由於袋除塵器具備低排放、無事故排放和不受粉塵比電阻影響的性能，使得（dé）許多水泥廠在（zài）對原電（diàn）除塵器進行改造時采用（yòng）電改袋的方（fāng）式（包括（kuò）改為電袋複合）。本文就其中窯頭電除（chú）塵器改造為袋除塵器後（hòu）的（de）煙氣降溫方（fāng）式進行探討。

1　窯頭篦冷機煙氣特性

　　1）風量變化大。篦冷機的風量隨進入篦冷機熟料量多少變化，尤其（qí）出現窯內結圈和（hé）堆積等惡劣（liè）工況時，一旦窯圈崩塌使窯內黃心料在極短的時（shí）間內進入篦冷機，將導致風量迅速增加。

　　2）溫度（dù）和含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機末端餘風溫度在200~260℃，標態下含塵濃度約為20g/m3，隨著篦冷機內熟料量的增加，餘風溫度（dù）相應升高（gāo），一旦（dàn）出現“跑黃心料”的（de）情況，溫（wēn）度很快達到450℃以（yǐ）上，標態下含塵濃度也在50g/m3以上。

　　3）粉塵顆粒較粗、密（mì）度大且磨蝕性強（qiáng）以及幹燥比電（diàn）阻（zǔ）高。生產線增加餘熱發電設備以（yǐ）後，煙氣溫度降低到100℃左（zuǒ）右，且粉塵濕度（dù）小、比電阻太高，電除塵器（qì）易形成反電暈現象，即從收塵極向電暈空間釋放大量的（de）正電荷，這種倒流的電荷與負（fù）電荷快速中和，隨氣流逸出電除塵器，破壞正常的（de）收塵（chén）作用（yòng），不但降（jiàng）低除塵效（xiào）率，而且還（hái）白白消耗大量的電暈功率（lǜ）。

　　以上特性不論是在除塵工藝設計和設備選型還是在後期除塵（chén）設備（bèi）改造時都必須充分考慮。尤其是煙氣溫度，就目前的技術水平，電除塵器（qì）和袋除塵器均無（wú）法對此類煙氣直接進行淨化處理。同時，根據近幾年窯頭電除塵器改造成袋除塵器項目來看（kàn），無論采用玻纖覆膜濾料，還是采用複合（hé）氈類濾料，耐（nài）溫均不超過260℃。因此，需要增加降溫設備或提供降溫途徑。

2　降溫措施

2.1　強製風冷冷卻器

　　這種冷卻器是由一定數量的傳熱鋼（gāng）管（guǎn）排列組合而成，所以也稱多管冷卻器。高溫氣體（tǐ）在管束內通（tōng）過，同時在管束（shù）外（wài）壁用軸流（liú）風機強製通風進（jìn）行冷卻，由於鋼管（guǎn）壁的熱傳導作用，使高溫氣體的溫（wēn）度降低而冷風的溫（wēn）度升高。在（zài）圖1中處於篦冷機餘風與除塵器進（jìn）口之（zhī）間的位置（zhì），與餘熱鍋爐是並聯關係。

圖（tú）1　窯頭工藝流（liú）程示意

　　由於環境空氣的（de）溫度和濕度是變化的，需要處理煙氣的氣體量和溫度也是變（biàn）化（huà）的，而一定規格的冷卻器其散熱麵積是固定的，為使（shǐ）冷卻器適應這種變化，確保高溫煙（yān）氣（qì）被冷卻至（zhì）一個允許的範圍內，在距冷卻器進、出氣口適當的距離上（由現場工藝決定，越遠越好）分別安裝進口和出（chū）口測溫裝置。每個測溫（wēn）裝置（zhì）有幾個測溫元件組（zǔ）成以防誤差和個別損壞（huài），測溫元件必須反應靈敏，檢測溫（wēn）度真實可靠，保證測試數據與實際工況一致。在冷卻器（qì）上安裝了（le）相當（dāng）數量的軸流風（fēng）機，以便在情況發生變化時（shí）啟動這些風機進行強製通風，增加冷卻效果。同時根（gēn）據現場測溫裝置提供（gòng）4~20mA的模擬信號控製軸流（liú）風機的（de）啟停數量，也可采用變頻調速（sù）裝置進（jìn）行控製，保證了（le）冷卻器出口溫度的穩定可靠。

