我国立窑厂有生产许可证的和无生产许可证的已近万家,年产水泥量占我国年产水泥总量的80％以上.以1998年我国水泥总产量5.3亿吨计算,立窑厂的产量约4.2亿吨以上.立窑粉尘的排放量如按立窑产量的4％计算,则立窑粉尘的年总排放量就高达1600万吨.据不完全统计,立窑的粉尘排放量达到标准的不足2％.虽然**经贸委已决定1997年淘汰3500多台直径小于2.2米的立窑,2000年淘汰所有年产量小于4.4万吨的立窑,但是还有相当数量的立窑厂不属于淘汰之列,这些厂根据当地环保部门的要求,也要限期治理达标,否则将勒令停产关闭.面对这一严峻形势,厂家心急如焚,所以向现有立窑厂提供性能优良,**,价廉,长期**运行的除尘设备已迫在眉睫.
立窑除尘技术的现状 由于立窑烟气和粉尘的性质取决于立窑的操作方法,原料和燃料的性质以及工艺条件,且变化范围大而快速,所以给粉尘治理带来很大的困难.随着**制订的排放标准日益严格,以及城乡人民环保意识的增强,所以立窑的除尘不再采用结构简单,投资省,除尘效率小于50％的沉降室,促使许多科研设计单位和环保产品厂家研制开发新型**,价廉的除尘装置.这就是近些年来立窑上各种类型的水除尘器如雨后春笋般出现的主要原因.当然也与收下的泥浆能送入预加水成球系统的双轴搅拌机解决了二次污染问题有关. 水除尘设施与袋除尘器和电除尘器相比有结构简单和投资少的优点,但是根据装有水除尘设施厂家的测试结果,粉尘排放浓度很不稳定,难以长期保持排放浓度每标准立方米小于150毫克,要达到排放浓度每标准立方米小于100毫克难度就**大.此外水除尘的致命弱点就是只能除尘不能消烟.如陕西省铜川地区的立窑厂都烧含硫量较高的烟煤,有的厂装有不同形式的水除尘装置,虽然粉尘排放得到一定的控制,但从烟筒仍排出滚滚黄烟,据分析排出的黄烟不是气体,而是燃煤中挥发分燃烧生成的粒径小于5微米的烟雾,实质上还是属于尘的范畴.这些微细的烟雾,采用喷淋或喷雾水除尘是无能为力的.所以铜川地区采用水除尘设施的厂家有改用袋除尘或电除尘的趋势. 既然水除尘难以达到立窑除尘的预期效果,必然转而采用技术成熟的袋除尘或电除尘.以袋除尘器为例,由于本体结构,清灰方式和各阀门的改进,滤料,除尘布袋和清灰控制系统的技术进步以及辅助清灰技术的应用,使得立窑采用袋除尘器的技术日臻成熟和完善.特别是袋除尘器不受粉尘比电阻的限制,也适合立窑的除尘.但是袋除尘器的阻力较大,一般平均在1200帕以上,*立窑烟筒自然排风不太可能,所以需要单独配置排风机,如直径2.8×10米机立窑,风量按每小时55000立方米考虑,主排风机加上反吹风机所需的功率大约在80千瓦以上,另外除尘滤袋过滤面积大于1800平方米,若采用常用的玻纤滤料按23元／平方米计算,两年换一次滤袋,就需要4万元以上,而且要求立窑的操作制度相对稳定,特别是对操作温度,因为温度过高容易烧袋,温度过低容易糊袋.由于袋除尘器存在上述的缺点,而且一次投资也不低,使之在立窑上广为推广受到限制,特别是北方地区烧烟煤的立窑采用袋除尘器**要慎重. 立窑采用电除尘器和袋除尘器一样也有不少失败的教训.除受粉尘比电阻的制约,也受立窑操作条件的影响,但总的来说,操作条件不如袋除尘器要求那样高,而且可利用烟筒的热压差自然排风.只要有效地解决两极的超温变形和腐蚀问题,立窑采用电除尘器是比较可*的,虽然一次投入较大,但至少可与袋除尘器持平.
