一、前言
礦渣單獨(dú)粉磨已被不少水泥廠和粉磨站采用，礦渣粉磨系統(tǒng)廢氣中含有一定的水氣，且礦渣微粉的粘性大、粉塵剝離性差，對(duì)它進(jìn)行凈化處理也比一般廢氣難度更大。該除塵器采用高壓離線行噴脈沖清灰方式，確保每條濾袋清灰*，設(shè)備阻力低，且離線清灰方式使得系統(tǒng)阻力穩(wěn)定，在一定程度上緩解了礦渣粉磨系統(tǒng)高阻力的矛盾，實(shí)現(xiàn)了收塵器、低阻、安全運(yùn)行，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能滿足不斷提高的環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)的要求。
二、礦渣微粉系統(tǒng)粉塵的特點(diǎn)
礦渣微粉要達(dá)到的一定的比表面積，其潛在活性才能有所發(fā)揮，國(guó)內(nèi)礦渣微粉生產(chǎn)線制備目前一般采用球磨、立式磨和臥輥磨，礦渣粉磨系統(tǒng)的廢氣中含有的粉塵具有以下特點(diǎn)：
1、粒度細(xì)，礦渣微粉的比表面積要求達(dá)到400m2/kg以上，產(chǎn)品>45μm的篩余一般<2%，3～30μm的含量為65%～70%，<5μm的含量一般≥20%；
2、礦渣粉塵比重輕，密度為2.80～2.90Kg/m3；
3、粉塵的粘性大、剝離性不好等特點(diǎn)；
4、含塵氣體具有一定的溫度，一般為60～110℃；
5、含塵氣體具有一定的濕度，濕含量為5～8%，露點(diǎn)一般為40～55℃。
三、礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器的開發(fā)設(shè)計(jì)
1、工作原理
（1）、過濾：在系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)的作用下,含塵氣體從除塵器的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入,在擋流板作用下,便轉(zhuǎn)向流入灰斗。同時(shí)，由于流速減慢，加上慣性及粉塵的自重作用，較粗顆粒粉塵直接落入灰斗，起到了預(yù)收塵的作用。有利于提高濾袋的使用壽命。其它較輕細(xì)粉塵隨氣流向上并吸附在濾袋的外表面上，經(jīng)濾袋過濾后干凈的氣體進(jìn)入上箱體凈氣室并匯集由出風(fēng)管排出?；叶分械姆蹓m定時(shí)或連續(xù)由排灰裝置卸出。
（2）、清灰及自動(dòng)控制
隨著過濾工況的不斷進(jìn)行，濾袋外表面上的粉塵越積越多，設(shè)備的運(yùn)行阻力逐漸增加，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，除塵器阻力的上限通常維持在1200～1600Pa范圍內(nèi)，當(dāng)超過此限定范圍，由清灰控制器定時(shí)或定阻地發(fā)出指令，也可用手動(dòng)來進(jìn)行三狀態(tài)清灰。
本除塵器采用循環(huán)分室離線脈沖清灰方式，其清灰過程是清灰控制器發(fā)出信號(hào)，首先令一個(gè)袋室的提升閥關(guān)閉以切斷該室的過濾氣流，然后打開脈沖閥，在極短的時(shí)間（0.1～0.2秒）向箱內(nèi)噴入0.4～0.6MPa的壓縮空氣。壓縮空氣在箱內(nèi)高速膨脹，使濾袋產(chǎn)生高頻振動(dòng)變形，再加上逆氣流的作用，使濾袋外表面所附的塵餅變形脫落。在粉塵充分沉降后，提升閥打開，此室再次進(jìn)入過濾狀態(tài)，而且避免了噴吹清灰后產(chǎn)生的粉塵二次揚(yáng)塵。經(jīng)一定的時(shí)間間隔后再對(duì)下一室離線清灰，如此逐室循環(huán)清灰。
2、除塵器清灰方式的研究
目前脈沖袋收塵器清灰方式分行噴脈沖噴吹清灰和氣箱脈沖清灰兩種方式。這兩種清灰方式特點(diǎn)如下：
行噴脈沖噴吹清灰方式：清灰動(dòng)能大，能逐排均勻地對(duì)收塵器內(nèi)部濾袋每條實(shí)現(xiàn)*清灰，運(yùn)行阻力小、濾袋可以較長(zhǎng)（可超過6m）且長(zhǎng)徑比大，體積小、占地面積少、重量輕。
氣箱脈沖清灰方式：清灰動(dòng)能較大，由于采用一至二只脈沖閥給一個(gè)袋室清灰，要保證清灰干凈，袋室不能太大,濾袋也不能太長(zhǎng)。大型氣箱脈沖收塵器濾袋數(shù)量多,占地面積大。采用離線清灰方式，但設(shè)備內(nèi)負(fù)壓較大時(shí)，不易實(shí)現(xiàn)不停機(jī)在線檢修、換袋。
通常按氣源壓力將脈沖噴吹清灰分為高壓脈沖噴吹清灰和低壓脈沖噴吹清灰，本項(xiàng)目選氣源壓力范圍為0.4～0.6Mpa，即高壓脈噴清灰﹐其依據(jù)如下：
