CN100404991C - 大型水泥窑烟气治理工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
大型水泥窑烟气治理的工艺及其装置，从大型水泥窑窑尾排出的高温窑尾烟气进入窑尾预热器与物料搅拌后排出，烟气在烟气管道中经涡旋式增湿预除尘装置增湿、降温后，由高温风机送入袋式除尘器净化，经主排风机，由烟囱排出，烟气中的部分微尘在涡流板产生的涡流作用下团聚、并与粉尘中的大颗粒一并落入灰斗中，灰斗内设有斜置的百叶窗式过滤板，灰斗的底部设有螺旋输送机。涡旋式增湿预除尘装置由喷雾嘴、水管、压力阀、涡流板、过滤板及控制机构构成，在烟气管道的底部设有灰斗。烟气治理的工艺流程更加简单、合理，大大降低了制造成本，提高了除尘效率，除尘效果好，节能效果明显，特别适用于去除大型水泥窑窑尾烟气中的微细粒子。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术，特别是一种大型水泥窑烟气治理技术，大型水泥窑烟气治理技术分为大型水泥窑窑头烟气治理技术和大型水泥窑窑尾烟气治理技术，本发明是主要针对日产4000吨以上的大型水泥窑窑尾烟气治理的工艺及其装置。
背景技术
我国有大量的水泥窑在运行，在运行中产生大量的窑尾烟气，烟气成分为N2、CO2、O2、硫化物、碱化物、氯化物等，其特点为：一是含尘浓度高，窑外分解窑窑尾废气含尘浓度为40～80g/m3，特别是在大型水泥窑采用窑磨一体机时，窑尾废气含尘浓度高达600g/m3以上；二是温度高，新型干法窑外分解窑窑尾废气温度为320～350℃左右；三是含尘颗粒细，＜10μm的细颗粒占90％；因而需要进行除尘净化，否则会造成严重的大气污染。同时，随着GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》的实施，对水泥工业生产过程中的粉尘排放提出了更严格的要求，已接近欧美发达国家水平。现有大型水泥窑窑尾烟气治理装置的组成是这样的：包括窑尾预热器、高温风机、增湿塔、主排风机、袋式除尘器，袋式除尘器上有进气口和出气口，窑尾预热器的上端经烟气管道与高温风机相通连，高温风机经烟气管道、增湿塔后与袋式除尘器的进气口相连，袋式除尘器的出气口与烟囱相连。其窑尾烟气治理的工艺为：从大型水泥回转窑窑尾排出的1000℃以上的高温窑尾烟气进入窑尾预热器，经与窑尾预热器中的物料进行热交换后，使窑尾预热器中的物料被加热，从而使窑尾排出的高温窑尾烟气温度下降到约350℃，在高温风机的作用下，窑尾烟气被高温风机从窑尾预热器经烟气管道送入增湿塔中，高温窑尾烟气在增湿塔中经喷雾降温，使高温窑尾烟气的温度下降到低于200℃，降温后的窑尾烟气经袋式除尘器的进气口进入袋式除尘器进行除尘，窑尾烟气经袋式除尘器除尘、净化后，经袋式除尘器的出气口排出，再在主排风机的作用下，送入烟囱并被排入大气。现有增湿塔是为原有大型水泥窑窑尾烟气治理装置中电除尘器配套设置的，采用袋式除尘器取代电除尘器后，提高了窑尾烟气的排放效果，但由于采用了增湿塔后，增加了装置的制造成本。此外，现有的袋式除尘器由于均风性能较差，使得过滤室内有的空间气流过快，而有的空间有空气死区或者逆流，以及存在着气流直接冲刷滤袋的问题，从而直接影响了除尘器的除尘效果、工作效率和滤袋的使用寿命，因此现有的长袋脉冲袋式除尘器的综合性能有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足之处，提供一种工艺线路合理、除尘效果好，窑尾废气烟尘排放浓度在10mg/Nm3以下，与现有工艺相比，投资可降低30％，特别适合去除微细粒子的大型水泥窑烟气治理工艺及其装置。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