　　實例：我公（gōng）司在某企業窯（yáo）頭除塵（chén）器電改袋項目中提供了強製風冷冷卻器，其設計參數見表1。

　　該（gāi）冷卻設備經過現場安裝調試完畢後，窯點火成功（gōng），並同步（bù）運行與（yǔ）窯頭袋除塵器配套的冷卻器，係統正常運行後，測篦冷機末端取風口管道（dào）處（即冷卻器（qì）進口測溫點）溫度為260~280℃，袋除塵器（qì）進口（即冷卻器（qì）出（chū）口（kǒu）測溫點）溫度為90~110℃，根據起始調節情況溫降時間大約在（zài）5～10min。完全滿足袋（dài）除塵器（qì）使用的（de）工況要求（qiú），並且（qiě）還有約三分之一的風機未運行，如出現異常工況可啟動所有風（fēng）機保證袋除塵器進口溫（wēn）度控製在濾料可承受的溫度210℃以下。

表1　強製風冷冷卻器設計參數

強製風冷冷卻器（qì）的穩定性和管（guǎn）理簡單等優點（diǎn）非常（cháng）明顯，冷（lěng）卻效果可完全達到設計要求。在改造項目（mù）中，因使用該冷卻器，降低了（le）工況溫度（dù），減少了袋除塵器工況（kuàng）下處理的煙氣量，並且煙氣經過冷卻器後，部分粉塵得（dé）到（dào）了預沉降，又因未采用噴霧降溫，煙氣含水量小，清灰（huī）效果好，加之使用了諾麥克斯濾料，濾（lǜ）袋壽命長達5~6年，工況（kuàng）阻（zǔ）力基本在1000Pa以（yǐ）下，運行第6年阻力仍能保證（zhèng）在1200Pa以下。

2.2　噴霧降溫

　　這種（zhǒng）降溫方式通過特殊霧化設備將水霧化，由於水的比熱較大，霧（wù）狀顆粒擴散蒸（zhēng）發就會（huì）吸收周圍環（huán）境的熱量，從而使周圍環境溫度降低。

　　現在水（shuǐ）泥廠窯頭篦冷機常用的噴霧降溫係統分為雙流體噴（pēn）霧係統和（hé）單流體噴霧（wù）係統（其中包含高壓回流式和高壓直噴（pēn）式）。雙流體噴（pēn）霧係統（見圖2）構成主要有：1）水路係統，包括水箱、水（shuǐ）泵、液體過濾器和（hé）流量控製裝置等；2）氣路（lù）係統，由氣體壓力調節閥、電磁控製閥和壓力檢測組件等組（zǔ）成；3）控製係統，由溫度檢測裝置、控製櫃、變頻器、水路和氣路壓力變送（sòng）器及（jí）壓力開關等組成；4）噴槍。

圖2　雙流（liú）體噴霧係統示（shì）意（yì）

　　雙流體（tǐ）噴霧係統與單流體噴霧係統在產品結（jié）構上的主要區別表現在前者比後者增加了氣路係（xì）統，並相應增加氣路的控製元件。包括（kuò）由自動控製回路（lù）、安全模（mó）式回路和噴槍吹掃回路等組成的供氣係統，由控製器控製實現（xiàn）回路的自動切換。在係統停（tíng）用時，可以通過低（dī）壓吹掃保持噴槍內的微正壓，保證含（hán）塵煙氣不會進入噴槍，有效地（dì）防止噴槍的堵塞。

　　由於結構不同造成兩者在經濟技術指標上也有著本質的區別。雙流體水泵出口壓力小，噴槍水氣壓低，相應係統管路元件承受（shòu）壓力低，流量調節采用噴槍分組及水泵變頻調（diào）節噴水量，霧化（huà）粒徑小，霧化效果好（hǎo），蒸發時間少，使篦冷機內不易結垢（gòu），處理同樣的煙氣量需要的噴槍數量少（shǎo），尤其在（zài）噴水量由大變小的（de）過程中相對單流體高壓直噴式優勢明顯。雙流體噴嘴是核心部件（jiàn），噴嘴孔徑大，不易（yì）堵塞，可（kě）直接使用河水、廢水和循環水不（bú）需（xū）過濾處理。同時由於噴嘴孔（kǒng）徑大、工作壓力低，使噴嘴磨損（sǔn）速度慢，使用壽命長。