①高壓清灰更*，所需清灰次數(shù)少，節(jié)約高壓氣源，帶入外部壓縮空氣少，減輕收塵器尾排風(fēng)機(jī)負(fù)荷，因而能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少。
②水泥廠常用收塵器所用壓縮空氣氣源壓力范圍為0.4～0.6Mpa，便于統(tǒng)一管理等。
③高壓清灰用zui少的壓縮空氣誘導(dǎo)較多的經(jīng)過濾后的干凈熱氣清灰，有利于設(shè)備抗結(jié)露。
3、過濾風(fēng)速的確定
過濾風(fēng)速是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積濾布上通過的氣體量。過濾風(fēng)速是袋收塵器的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，過濾風(fēng)速的大小直接影響袋收塵器的設(shè)備投資，運(yùn)行費(fèi)用，使用效果等。袋收塵器過濾風(fēng)速取決于濾袋材質(zhì)、處理含塵氣體性質(zhì)（粉塵顆粒大小、溫度、濕度、易燃易爆性、粉塵粘結(jié)特性等）和排放要求等。過濾風(fēng)速過大，阻力高，排放濃度高，濾袋壽命段。過濾風(fēng)速過小，除塵器體積大，設(shè)備投資高。
袋收塵器過濾風(fēng)速計(jì)算公式為：V=k×Q/60F
式中 V---風(fēng)速 m/min
k---風(fēng)量波動(dòng)系數(shù)
F---面積 m2
Q---風(fēng)量 m3/h
礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器選用拒水防油滌綸針刺氈濾料，根據(jù)使用場(chǎng)合，當(dāng)用于普通的磨機(jī)通風(fēng)（含塵濃度小于100g/ m3），推薦風(fēng)速為1.5～1.8 m/min；當(dāng)除塵器用于選粉機(jī)后續(xù)成品收集時(shí)（含塵濃度大于500g/ m3），推薦風(fēng)速為1.0～1.2 m/min。
４、噴吹壓力的確定和噴吹管的研究
為使高壓空氣能有控制地進(jìn)入每條濾袋清灰，我們采取以高壓空氣包為主干，通過若干個(gè)支氣管到各排濾袋的布置方式。每個(gè)噴吹管上安裝一只脈沖閥控制進(jìn)入噴吹管的高壓空氣，每只脈沖閥控制一排濾袋的清灰。
當(dāng)濾袋的長(zhǎng)度及每排濾袋的數(shù)量確定后，噴嘴的孔徑是一個(gè)非常重要的參數(shù)。通過試驗(yàn)，也證實(shí)噴吹孔直徑的大小是影響噴吹力大小的關(guān)鍵，以6～8mm左右為宜，圓型孔優(yōu)于其它形狀的孔，且隨著噴吹孔距脈沖閥的遠(yuǎn)近大小不等。脈沖閥的大小決定著每根噴吹管開孔的個(gè)數(shù)，要使一根噴吹管較多的濾袋，必須采用較大的脈沖閥。根據(jù)確定的收塵器處理風(fēng)量，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，我們采用G11/2"脈沖閥，每閥噴吹8條濾袋。脈沖閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的聲波還可以使濾袋產(chǎn)生微振動(dòng)，起到輔助清灰作用。
5. 除塵器箱體結(jié)構(gòu)的研究
除塵器的機(jī)械結(jié)構(gòu)是否合理，不僅直接影響收塵效果，而且對(duì)收塵器整體運(yùn)行阻力有較大影響，但部分設(shè)計(jì)者及一些用戶對(duì)這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)不夠。袋收塵器阻力（進(jìn)出口壓差）由本體、濾袋及吸附在濾袋上的粉塵等三部分組成。收塵器本體阻力主要由進(jìn)出風(fēng)口、風(fēng)道、各袋室進(jìn)出風(fēng)口、袋口等氣體通過的部位摩擦阻力和局部阻力之和。阻力的大小與氣體的流速大小的平方成正比。因此設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能的擴(kuò)大體通過的各部位的面積，zui大限度的降低氣流速度，減小設(shè)備本體阻力損失。依據(jù)這個(gè)原則，在富樂公司氣箱脈沖袋式除塵器技術(shù)基礎(chǔ)上，我們對(duì)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
（1） 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