大型水泥窑烟气治理工艺：从大型水泥窑窑尾排出的1000℃以上的高温窑尾烟气进入窑尾预热器，经与窑尾预热器中的物料进行热交换后，使窑尾预热器中的物料被加热，从而使窑尾排出的高温窑尾烟气温度下降到约350℃，在高温风机的作用下，进入窑尾烟气管道，再由高温风机送入袋式除尘器净化，经主排风机，由烟囱排出，其特征在于：还含有增湿、降温预除尘工序，经窑尾预热器排出的烟气在烟气管道中经涡旋式增湿预除尘装置增湿、降温，由高温风机送入袋式除尘器净化，烟气中的部分微尘在涡旋式增湿预除尘装置喷雾嘴下方的涡流板产生的涡流作用下团聚、并与粉尘中的大颗粒一并落入烟气管道底部的灰斗中。
以30～45μm的雾化水对窑尾预热器排出的烟气在烟气管道中进行增湿，并使烟气降温至200℃以下。
大型水泥窑烟气治理装置：包括窑尾预热器、高温风机、主排风机、袋式除尘器，窑尾预热器的上端经烟气管道与高温风机相通连，将窑尾烟气引入烟气管道中，高温风机还与袋式除尘器的进气口相连，以将烟气引入袋式除尘器中进行除尘，袋式除尘器的出气口经主排风机与烟囱相连，将净化后的烟气排出；其特征在于：在烟气管道中设有由喷雾嘴、水管、压力阀、涡流板、过滤板及控制机构构成的涡旋式增湿预除尘装置，在烟气管道的底部设有灰斗，灰斗内设有斜置的百叶窗式过滤板，收集分离出的粉尘和大颗粒粉尘；灰斗的底部设有螺旋输送机，将灰斗内的灰尘输出；灰斗与高温风机相通连，将降温至200℃以下、且经预除尘后的烟气由高温风机引入袋式除尘器中。本发明由于采用涡旋式增湿预除尘装置，因而：一是大大改善窑尾高温风机的工作条件。窑尾高温风机是烧成系统的关键设备。它的工作状况直接关系到整条生产线产量和水泥熟料质量以及系统的稳定。经涡旋式增湿预除尘装置增湿、降温后，烟气的温度由350-400℃降低到200℃以下，减少废气高温对风机的影响，同时减少了通风体积流量，降低了风机负荷。另外，经涡旋式增湿预除尘装置增湿、降温后，一部分粉尘被收集下来，减少了高温风机上的风叶结灰、磨损和叶轮失衡的隐患，从而提高了高温风机的工作可靠性和使用寿命。二是缩短了窑尾管道，降低生产线投资。三是用涡旋式增湿预除尘器代替原来的增湿塔，简化了工艺流程，减少了占地面积，工艺布置更加合理，降低了能耗，大大减少了生产线投资，操作更方便。
涡旋式增湿预除尘装置的水管与外设水源相连，水管经压力阀后与若干个喷雾嘴连接，喷雾嘴均匀地分布于烟气管道内壁的上部，对高温烟气进行喷雾增湿、降温；风叶式涡流板安装于喷雾嘴的下方，所产生涡流使烟气在管道中旋转，使烟气中形成的较大颗粒在离心力作用下甩向管道内壁，而达到与烟气分离的目的。
在上述涡流板的下方设有冷风阀，以便于吸入外部的冷风，确保烟气降温到200℃以下。
上述灰斗为偏心式灰斗，可防止粉尘结拱，导致灰斗堵灰；并在偏心式灰斗的出气口处设有百叶窗式过滤板，以进一步增强预除尘效果，过滤出的粉尘直接落入灰斗内。