立窑电除尘器技术的进展 80年代初期,青岛水泥厂首开我国在机立窑采用卧式电除尘器之先河.由于立窑烟气湿含量大,露点达50℃以上,烟气含尘浓度不高,一般小于每标准立方米10克,且粉尘颗粒较粗,一般粒径大于50微米,占50％以上,很适合采用电收尘器,所以该厂安装SHWB型电收尘器,投入运行后,收尘效率较高,但由于工况条件不稳定,特别是电场结露,两极腐蚀严重,极板腐蚀不到两年几乎全部腐蚀掉,**换一次日常费用很高,**终被拆除而改用沉降室.随后济南,韶关等水泥厂也采用过这种卧式电收尘器,其**终命运与青岛厂相似.
极板腐蚀的原因,一般都认为是由于立窑燃煤中含有硫分,燃烧时产生二氧化硫,遇水生成硫酸而带来的酸腐蚀.实际上燃煤中的硫分大部分被熟料所吸收,只有少量的硫生成二氧化硫,而立窑烟气中仅一小部分转化为三氧化硫,转化率为0.5％～3.0％.因为二氧化硫转化为三氧化硫主要受燃烧温度和烟气中含氧量的影响.由此可以认为立窑电收尘器产生腐蚀的原因不是硫酸而是水腐蚀.后来立窑燃烧添加矿化剂萤石(CaF)后,由于萤石燃烧会生成氟化氢,因此会加剧电收尘器的腐蚀. 不论是水还是氢氟酸产生的腐蚀都应采用防护措施,否则腐蚀就成为立窑采用电除尘器的拦路虎.在80年代,兰州油漆研究所试图研制出一种能涂在极板上既防腐又导电的油漆,在实验室已取得一定成效,但在琉璃河水泥厂进行工业试验未获成功.80年代末合肥水泥工业研究院在研制的低阻波纹极板上涂导电涂层,但极板受热后不久便出现卷曲,脱落.90年代初天津水泥工业设计院研制的立窑电除尘器,极板材料采用08AL,用在北京燕山水泥厂,未取得明显效果,因为08AL钢板并不具备防腐蚀的性能.鉴于天津水泥厂在烘干机电除尘器上采用铝合金极板,多年未见腐蚀现象,天津院将此成果用于立窑电除尘器上,未获得**手资料.在广州槎头水泥厂立窑电除尘上将常用的A3钢极板,08AL钢板和铝合金成材等9种不同材料挂在电场内进行抗腐蚀试验. 3个月后取出检查,发现铝合金材质抗腐蚀能力**佳,擦去表面的集灰,仍显露原有的光泽.所以决定在该厂电除尘器的改造中采用铝合金极板,但是不久铝合金极板被高温烧化,甚是可惜.由此给从事立窑电除尘器的设计研究人员以启发,在解决立窑电除尘器防腐蚀的同时,还要考虑极板防超高温被烧毁的问题.
针对上述问题,合肥院和天津院近几年来进行了大量的研究和开发工作,立窑电除尘技术有所突破,如合肥院研究的JYC型极约化电场电除尘器在1998年通过技术鉴定后,先后用于拉萨和陕西歧星水泥厂,都取得良好的预期效果.天津院研制的新型CDYL立窑电除尘器,先后用在苏州阳澄和天津水泥厂的立窑上,不仅粉尘排放达标,同时也解决了立窑烧烟煤冒黄烟的问题,解除了人们认为电除尘器只能除尘而不能消烟的疑虑.而且这两家开发的产品,使立窑电除尘器现存在腐蚀,超温,结露,爆炸等问题基本得到解决. 在研究立窑干法电除尘器的同时,不少科研单位和制造厂家也在进行水,电一体化湿法电除尘器的实践,因为湿法电除尘器不受比电阻的制约,除尘效率高,同时也可避免立窑电除尘器超温烧毁和低温结露的难题,有的杂志上登有类似这种成功产品的广告,但是据悉许多试验以失败告终.如果将化工部门湿法电除尘器的成熟经验移植过来,并结合立窑生产的实际情况,研制出适合立窑的湿法电除尘器是完全能成功的.因湿法电除尘器用水量较大,如喷嘴的选用,水量的调节,污水的处理,清水的循环使用,特别是如何降低用水量,都要逐步妥善解决.只要有关单位通力协作,锲而不舍,立窑湿法电除尘的成功将指日可待.