　　噴（pēn）霧裝置可與餘熱發電（diàn）係統配合使用，首先根據餘熱（rè）發（fā）電停用時係統需處理（lǐ）的煙氣量（liàng）、工況煙氣高溫度和（hé）進除塵器高溫度確定噴霧裝置規格。然後根據現場具體情況，工藝管道走向（xiàng），選擇噴霧裝（zhuāng）置安裝位置。目前使用的噴霧裝置（zhì），大多布置（zhì）在（zài）篦冷機頂部或篦冷機煙氣出風管道內，也（yě）有兩處同時布置的，正常情況下篦冷機內噴霧裝置工作，當遇到突發意外情況時，管道內噴霧裝置也可達到（dào）噴霧降溫功能（néng）。篦冷機安裝噴槍時要充分考慮其內部溫度高、粉（fěn）塵磨蝕性大（dà）和內部氣體流場等情況，以此來確定噴槍的（de）材質和安裝的（de）位置。避免因煙氣溫度過高，使噴槍（qiāng）過熱報廢（fèi），同時也要避免由於內部（bù）過大氣流帶（dài）動（dòng）粉塵衝刷磨蝕（shí）噴槍（qiāng）。當餘熱發電長期穩定運行（háng）期間，可采用伸縮式噴槍，或縮短噴槍插入深度，並增加耐磨防護套，或直接把噴槍抽出以避免噴槍不必要（yào）的損壞（huài）。當噴（pēn）霧係統（tǒng）布置在管道內部時，要盡量遠離除塵（chén）設備（bèi）進口位置，同時保證在直管段部位，順氣流噴射，要避免噴出的水霧打在管道壁上，影響降溫效果。當餘熱發電（diàn）設備有計劃（huá）的停運時，可先行檢查噴霧降溫係統設（shè）備完好情況，並保證設備的正常巡（xún）檢不遺（yí）漏。

　　實例：我公司在某企業（yè）窯頭除塵器電改袋項目中（zhōng）提供了噴霧降溫裝置，其設計參數見表2。

表2　噴霧降溫裝置設計參數

全套噴霧設備經過現場安裝調試完畢後，窯點火運行成功，並（bìng）同步運行配套餘熱發電係（xì）統，緩慢關閉通往（wǎng）餘（yú）熱鍋爐的煙氣管道，打開噴霧係統自動控製程序，並打開篦冷機末端（duān）取風口管道閥門，使煙氣緩慢進（jìn）入改造後（hòu）的袋除塵器內部，檢測到煙氣初始（shǐ）溫度276~302℃，通過控（kòng）製噴（pēn）霧水（shuǐ）泵電動機運行頻率由10Hz調到30Hz，袋除塵器的煙氣進口溫度在150~180℃之間。根據起始調節情況溫降時間大約在1~3min，因（yīn）此完全滿足袋除塵器使用（yòng）的工況要求，並（bìng）且水泵（bèng）的工作能力還（hái）未充分發揮。

2.3　強（qiáng）製風冷冷卻（què）器與噴霧降（jiàng）溫裝置的比較

　　表3分別從設（shè）備（bèi）性能、投資等方麵對兩種降溫裝置進行比較。

表（biǎo）3　強製風冷冷卻器與噴霧降溫的比較

2.4　其他降（jiàng）溫措施

　　其他（tā）降溫（wēn）措施就是在上述降溫裝置正（zhèng）常運行的基礎上，增加（jiā）係統安全性，避免出現係統（tǒng）風量和溫度過高損毀袋除塵器的濾袋和除塵器本（běn）體。常用的方式（shì）有：1）在係統風管上增加（jiā）冷風閥和溫度控製器；2）增加旁路煙道，當係統遇到超高溫時，直接由旁路煙道排出，避免進入袋除（chú）塵器濾袋區燒毀濾袋。