收塵器的箱體一般為矩形結(jié)構(gòu)，它與一般袋式收塵器的不同之處，主要是固定濾袋的多孔板在箱體的上半部，且收塵處于負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)，在濾袋內(nèi)裝設(shè)防止濾袋被負(fù)壓吸癟袋籠。
收塵器箱體承受壓力 F = S×P
式中 F—壓力KN
S—面積ｍ2
P—單位面積承受壓力Pa
根據(jù)設(shè)備承受壓力大小，確定箱體鋼板厚度及加強(qiáng)筋的布置形式和密度。設(shè)備承受的負(fù)壓根據(jù)使用工藝確定，一般小于7500Pa，為了安裝及更換濾袋方便，濾袋的形狀設(shè)計(jì)成單筒圓形。要把濾袋安裝在箱體內(nèi)，首先要在箱體內(nèi)設(shè)置一塊多孔花板，即根據(jù)濾袋直徑的大小在一塊鋼板上開數(shù)個(gè)大小相同的孔?？字行木嘁埠苤v究，過小，造成收塵器內(nèi)部氣體嵌速度過高，易造成設(shè)備阻力大，不可避免濾袋之間的相互摩擦；過大，使設(shè)備體積增大，造成浪費(fèi)。多孔花板的結(jié)構(gòu)是確定收塵設(shè)備尺寸的關(guān)鍵。另外，多孔花板既要承受系統(tǒng)負(fù)壓，又要承受濾袋及袋籠的重量，稍有變形可能影響袋口處的密封效果，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)對(duì)多孔花板已做了加強(qiáng)處理。
（2）進(jìn)出風(fēng)口設(shè)計(jì)
進(jìn)出風(fēng)口及風(fēng)道風(fēng)速降低，設(shè)計(jì)中應(yīng)以降低風(fēng)速為，進(jìn)出風(fēng)口及風(fēng)道風(fēng)速不超過10 m/s為佳。同時(shí)進(jìn)風(fēng)道應(yīng)考慮防積灰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即可降低阻力又能更好的均風(fēng)，有的設(shè)計(jì)者在風(fēng)道中設(shè)計(jì)擋流板（或叫均流板）以達(dá)到均風(fēng)目的，筆者認(rèn)為這樣會(huì)增加阻力損耗。
（3）進(jìn)出風(fēng)道底部設(shè)計(jì)
含塵氣體經(jīng)風(fēng)道進(jìn)入灰斗，灰斗的溜角應(yīng)大于60℃，這樣不容易積灰。此設(shè)計(jì)擴(kuò)大灰斗上口尺寸，消除積灰面，同時(shí)增大了風(fēng)道與灰斗間的通風(fēng)截面，使風(fēng)道與灰斗間的氣流速度降為1.58 m/s。
（4）凈氣室及提升閥設(shè)計(jì)
閥口氣流速度對(duì)設(shè)備阻力有影響，一般為8～10m/s較為合理。經(jīng)過運(yùn)行數(shù)據(jù)比較，我們認(rèn)為閥口氣流速度應(yīng)不大于6m/s。
（5）密封及鎖風(fēng)設(shè)計(jì)
設(shè)備的漏風(fēng)主要來自頂部檢修門和灰斗的卸灰裝置。頂部檢修門采用橡膠密封條，其鑲嵌在門板與角鋼的溝槽內(nèi)，兩垂直方向的密封條采用45℃對(duì)接，接縫設(shè)計(jì)成曲線。依據(jù)多年的使用經(jīng)驗(yàn)，大灰量且鎖風(fēng)要求較高的場(chǎng)合不宜采用卸灰翻板式閥，為此我門設(shè)計(jì)了分格輪卸灰閥。該閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卸灰量大，密封效果好。與卸灰翻板式閥相比，采用這種卸灰閥，可靠性更高。依據(jù)除塵器運(yùn)行時(shí)進(jìn)出口溫差（8～10℃）計(jì)算，整機(jī)漏風(fēng)率<4%，密封及鎖風(fēng)設(shè)計(jì)較為合理。
6. 控制系統(tǒng)的研制
礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器的控制系統(tǒng)是用于除塵器的噴吹清灰系統(tǒng)的自動(dòng)控制以及系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。本控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)和中控結(jié)合的控制方式，控制箱采用PLC控制系統(tǒng)，對(duì)除塵器配置的所有電氣設(shè)備如電磁閥、脈沖閥及卸料裝置進(jìn)行程序邏輯控制。根據(jù)粉塵濃度隨意調(diào)整清灰周期和脈噴時(shí)間，使收塵器保持在一定的阻力范圍內(nèi)運(yùn)行，又盡可能地降低壓縮空氣消耗量，并且減少收塵器內(nèi)部外界新鮮空氣的帶入量，降低了收塵器的結(jié)露的危險(xiǎn)性。