水泥工业粉尘污染特征及控制技术(2)
3.2电除尘技术及设备
电除尘器广泛应用于水泥工业粉尘的收集与控制,尤其是在立窑、湿法窑和中空窑水泥生产中的使用较为普通,也有少数的在回转窑中使用[13]。电除尘器性能与粉尘比电阻(1×104~5×1011Ω·cm可采用)、集尘电极的总表面积、气体的体积流量以及颗粒物的迁移速度等因素有关,并对CO浓度有严格的限制(<1.0%)。水泥行业采用电除尘器时,如净化立磨(辊式磨)的烟尘浓度高,应有预分离装置;湿法窑烟尘湿度大,电除尘器易被腐蚀,窑尾会因不正常工况控制,严重时将导致CO爆炸;干法窑粉尘比电阻高,需烟气调质;熟料冷却机烟尘净化的电除尘器因比电阻高,需采用宽极间距;一般在篦式冷却机、水泥磨及回转窑等设备内装设喷水装置解决烟尘比电阻高的问题[14]。5000t·d-1水泥窑四电场电除尘器的设备阻力一般为300Pa,其窑头和窑尾功耗分别在300kW和500kW左右,使用三相工频电源或高频电源能显著降低能耗。目前,单纯依靠电除尘器达到环保排放的标准已越来越不现实,随着电除尘器各项技术的不断发展,达标排放不应成为发展的唯一目标,应充分发挥电除尘器成本、运行能耗、工况适应性和维护费用等方面的优势,筛选最佳的升级改造方案,取得最大的经济、社会和环境效益。
3.3电—袋复合除尘技术及设备
电—袋复合除尘器是将传统静电除尘和过滤除尘机理有机集成发展起来的新型节能高效除尘器,其在一个风箱体内有规律地布置电场和袋场以达到粉尘高效截留及节能的目的。迄今,主要有预荷电—布袋式、静电布袋并列式和静电布袋串联式等3种联合除尘方式[15]。电袋相比电除尘器,不受烟尘比电阻性能影响,可节约钢材20%左右,并减少占地面积;电袋相比袋式除尘器,能够显著降低滤袋的阻力,延长喷吹周期,缩短脉冲宽度,降低喷吹压力,延长滤袋的使用寿命1~2a。电袋对烟气中Hg、SO2和NOX有一定的同步去除作用,更易满足越来越严格的减排要求,是水泥行业粉尘治理的重要技术手段之一。韩战义[16]等通过对某5000t·d-1水泥窑尾电—袋复合式除尘器的设计研究表明:电—袋复合式除尘器具有适应工况范围宽、应用更广和性价比高的优点。电袋对粉尘的比电阻敏感度下降,降低了系统波动的影响,排放浓度可满足在30mg·Nm-3以下,适用于水泥厂窑头、窑尾及电除尘器改造。对于新设备而言,电—袋复合式除尘器成本会略高于纯袋式除尘器,但它更易满足国家越来越严格的减排要求,可作为水泥行业粉尘治理,尤其是PM2.5末端治理的一项重要、有效的举措。
3.4其他除尘技术及设备
重力、惯性和旋风除尘技术被广泛应用于水泥工业多级除尘的预除尘。以旋风除尘器为例,其设备结构简单,造价低,维护方便,耐400℃左右高温,耐高压,可实现捕集干灰后粉料的回收利用,可用于高磨蚀性粉尘烟气净化。但是,其对微细粉尘捕集效率低,处理风量有局限,处理风量大时,要采用多个旋风除尘器并联,设置不当,对除尘效率将有严重影响[14]。在水泥工业除尘中,一般应用于电、袋除尘器前端的预除尘和物料回收中。
湿式除尘技术基于含尘气体与液体(洗涤水或其他液体)接触,借助惯性碰撞、扩散等机理,将粉尘予以捕集,实际中应用广泛。其在同等能耗下的除尘效率比干式高,对<0.1μm的粉尘仍有很高的除尘效率,能用于高温、高湿及粘性大的粉尘;可兼顾除尘和净化有害气体的作用;结构简单,投资低,占地少,安全性好。其缺点是:有排出洗涤泥浆的二次污染问题;不适用于憎水性和水硬性粉尘;加大了污水处理系统防腐材料的成本;损失了一定的热能,温度低时需要防结冰和白烟。在水泥工业除尘中,一般应用于电除尘器烟气调质和扬尘控制之中。
4结语
近年来,随着国家对水泥行业粉尘排放标准的越来越严格以及水泥行业PM2.5粉尘在总粉尘排放量中所占的比例极高的现状依然没有改变,虽然我国水泥行业粉尘污染治理技术已经迈入相对成熟的阶段,但是粉尘污染控制形式依然相当严峻。水泥行业内存在粉尘(尤其是PM2.5)排放现状不清、监测监控能力较弱和特征性污染治理技术研发成果较少等亟待解决的问题。我国应加大实际应用型的针对水泥行业粉尘污染特征下的污染控制技术理论及设备研究,同时,实现最大化的社会、环境和经济效益。
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