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静电除尘器  —关于机立窑水泥  烟尘治理的思考
发布时间: 2012-11-3 10:32:25  作者:黄清豹  阅读次数:2120
导读:本文讲述了 机立窑水泥  烟尘治理的现状,并当前的现状和理想的治理效果对此做出了分析,因此,在近 10-20年内机立窑 水泥烟尘治理将是一项艰巨的任务,其内在的因素应引起环保部门的高度重视。

一、 机立窑水泥  烟尘治理是一项长期 而艰巨的任务

    时下谈起水 泥立窑大部分人会立即联想到“滚滚烟尘”和“夕阳工业”这两个词, 因而机立窑“短命论”、“近期淘汰论 ”一时大行其 道。机械化立窑水泥生产线当真会在近几年内退出历史舞台吗?笔者认为“此论言之过 早”,至少在最 近10-20年内会有生 命力。

    “立窑”其实是中国 特色的水泥生产设备,因为其设备简单、投资省、建设周期短、收效快的特点,在上个世纪下半叶得到了迅猛发展,几乎是遍地开花,目前仅省内就有近千家生产线之多。特别是边远山区和贫困石灰岩地区,几乎成为当地的经济 产业支柱和就业保障。可见“立窑”具有深厚的 经济和社会基础,不可能短时间人为地消失。但是,由于“立窑”自身的低品 质高耗能和对环境污染大等因素,又注定了“立窑”必然是一个 经济发展的过渡时期产物。

    目前的立窑 水泥行业还存在另外两个与环保治理有关的重要特征:一是所有权大部分属于国有所有或集体,但经营权大部分已承包给个体,只有少部分任属于国有或集体经营,占大多数的个体经营者承包期一般3-5年,所以承 包者又处于竞争和更换状态。这样一来长期的环保治理事业和短期的承包经营行为产生巨大的矛盾,直接结果是大多数承包者产生了“应付了事”的观点,并 将此观念付诸实际。二是水泥市场近年来一直低迷,水泥又属重货物,受运输费用制约,利润半径距离本来就小,这样一来,高昂的环保治理费用,自然给立窑水泥行业带来一定的经济负担,这是短期承包者所无法忍受的,直接 的后果就是“不检查不开 机”。这种“被动开机”行为大行其 道。

    因此,在近 10-20年内机立窑 水泥 烟尘治理将是一项艰 巨的任务其内在的因素应引起环保部门的高度重视。

二、 机立窑水泥  烟尘治理现状

1. 从数量上看 ,经过2000年“一控双达标 ”和近二年“回头看”的整治,全 省立窑水泥烟尘治理基本都上了 措施和设备,少数立窑还没有上措施和设备,主要分布在边远山区。

2. 从治理措施 的方法看,可以归纳为以下五大措施十种方法:

(1) 布袋除尘器 :依据布袋过滤面积可分为大布袋和小布袋;依据清灰方式可分为反吹风型和低压脉冲型。

(2) 静电除尘器  (指立式):依据收尘板面积可分为大静电和小静电;依据收尘板结构可分为管立式和挂壁式。

(3) 湿法除尘器 :可分为水喷淋式、水喷淋加介质过滤组合式等多种方式。

 

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(4) 湿法和静电 组合式除尘器:可分为湿法静电除尘器 和水喷淋静电二极除尘器。

(5) 超声波和湿 法组合式除尘器。

3. 从治理设备 质量和技术上分析:

    上述五大措 施十余种方法中,只有大布袋和大静电二种方法能够达到环保治理和发展的双要求,其余的措施和方法不是设计质量上靠不住就是不适应环保发展的新要求。例如,小布袋和小静电除尘器 ,首先从设计上就存在严重的缺陷,其设 计处理废气量不留余地,更有甚者达不到所需处理废气量的要求,根本无法适应温度、湿度、粉尘浓度均变化无常的立窑烟气,常常是开机不到几个小时,就无法正常运行,根本谈不上正常使用。其次这种除尘器伴随着设计粗糙 、质量十分低劣,不到一年甚至半年已经腐蚀或损坏得差不多了,又如湿法除尘器,暂且不论设备的质量如何,就设计的角度看,做不到粉尘浓度小于150mg/Nm3(GB4915-1996《水泥厂大 气污染物排放标准》)已经是比较困难,随着环保治理要求的提高,要求粉尘排放浓 度100mg/Nm3(GB44/27-2001《水泥厂大 气污染物排放标准》第一时段二级标准)就几年是不可能做到的了。湿法和静电组合式除尘器,由于其自身的缺陷,如湿法静电除尘器 收集下来的泥水存在泥水分离和水回收使用的问题,湿法-静电二极静 电除尘器存在耗能大,泥水分离和水回收问题,因而不可能得到推广使用。超声波和湿法组合式除尘器本身除尘效率低,根本无法适应环保发展的要求。

4. 从环保意识 上看,据笔者了解由于占立窑多数的个体承包者持有“应付了事” 和“不检查不开 机”的观点,因 此水泥立窑行业总的讲环保意识较薄弱。这样一种环保意识给环保治理事业带来的后果几乎是不堪设想的、灾难性的。从以下二个方面可以看出这种后果的严重性。

(1) 占大比例的 水泥厂立窑除尘器造型失误。在““应付了事” 和“不检查不开 机”的意识主导下,在一控双达标 其间,大部分立窑除尘选择投资少的小布袋、小静电、湿法除尘、超声波除尘器等,只有少部分立窑在环保部门强硬措施下,才选择了大布袋和大静电除尘器 。这样随着时间推移,环保治理力度的加强,和环保 治理要求的提高,不达标排放或假达标排放这一矛盾逐步暴露出来,许多水泥厂立窑被环保部门强令拆除,进行二次除尘设备选型和投资也时有见报,不再是什么新闻了。相信随着时间推移,更多的矛盾会暴露出来,会有愈来愈 多的水泥厂立窑除尘设备需要拆除,需要付出二次投资的代价,这样给已是经济不景气的水泥立窑行业雪上加霜,也造成了极大的社会浪费。

(2) 由于在短时 间内就要进行二次投资,这样给环保治理事业带来更大的困难。使该行业的环保治理任务更加艰巨。

5. 综上所述, 我们可以将机立窑水泥  烟尘治理现状总结如 下:

(1) 已上措施设 备、能正常运行、且能日常运行的立窑占少数。

(2) 还没有上措 施设备的立窑任有少数,主要在边远山区。

(3) 已上措施设 备、无法正常运行或不适应环保治理发展要求的立窑占多数。主要是小布袋、小静电、湿法、超声波等除尘设备。

三、 大布袋和大 静电除尘器 技术成熟的原因及技术和经济指标对比。

    所谓大布袋 除尘器是相对小布袋除尘器而言,小布袋除尘器是指除尘器体型小、过滤面积小(小于或等于所需处理废气量要求的面积),过滤风速大的布袋除尘器。主要设计缺点是没有调节余量,无法应付温度、湿度、粉尘浓度变化无常的 立窑废气,这种除尘器基本上无法正常运行。优点是投资省(38-43万元/台),适合 畸形的市场要求。大布袋除尘 器体型大,大布袋过滤面积大,一般是所需 处理废气量要求面积的1.2-1.5倍过滤风速 小。因此大布袋除尘 器能够从窑应对温度、湿度、粉尘浓度变化无常的立窑废气,从而能够正常地运行使用。但投资大(一般72-120万元/台)

    所谓的大静 电除尘器是相对小静电除尘器 而言。小静电除尘器 是指除尘器体型小(一般高12米,截面积  16-20米2),极板收 尘面积小(600米2),烟气在 除尘器本体中流速大、停留时间短(6秒)的静电 除尘器。设计主要缺点是没有调节余量,无法应对温度、湿度、粉尘浓度变化无常的立窑废气;另方面施工、材质、精确度和其它配套器材十分低劣,这种除尘器基本上无法正常运行,优点是投资省(23-33万元/台),适合 畸形的市场要求。大静电除尘器 体型大(一般高17-18米,截面积  23-38米2),极板收 尘面积大(1000-1800米2),一般是所需 处理废气量要求面积的1.2-1.8倍,烟气在 除尘器本体的流速小,停留时间长(16-24秒)。另方 面施工、材质、精确度和其它配套器材十分优异。因此,大静电除尘器 能够从窑应对温度、湿度、粉尘浓度变化无常的立窑废气。从而能够正常地运行使用。但造价高(一般48-68万元/台)。