控制机构包括控制柜、水箱、空压机、维修旁路、工作泵、温控探头和湿度探头，其温控探头分别安装于烟气管道的上端及灰斗内，湿度探头也安装于灰斗内，以控制烟气管道中进气烟气的温度、出气烟气的温度与湿度；水箱、工作泵、维修旁路均与控制柜相连，且维修旁路与涡旋式增湿预除尘装置的水管相连，涡旋式增湿预除尘装置的喷雾嘴经空压机后与控制柜相连，以控制涡旋式增湿预除尘装置的喷雾嘴的流量、压力及雾化效果。
上述控制机构中还含有压力自控泵，该压力自控泵经工作泵与控制柜相连，以保证喷雾嘴的流量、压力及雾化效果。
所述的袋式除尘器含有过滤室、净气室、滤袋、脉冲喷吹阀、提升阀、第二灰斗和第二螺旋输送机，过滤室的两侧分设有进气口和出气口，进气口与过滤室下方的第二灰斗相通连，过滤室内通过花板悬挂有若干个滤袋，滤袋内设有笼架，过滤室上方净气室内设有脉冲喷吹阀以及与其相连的喷吹管，喷吹管的底部对应于各滤袋设有喷吹孔，净气室与出风口经提升阀后相通连；第二灰斗的下口经卸料器与第二螺旋输送机相连；在进气口处设有风叶式散流板，该散流板一方面可将气流中粒径较大的粉尘直接挡入第二灰斗中，另一方面使烟气扩散，便于大颗粒粉尘沉降到第二灰斗中，而提高除尘效果。
在上述过滤室的进气口处设有纵向的均风板，均风板上对应于滤袋之间的间隙而开设有若干个均风孔；且均风板的下端设有若干个斜置的弧形涡流板。这样，可以将含尘气体分为两路，气流中粒径较大的粉尘向下运行直接进入灰斗，细的粉尘则随气流分别沿均风板和涡流板运行，向上的气流再由均风孔横向进入过滤室内，向下的气流由涡流板形成涡流后进入过滤室内，从而形成纵向和横向两路气流通过滤袋过滤，确保了气流分布的均匀性，提高了除尘器的除尘效果和工作效率，并且横向气流从滤袋的间隙进入，纵向气流的上升速度也得到了减速，避免和降低了对滤袋的冲刷作用，有效地提高了滤袋的使用寿命。
上述均风板与其下端的涡流板呈105～120度夹角，以利于烟气的合理分流。
上述设于滤袋内由竖筋、固定环构成的笼架，数只固定环呈上、下分布，数根竖筋固定于固定环的外侧，所述的固定环为梅花形。由于滤袋是通过收缩、膨胀来实现过滤和清灰的，即当滤袋进行过滤时，滤袋收缩、变瘪；当进行脉冲清灰时，滤袋迅速膨胀；而现有采用圆环形固定环的笼架与滤袋接触面较大，降低过滤面积，增加运行阻力，同时滤袋与笼架间的摩擦力较大，使滤袋易损。采用本梅花形固定环，则有效地减少了笼架与滤袋的接触面积和摩擦力，提高了除尘效果，延长了滤袋的使用寿命，在维修时便于滤袋的抽出。
本发明的有益效果是：采用本发明后，使大型水泥窑窑尾烟气治理的工艺流程更加简单、合理，大大降低了制造成本，提高了除尘效率，除尘效果好，节能效果明显，特别适用于去除大型水泥窑窑尾烟气中的微细粒子。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明所采用的涡流式增湿预除尘装置的结构示意图；
图3为发明所采用的含有控制机构的涡流式增湿预除尘装置的结构示意图；
图4为本发明所采用的袋式除尘器的结构示意图；
图5为图4的A-A剖视图；
图6为图4的B-B剖视图；
图7为图6的左视图；
图8为本发明所采用的袋式除尘器中的笼架的结构示意图。