以保證除塵器的處理能力和收塵效率，實(shí)現(xiàn)除塵器的清灰和自動(dòng)控制?？刂泼姘逑湓O(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于“現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)-現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)-遠(yuǎn)程控制”三種控制模式的切換，以及“正常-停止-檢修”三種狀態(tài)的選擇。
7. 濾袋設(shè)計(jì)
根據(jù)確定的清灰方式和箱體結(jié)構(gòu)，采用外濾式圓形濾袋。濾袋的長(zhǎng)度決定收塵器箱體的高度，考慮到運(yùn)輸因素，將濾袋長(zhǎng)度確定為4000mm，實(shí)驗(yàn)證明濾袋的長(zhǎng)徑比30時(shí)比較經(jīng)濟(jì)，因此我們將濾袋的規(guī)格確定為Ф130x4000mm，
四、實(shí)際應(yīng)用
江蘇某集團(tuán)擁有大量的礦渣資源，決定分兩期實(shí)施年產(chǎn)50萬t礦渣粉生產(chǎn)項(xiàng)目，第1期建設(shè)2條年產(chǎn)10萬t、比表面積>400m2/kg的礦渣粉生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線投產(chǎn)后，系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率為85%，年產(chǎn)量為10萬t，并且可以根據(jù)需要，生產(chǎn)比表面積為450～1000m2/kg的各種類型礦渣粉。設(shè)備配置和工藝流程見表1和工藝流程圖。采用球磨機(jī)閉路粉磨工藝生產(chǎn)礦渣微粉，選用礦渣K-350K型超細(xì)內(nèi)循環(huán)選粉機(jī)，除塵器采用LKM64-6型礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器，處量風(fēng)量為37000～44500 m3/h，入口濃度為554g/m3，收塵效率為99.99%，粉塵排放濃度為20.40 mg/Nm3，優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，投運(yùn)后半年多即收回了投資，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。設(shè)備運(yùn)行阻力僅為其他設(shè)備的1/2～1/3。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況，我們調(diào)整了清灰參數(shù)，降低了清灰頻率，減少了壓縮空氣的消耗，大大提高了濾袋的壽命。
表1 礦渣粉磨系統(tǒng)主要設(shè)備配置
| 設(shè)備名稱 | 型號(hào) | 裝機(jī)功率/kW | 數(shù)量/臺(tái) | 主要參數(shù) |
| 球磨機(jī) | Φ2.4m×12m | 800 | 1 | 臺(tái)時(shí)產(chǎn)量14t/h， 比表面積400～450m2/kg |
| K型礦渣超細(xì)選粉機(jī) | K500－K | 30 | 1 | 處理風(fēng)量30000～40000m3/h |
| 高壓行噴脈沖袋式除塵器 | LKM64－7 | 5 | 1 | 處理風(fēng)量37000～44500m3/h |
| 主風(fēng)機(jī) | 9－28－16D | 160 | 1 | 處理風(fēng)量45000m3/h |
五、結(jié)論：
我公司研制了礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器，它吸收了氣箱脈沖和管式噴吹除塵器的清灰技術(shù)，不但具備氣箱脈沖除塵器清灰能力強(qiáng)、除塵效率高、排放濃度低等特點(diǎn)，還具有占地面積小、單位面積處理風(fēng)量大等優(yōu)點(diǎn)，該除塵器采用了大量的新技術(shù)及高品質(zhì)的零部件，其適應(yīng)性、使用可靠性及自動(dòng)化程度大大提高，可保證長(zhǎng)期隨主機(jī)設(shè)備運(yùn)行，除塵器出口排放濃度低于國(guó)家規(guī)定的排放濃度，是礦渣粉磨粉塵治理的設(shè)備。
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