    下面将大布 袋和大静电除尘器 主要技术和经济指标进行对比如下: 

除尘方式

大静电除尘 器(FSD管立式)

大布袋除尘 器

对比项目

1.收尘效果

99%

99%

2.粉尘排放浓 度

<100mg/Nm3(可达<50mg/Nm3)

<100mg/Nm3(可达到<50 mg/Nm3)

3.消烟除雾

>95%

>95%

4.二次污染

5.对工况要求

正常工况, 半明火或短时间明火不影响除尘效果。超低温(50-70℃)深暗火 煅烧工艺除尘效果更佳。

需增加煤耗 以保证废气温度在80-120℃,温度过 高会烧袋,过低会结露糊袋。无法适应超低温(50-70℃)深暗火 煅烧工艺除尘效果更佳。

6.操作控制难 易

自动化控制  

自动化控制  

7.维护难易

不锈钢机芯 ,自动振打或水雾自动清洗,基本上不需人工维护。

布袋机芯, 易烧袋或结露糊袋,每天需人工维护,且工作量大、难度大。

8.所需动力

常用动力:  15-20Kw/h max:30-45Kw/h

常用动力:  75Kw/h max:90-120Kwh 

9.使用寿命

(1) 机芯寿命

(2) 整体寿命

耐酸尘不锈 钢机芯,使用寿命大于8年,不需更 换。

抗酸防腐处 理内、外钢结构框架,确保使用寿命≥8年。

布袋机芯, 每年至多二年需更换一次,每次约需6-10万元。

钢结构框架 和锌铁皮保温层,使用寿命至多3-5年。

经济指标

1.造价(万元/台)

58-68

75-120

2.运行费用(每吨水泥用 电和维护费用)

1-2元

6-12元

3.经济效益(每吨水泥收 下的粉尘和减免的排污费用)

2-3元

2-3元

4.环保治理纯 经济效益(每吨水泥产 生纯经济效益)

0.5-1.6万元

5-9万元

5.年产10万吨水泥环 保治理创收或负担

创收5-16万元

负担50-90万元

综合评价

 

①收尘效果 理想,消烟除雾可达95%以上;②造价低、运行费用低、维护费用更低;③能产生环保治理纯 经济效益;④是目前最节能且能产生经济创收的机立窑收尘方式;⑤且适应目前迅猛发展的先进的超低温深暗火煅烧工艺

①收尘效果 理想,消烟除雾可达95%以上;②但 造价高、运行费用高、维护费用更高;③给水泥厂带来沉重的经济负担;④从科学和成本核算角度考虑应属于高耗能产品;⑤且不能适应目前迅猛发展的先进的超低温深暗火煅烧工艺