图中：1为窑尾预热器、2为烟气管道、3为涡流式增湿预除尘装置、3-1为冷风阀、3-2为灰斗、3-3为维修旁路、3-4为压力自控泵、3-5为工作泵、3-6为喷雾嘴、3-7为气管、3-8为水管、3-9为涡流板、3-10为空压机、3-11为螺旋输送机、3-12为控制柜、3-13为水箱、3-14为回路、A和B为温控探头、C为湿度探头、4为高温风机、5为袋式除尘器、5-1为过滤室、5-2净气室、5-3为脉冲喷吹阀、5-4为提升阀、5-5为喷吹管、5-6为花板、5-7为滤袋、5-8为进气口、5-9为出气口、5-10为笼架、5-10-1为固定环、5-10-2为竖筋、5-11为均风板、5-11-2为涡流板、5-11-3为均风孔、5-12为第二灰斗、5-13为卸料器、5-14为第二螺旋输送机、5-15为散流板、5-16为涡流、6为主排风机、7为烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明实施例以水泥回转窑窑尾烟气的治理为例，其工艺为：从大型水泥回转窑窑尾排出的1000℃以上的高温窑尾烟气进入窑尾预热器1，经与窑尾预热器1中的物料进行热交换后，使窑尾预热器1中的物料被加热，从而使窑尾排出的高温窑尾烟气温度下降到约350℃，在高温风机4的作用下，进入窑尾烟气管道2，在烟气管道2中经涡流式增湿预除尘装置3的喷雾嘴3-6以30～45μm的雾化水对窑尾预热器排出的烟气在烟气管道中进行增湿，并使烟气降温至200℃以下，同时烟气中的部分微尘在涡流板3-9产生的涡流作用下团聚、并与粉尘中的大颗粒一并落入灰斗3-2中，由螺旋输送机3-11输出。增湿、降温、预除尘后的烟气再由高温风机4送入袋式除尘器5净化，净化后的气体由主排风机6引入烟囱7，排入大气。
大型水泥窑烟气治理装置：包括窑尾预热器1、高温风机4、主排风机6、袋式除尘器5及烟囱7。窑尾预热器1的上端经烟气管道2与高温风机4相通连，将经窑尾烟气引入烟气管道2中。高温风机4还与袋式除尘器5的进气口5-8相连，将烟气引入袋式除尘器5中进行除尘，袋式除尘器5的出气口5-9经主排风机6后与烟囱7相连，将净化后的烟气排出。
本发明所采用的涡流式增湿预除尘装置3由喷雾嘴3-6、气管3-7、水管3-8、涡流板3-9和过滤板3-15和3-16和控制柜3-12所构成。其水管3-8与外设水源相连，水管3-8经压力阀后与若干个喷雾嘴3-6连接；气管3-7经压力阀后也与喷雾嘴3-6相连接。喷雾嘴3-6均匀地分布于烟气管道2内壁的上部，对高温烟气进行喷雾增湿、降温；风叶式涡流板3-9安装于喷雾嘴3-6的下方，所产生涡流使烟气在烟气管道2中高速旋转，使烟气中形成的较大尘埃在离心力作用下甩向烟气管道2内壁，而达到与烟气分离的目的。在上述涡流板3-9的下方设有冷风阀3-1，以便于吸入外设的冷风，确保烟气降温到200℃以下。在烟气管道2的底部设有偏心式灰斗3-2，灰斗3-2内设有斜置的百叶窗式过滤板3-16，收集分离出的粉尘和大颗粒粉尘；并在偏心式灰斗3-2的出气口处设有百叶窗式过滤板3-15，以进一步增强预除尘效果，过滤出的粉尘直接落入灰斗3-2内。灰斗3-2的底部设有螺旋输送机3-11，将灰斗3-2内的灰尘输出；灰斗3-2的出气口处与高温风机4相通连，将降温至200℃以下、且经预除尘后的烟气由高温风机4引入袋式除尘器5中。
上述控制机构由控制柜3-12、水箱3-13、空压机3-10、维修旁路3-3、工作泵3-5、回路3-14、温控探头A、B和湿度探头C构成，其温控探头A、B分别安装于烟气管道2的上端及灰斗3-2内，湿度探头C也安装于灰斗3-2内，以控制烟气管道2中进气烟气的温度、出气烟气的温度与湿度；水箱3-13、回路3-14、工作泵3-5、维修旁路3-3均与控制柜3-12相连，且维修旁路3-3与涡流式增湿预除尘装置3的水管3-8相连，涡流式增湿预除尘装置3的喷雾嘴3-6经空压机3-10后与控制柜3-12相连，以控制涡流式增湿预除尘装置3的喷雾嘴3-6的流量、压力及雾化效果。上述控制机构中还含有压力自控泵3-4，该压力自控泵3-4经工作泵3-5与控制柜3-12相连，以保证喷雾嘴3-6的流量、压力及雾化效果。
