體,表面具有較高的硬度,具有良好耐磨性;

(5) 過濾元件為陶瓷制品,具有良好的耐酸堿性,良好的抗氧化性,可以適用于水泥窯煙氣環境。

濾管外形如圖2所示,高溫陶瓷纖維過濾元件技術參數如表1所示。

 

         圖2  LP濾管外形照片

表1  LP陶瓷過濾元件技術參數表

序號
 

名稱
 

單位
 

數值

1
 

濾管長度
 

mm
 

2600

2
 

濾管外徑
 

mm
 

125

3
 

濾管內徑
 

mm
 

110

4
 

濾管重量
 

kg
 

4.5

5
 

過濾面積
 

m2
 

1

6
 

過濾效率
 

%
 

>99.95

7
 

過濾風速
 

m/min
 

<3

由于LP濾管具備耐高溫沖擊,對酸堿及其他有機物等形成的腐蝕具有較強?;?;對廢氣中粉體的過濾效率可以達到99.9%以上,保證凈氣中的粉塵含量低于1mg/m3,達到凈化廢氣的目的。

三、 LP陶瓷過濾元件在水泥窯頭廢氣粉塵過濾應用試驗

LP陶瓷過濾元件在江蘇溧陽金峰水泥有限公司5號窯日產2500噸熟料生產線窯頭進行應用試驗,安裝位置位于冷卻機中部出口,進余熱鍋爐沉降室前引風管上分流出一部分氣體進人試驗裝置,該試驗裝置配置及參數如表2所示:

表2  LP試驗系統配置及參數

序號
 

名稱
 

單位
 

數量

1
 

處理風量
 

m3/h
 

7200

2
 

運行溫度
 


 

<550

3
 

LP陶瓷過濾元件
 


 

44

4
 

過濾風速
 

m/min
 

1.5~2.7

5
 

系統阻力
 

Pa
 

<2000

6
 

清灰方式
 

在線式

7
 

清灰壓縮氣壓力
 

MPa
 

0.4~0.6

該設備現場照片及運行瞬時流程圖如圖3所示。

 

圖3  現場安裝照片及運行流程圖

試驗裝置于2012年12月進行安裝,2013年3月投入試驗,運行一年多來效果較好,過濾風速在1.4~2.2m/min正常運行,粉塵排放濃度<400µg/m3,運行阻力<1400Pa ,運行環境溫度在300~500度。

1) 系統運行阻力

該設備運行一年多來,運行穩定,圖4為2015年4月16日至5月2日的運行阻力曲線,藍色線為系統阻力(Pa),過濾風速在1.4~2.2m/min,在線清灰,壓縮空氣噴吹間隔時間40分鐘。系統阻力低于1300Pa。

圖4  運行阻力曲線

2)運行廢氣溫度

廢氣溫度受冷卻機內熟料、冷卻風量等因素影響波動較大,一般溫度在300~450℃范圍內,特殊情況溫度高達550℃,圖5為2015年2月8日至10日記錄的溫度曲線,最高點為515℃。LP濾管經過一年多的運行,經受住大范圍的溫度波動沖擊和熱震,以及冷態壓縮氣體的噴吹,沒有出現濾管破損或斷裂。

 

                                圖5 2月9日運行環境溫度

3)廢氣粉塵排放濃度

廢氣粉塵排放濃度經過幾次檢測都小于400µg/m3,圖6為2015年6月23日針對LP過濾風速1.92m3/min條件下進行PM2.5檔、PM10檔、和全分析檔排放濃度檢測(縱坐標單位µg/m3)。

圖6 廢氣粉塵排放濃度曲線

4)收集粉體粒度分布

針對LP濾管與布袋收集的粉體進行粒度分布對比分析,圖7為經過LP濾管過濾后的收集粉塵的粒度分布曲線,圖8為在同一生產線經過沉降室、余熱鍋爐、布袋除塵器收集的粉體粒度分布曲線,從圖中看出由于窯頭廢氣中超細粉塵含量整體較少,大部分集中在10~90µm之間,特征參數如表3所示, LP過濾收集的與布袋收集的粉體中位徑很接近,都在28µm左右,

圖7  LP濾管過濾收集粉體粒度分布圖               圖8  布袋過濾收集粉體粒度分布圖

表3 粉塵粒度分布對比表

名稱
 

布袋收集
 

LP濾管收集

中位徑µm(累積量50%)
 

28.151
 

27.176

小于1µm粉體累積%
 

1.753
 

3.835

小于2.5µm粉體累積%
 

4.172
 

8.570

小于10µm粉體累積%
 

13.857
 

20.077

布袋過濾后廢氣粉塵排放濃度控制在30mg/m3,LP濾管過濾后廢氣粉塵排放濃度<0.4mg/m3,粉塵排放量減少近99%,并且LP過濾收集的粉體粒度遠比布袋過濾收集的粉體粒度要細,排放廢氣中PM1.0粉塵比布袋減少118.8%、PM2.5減少105.4%、PM10減少44.9%,其中PM1減少量最大,因此通過LP過濾窯頭廢氣不但粉塵排放濃度遠低于國家標準,而且能夠大大降低PM2.5的粉塵對大氣的影響,為改善環境起到應有的作用。

5)運行后濾管特征

LP濾管經過一年多的運行,濾管外表如圖9所示,殘留少部分的粉體不能完全清理,濾管阻力基數適當抬高,原始干凈濾管凈空在風速1m/min時阻力為150~180Pa,運行半年和一年后抽出濾管進行阻力測試,測試條件為在凈空風速1m/min:結果見表4。

圖9  濾管運行一年后照片照片

表4  濾管凈空阻力測試

序號
 

運行時間
 

濾管阻力(Pa)
 

相對增加阻力(Pa)

1
 

投運前
 

150~180
 

2
 

6個月
 

480
 

300

3
 

12個月
 

500
 

20

運行6個月阻力提高300Pa左右,運行12個月相對增加阻力20Pa,說明濾管前期本體阻力增加較快較多,后續增加的阻力較小,因此LP濾管的長期運行阻力增加不是很明顯,在該環境下可以長期穩定運行。

四、 結束語

LP陶瓷過濾元件在水泥企業的應用試驗,經過近兩年的長期運行,各項性能指標達到預期目標并穩定運行;LP濾管可以應用于水泥企業窯頭廢氣處理(包括新建或改造),并可安裝在余熱鍋爐沉降室前,取消現有配置的沉降室、多管冷卻器或噴水系統,簡化廢氣處理工藝,凈化進入鍋爐的氣體,提高鍋爐的熱效率及延長鍋爐維修周期;尤其是廢氣粉塵排放濃度遠低于國家排放標準,可以做到<1mg/m3,粉塵排放總量比國家標準降低近99%,大大減少水泥企業排放的廢氣對大氣PM2.5的影響,做到近零排放,保證在很長時間內都能滿足廢氣粉塵濃度排放標準的提高。

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王德富    郵編:230051

電話:0551-62798866    15375308866    郵箱:[email protected]

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