四、 对静电除尘 器理解误区的原因分析

    笔者认为时 至今日,大多数的环保执法人员、水泥厂管理人员、甚至有些专家人员,对静电除尘器 能否成功地在机立窑水泥  烟尘治理上得到应用 ,还是心存疑问。如2002年4月第二步期 《广东建材信息》中一篇转载《中国建材报》的文章:《专家谈:以高标准治理立窑水泥烟尘,文中谈到电除尘器技术是这样描述的“……但由于立窑 烟气具有水分大、含有大量腐蚀性气体、粉尘比电阻变化大等特性,存在极板高温放电现象,造成维修量大,使用寿命短,影响机立窑运转率的提高,且不易做到全面稳定达标排放,就目前国内技术而言,建议不要选用该类除尘 器用于水泥立窑烟气除尘。”文中谈到袋 式除尘器又是这样描述的:“……尽管袋式除 尘器存在普遍罖认为的一次 性投资大,运行费用高,其操作要求与机械化立窑先进的暗火簖烧工艺相矛盾等缺点,但就目前技术而言,袋式除尘器是机械化立窑粉尘治理唯一可靠的技术装备。”“低成本热源   的提供,有助于解决袋式除尘器的操作要求与水泥立窑先进的暗火操作工艺相矛盾的问题”。笔者拜读 了该专家的宏论,认为该专家除了向向纯国外电除尘器技术外,对国内电除尘技术发展的了解尚处于粥保中的婴儿阶段,而幻想自天而降来个“低成本热源  ”简直是幼到 可笑,因为“低成本热源  ”是全世界科 学家追求的目标,看来布袋除尘器只能等待这个世界难题的解决。又如2002年十月第五 期《广东环保产业》中有一篇由广东省环保产业专家委员会大气治理组编写的《水泥工厂的粉尘治理》的文章,其中谈到高压静电除尘器 有如下描述:“针对烟气的 特点立窑电除尘必须具有以下功能:

①良好的防 腐性能;

②良好的绝 缘和防闪洛性能;

③宽参数控 制和跟踪控制的高压供电;

④阴极和阳 极具有良好的振打脱灰功能。

    文中虽然肯 定了静电除尘器 处理立窑烟气是可行和成功的,但心里似乎任有疑滤,所提出了34个先决条件 。笔者认为写文章的都是些大专家,尚且多有不放心之处,何况那些非专家人员心有疑问?可见电除尘在立窑水泥烟尘治理上确实存在 着许多历史原因和理解误区。

1. 历史原因( 2000年以前): 电除尘在水泥行业是最早使用于生料磨、熟料磨和烘干机等,并取得了极大的成功。后来虽然使用于立窑尾气,但毕竟少数,有成功有失败,原因很多,但失败的影响力大,成功的影响力小。总的给人以技术不成熟的感觉。

2. 近年市场因 素(2000年以来): 由于占立窑多数的承包者在2000年一控双达标 期间,持“应付了事”和“不检查不开 机”观点,形成 了一个逆合了个体承包者只求省钱和应付过关需求的畸形市场,使明知技术不过关的小静电除尘器 却在环保市场上大行其道的奇怪现象。而这些承包小静电除尘器 的厂家,基本上是无技术、无经验无设计证书的三无厂家,更有甚 者,无营业执照的个人也能占得一定的市场,甚至很受个体承包者的欢迎。笔者考虑了省内各地的立窑,发现这些小静电除尘器 设计和制造得十分可笑,举几个例子来说明一下。例子(1):某地区 φ3.0m机立窑使用 小静电除尘器 ,该除尘器高不足10米,收尘本 体高不足6米,截面积  约15米2,极板结构 采用挂壁式,笔者计算了一下收尘极板面积约324米2,大概只能 适应于16000m3/h的废气量, 却使用在有50000 m3/h左右废气量 的立窑上,可见其袖珍和缩水程度了。例子(2):某地区 立窑小静电除尘器 绝缘子采用露天悬挂式,水泥厂长不知原理埋怨一遇到雨天就无法开机。例子(3):某地区 立窑小静电除尘器 振打采用偏心轮振打,但阳极板却和外框架紧闭相连,振打时声振如雷,楼层抖动,极板上灰却打不下来。例子(4):某地区 立窑小静电除尘器 阴极、阳极、外壳板均采用1-2mm的铁板,铁 板也未进行任何防腐处理,不到半年是时间,里外基本腐蚀破烂……等等。这些 厂家和个人,极大程度地败坏了静电除尘器 在立窑使用的声誉。

3. 水泥厂家原 因:大部分水泥厂家由于对环保治理的不重视,因此对使用管理更加不重视,基本上只使用不管理维护。由于管理使用不善,造成静电除尘器 在立窑烟气治理上使用得不理想,常常处于停停打打局面,这也是造成误解原因之一。