本发明所采用的袋式除尘器5主要含有过滤室5-1、净气室5-2、滤袋5-7、脉冲喷吹阀5-3、提升阀5-4、第二灰斗5-12和第二螺旋输送机5-14，过滤室5-1的两侧分设有进气口5-8和出气口5-9，进气口5-8与过滤室5-1下方的第二灰斗5-12相通连，过滤室5-1内通过花板5-6悬挂有若干个滤袋5-7，滤袋5-7内设有笼架5-10，过滤室5-1上方净气室5-2内设有脉冲喷吹阀5-3以及与其相连的喷吹管5-5，喷吹管5-5的底部对应于各滤袋5-7设有喷吹孔，净气室5-2与出气口5-9经提升阀5-4后相通连；第二灰斗5-12的下口经卸料器5-13与第二螺旋输送机5-14相连；在进气口5-8处设有风叶式散流板5-15，该散流板5-15一方面可将气流中粒径较大的粉尘直接挡入第二灰斗5-12中，另一方面使烟气分散。
在上述过滤室5-1的进气口5-8处设有纵向的均风板5-11，均风板5-11上对应于滤袋5-7之间的间隙而开设有若干个均风孔5-11-3；且均风板5-11的下端设有若干个斜置的弧形涡流板5-11-2。这样，可以将含尘气体分为两路，气流中粒径较大的粉尘向下运行直接进入第二灰斗5-12，细的粉尘则随气流分别沿均风板5-11和涡流板5-11-2运行，向上的气流再由均风孔5-11-3横向进入过滤室5-1内，向下的气流由涡流板5-11-2形成涡流5-16后进入过滤室5-1内，从而形成纵向和横向两路气流通过滤袋5-7过滤，确保了气流分布的均匀性，提高了除尘器的除尘效果和工作效率，并且横向气流从滤袋5-7的间隙进入，纵向气流的上升速度也得到了减速，避免和降低了对滤袋5-7的冲刷作用，有效地提高了滤袋5-7的使用寿命。上述均风板5-11与其下端的涡流板5-11-2所呈的夹角α为110度，以更利于烟气的合理分流。上述设于滤袋5-7内由竖筋5-10-2、固定环5-10-1构成的笼架5-10，数只固定环5-10-1呈上、下分布，数根竖筋5-10-2固定于固定环5-10-1的外侧，所述的固定环5-10-1为梅花形。由于滤袋5-7是通过收缩、膨胀来实现过滤和清灰的，即当滤袋5-7进行过滤时，滤袋5-7收缩、变瘪；当进行脉冲清灰时，滤袋5-7迅速膨胀；而现有采用圆环形固定环的笼架5-10与滤袋5-7接触面较大，降低过滤面积，增加运行阻力，同时滤袋5-7与笼架5-10间的摩擦力较大，使滤袋5-7易损。采用本梅花形固定环5-10-1，则有效地减少了笼架5-10与滤袋5-7的接触面积和摩擦力，提高了除尘效果，延长了滤袋5-7的使用寿命。
Claims (11)
1.大型水泥窑烟气治理工艺：从大型水泥窑窑尾排出的1000℃以上的高温窑尾烟气进入窑尾预热器，经与窑尾预热器中的物料搅拌后，在高温风机的作用下，进入窑尾烟气管道，再由高温风机送入袋式除尘器净化，经主排风机，由烟囱排出，其特征在于：还含有增湿、降温预除尘工序，经窑尾预热器排出的烟气在烟气管道中经涡旋式增湿预除尘装置增湿、降温后，由高温风机送入袋式除尘器净化，烟气中的部分微尘在涡旋式增湿预除尘装置喷雾嘴下方的涡流板产生的涡流作用下团聚、并与粉尘中的大颗粒一并落入烟气管道底部的灰斗中。