　　關於增加冷（lěng）風閥和溫度控製器。對它的效果有待考證，當係（xì）統運行正常（cháng）的情況（kuàng）下，無論是強（qiáng）製風冷冷卻器，還是噴霧降溫措施均能很容易達到煙氣的降溫要（yào）求，但當窯（yáo）係統不穩定時，尤其（qí）發生塌料的時候，在篦冷（lěng）機與（yǔ）除塵器設備之間的管道內形成正壓（yā）區，冷風（fēng）閥打開時（shí）係統外的空（kōng）氣不（bú）會進入係統內（nèi）部，達不到降（jiàng）溫（wēn）效果。同時由於事故出（chū）現前，係統基本沒有任（rèn）何征兆，很難保證長（zhǎng）期不運行的冷風閥在很短時間內打開。根據（jù）實際應用情況，國內水泥行業窯頭收（shōu）塵技術很少單獨采用摻冷風冷卻高溫氣體（tǐ）的措施，因摻冷風後會增大廢（fèi）氣的處理量，摻（chān）入的氣體受環境溫度影響（xiǎng）較（jiào）大，同時必須增大除塵設備規格，增大投資；如果在係統（tǒng）中運用（yòng），可以在有其他降溫措施的情況下，作為一種輔助措施，增加係統的可靠性。

　　關於增（zēng）加旁路煙道。旁路煙道的設置，在國內電力行（háng）業應用較為普遍，但隨著社會（huì）公眾對環境保護（hù）的（de）重視和技術的發展，電力行業的旁路煙道（dào）係統已經實施了拆除或（huò）鉛封（fēng）製度。水泥行業借（jiè）鑒電力行業設置旁路煙道係統，是在餘熱發電異常情況停（tíng）運、煙氣溫度超出濾袋耐（nài）溫範圍時使用，從目前情（qíng）況（kuàng）不建議（yì）采用旁路煙道，因增加旁路煙（yān）道既增加了（le）設備投資，又增加旁路煙道漏灰（huī）的可能性，使排放超標，且隨著（zhe）環保要求的嚴格，水泥行業旁路偷排現象必定會受到法（fǎ）律和法規的約（yuē）束。

2.5　需要說明的問題（tí）

　　無論（lùn）采（cǎi）用何種降溫措施，其中熱電（diàn）阻的選用是重要一環（huán），因（yīn）任何降溫係（xì）統運行（háng）都是以熱電阻的檢測（cè）溫度信號為參數進行調節的。熱電阻要選用熱（rè）響應時間短（duǎn）的；接線方式要選用能消除引線電阻對測量結（jié）果影響的三線（xiàn）製，尤其在溫（wēn）度測量點距控製箱較（jiào）遠的情況下；熱電阻的安（ān）裝要合理（lǐ），測點位置要保（bǎo）證熱電阻的測（cè）量端與被測量介質之間有充分的熱交換，避免在閥門、彎頭、管（guǎn）道和設備的死角處安裝熱電阻；熱電阻（zǔ）的選用長度要適當，通常情況下要插入管道中心線處，根據我們的實際使用經驗，如果插（chā）入深度不合（hé）適，可能會與被測溫度相差20℃以上。因此對於窯頭除塵器電改袋（dài）降溫係統來說，熱電阻的選擇應用是好重（chóng）要的一環（huán），必須引起足夠的重視。

3　結束語

　　綜上所述，對於窯頭廢（fèi）氣降溫方案綜合比較：大型強製風冷冷卻器有著（zhe）冷卻效果好、適應性強、可（kě）靠（kào）性（xìng）高、整機振動小和變頻控製節能效果明顯等優勢，它的（de）缺點是，投資大且對場地有一定的要求；噴霧降溫裝置投資少，對場地（dì）要（yào）求不高，尤其適宜原水泥生產線配有餘熱發電係統（tǒng）和應用（yòng）強製風冷冷卻器空間布置受限（xiàn）的（de）情況。根據我公司現有窯頭除塵器（qì）電改袋的運行情況，在設備調試和試運行階段，噴霧（wù）降溫係統能夠達到（dào）設計的（de）降溫（wēn）要求，但篦冷機出現極端工況時，缺少實際運行情況數據，所以它的可靠性和強製（zhì）風冷（lěng）冷卻器相比要差一點。因此，噴霧降溫（wēn）係統常（cháng）需要和其他輔助措施（shī）同時應用。

作者：譚長栓

作者單位：河南中材環保有限公司