五、静电除 尘器在立窑水泥烟尘治理上的成功实 例简介

    我公司最早 于1996年在海南省 白沙县白沙水泥厂设计制作了第一台机立窑FSD型静电除尘 器,该除尘器至今性能良好,能够稳定运行。2001年在韶关市 仁化水泥一厂、新丰万丰水泥厂、翁源县水泥厂设计制作三台机立窑FSD-23型管立式静 电除尘器,其中翁源县水泥厂φ2.7m机立窑FSD-23型管立式静 电除尘器荣获2002年广东省优 秀示范工程称号,这是多年来广东省水泥立窑行业唯一获得省环保优秀示范工程荣誉的立窑设备。2002年在韶关市 黄岗水泥厂同时设计制作了二台FSD-30型静电除尘 器,该型号立窑静电除尘器 是我公司第二代产品,具有比第一代FSD-23型静电除尘 器更强大的处理立窑烟气容量(最大处理烟气能力:75000m3/h),更长的 使用寿命(≥8年)更稳定 可靠的高压电源供给,并确保半明火工况能达标排放。因此,操作更方便、运行更稳定可靠、效果更加理想(≤80 mg/Nm3)。目前我公 司已经研制出第三代FSD-38型立窑除尘 器,该型号静电除尘器 功能比第二代FSD-30型功能更强 大,(最大处理立窑烟气容量9000 m3/h)解决了振打二次扬尘问题,可使粉尘排放浓 度达到≤50mg/Nm3,并且确保 窑面正常操作时出现的半明火和明火工况都能达标排放。 

    我公司设计 制作的FSD型立窑管立 式静电除尘器 历经了7年时间磨练 ,现已有FSD-23、30、38型三代产品 。已完全能够可靠稳妥的解决立窑烟气除尘问题。并且具有造价低(48、58、68万元/台),相对 大布袋而言,运行维护费用低(1-2元/吨水泥),能给水泥厂带来环保治理纯 经济效益的优点(参见……),最具重 要的是,适应目前迅猛发展的先进的立窑超低温(50-70℃)深暗火 煅烧工艺,并且在这种工况下获得更好的收尘效果。

六、任务长 期 而艰巨

述五点阐述 ,笔者认为机立窑水泥  烟尘治理现状虽然不 尽人意,任务长期 而艰巨,但 要做好这项环保事业也并非十分困难。笔者认为只要从以下6个方面入手 ,就可以形成一个:①立窑环保治理事业得到保障;②水泥厂家获得效益;③环保治理专业信誉厂家获得发展壮大,这样一个三赢的大好局面。

1. 加强环保治 理的宣传力度,让水泥企业、承包者彻底明白环保治理不是走过场,应付了事一定要吃苦头。

静电除尘器  

2. 加强对水泥 厂环保管理力度。

3. 加强环保市 场管理,打击李鬼,维护信誉厂家利益。

4. 在加强环保 治理宣传和管理力度同时,应主动帮助水泥厂家进行设备选型,把好选型关。笔者认为大部分水泥厂家对除尘设备不了解或了解不够,这也是造成选型失误的主要原因之一,因此环保部门帮助厂家了解、认识除尘设备和厂家,是 一项十分必要和重要的工作。以免水泥厂家造成二次甚至三次投资失误,造成社会浪费。

5. 指导性建立 环保设备运营市场,让专业环保设备厂家有偿帮助水泥厂对除尘设备进行日常检修、维护和管理。这样第一可以克服水泥厂对专业技术人员不足的缺陷,确保除尘设备长期正常运行减少不必要的损失;第二有利于环保执法部门非 监督管理;第三有利于专业厂家发挥特长和获得运营利润。

6. 环保执法部 门可以通过开现场监览会等方式树立典型范例,大力推广先进的静电除尘技术,让水泥厂、承包者明白立窑水泥烟尘环保治理是一项有利可图的事业,这样水泥厂、承包者就会弃下有的“应付了事”“不检查不开 机”等陈旧观点 ,积极主动加入立窑水泥烟尘治理事业,形成 一个大好局面。

 

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