2.根据权利要求1所述的大型水泥窑烟气治理工艺，其特征在于：以30～45μm的雾化水对窑尾预热器排出的烟气在烟气管道中进行增湿，并使烟气降温至200℃以下。
3.大型水泥窑烟气治理装置：包括窑尾预热器、高温风机、主排风机、袋式除尘器，窑尾预热器的上端经烟气管道与高温风机相通连，高温风机还与袋式除尘器的进气口相连，袋式除尘器的出气口经主排风机与烟囱相通连，其特征在于：在烟气管道中设有由喷雾嘴、水管、压力阀、涡流板、过滤板及控制机构构成的涡旋式增湿预除尘装置，涡旋式增湿预除尘装置的水管与外设水源相连，水管经压力阀后与若干个喷雾嘴连接，喷雾嘴均匀地分布于烟气管道内壁的上部，涡流板安装于喷雾嘴的下方；在烟气管道的底部设有灰斗，灰斗内设有斜置的百叶窗式过滤板，灰斗的底部设有螺旋输送机，灰斗与高温风机相通连。
4.根据权利要求3所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：在上述涡流板的下方设有冷风阀。
5.根据权利要求4所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：上述灰斗为偏心式灰斗，并在偏心式灰斗的出气口处设有百叶窗式过滤板。
6.根据权利要求3所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：控制机构包括控制柜、水箱、空压机、维修旁路、工作泵、温控探头和湿度探头，其温控探头分别安装于烟气管道的上端及灰斗内，湿度探头也安装于灰斗内，水箱、工作泵、维修旁路均与控制柜相连，且维修旁路与涡旋式增湿预除尘装置的水管相连，涡旋式增湿预除尘装置的喷雾嘴经空压机后与控制柜相连。
7.根据权利要求6所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：上述控制机构中还含有压力自控泵，该压力自控泵经工作泵与控制柜相连。
8.根据权利要求3所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：所述的袋式除尘器含有过滤室、净气室、滤袋、脉冲喷吹阀、提升阀、第二灰斗、卸料器和第二螺旋输送机，过滤室的两侧分设有进气口和出气口，进气口与过滤室下方的第二灰斗相通连，过滤室内通过花板悬挂有若干个滤袋，滤袋内设有笼架，过滤室上方净气室内设有脉冲喷吹阀以及与其相连的喷吹管，喷吹管的底部对应于各滤袋设有喷吹孔，净气室与出气口经提升阀后相通连；第二灰斗的下口经卸料器与第二螺旋输送机相连；在进气口处设有风叶式散流板。
9.根据权利要求8所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：在上述过滤室的进气口处设有纵向的均风板，均风板上对应于滤袋之间的间隙而开设有若干个均风孔；且均风板的下端设有若干个斜置的弧形涡流板。
10.根据权利要求9所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：上述均风板与其下端的涡流板呈105～120度夹角。
11.根据权利要求8所述的大型水泥窑烟气治理装置，其特征在于：上述设于滤袋内的笼架由竖筋、固定环构成，数只固定环呈上、下分布，数根竖筋固定于固定环的外侧，所述的固定环为梅花形。
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