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袋式除尘器在球磨机优质高产中的重要作用有哪些

发布时间:2017-06-21

  1.前言
  水泥工业生产过程,简称为“两磨一烧”,粉磨作业和球磨机是重要的工艺环节及设备。物料在粉磨过程中,产生大量的热,使磨内温度和出磨物料温度大大提高,从而恶化操作,出现糊球糊衬板现象,降低产量、增加电耗。众所周知,最有效的防治办法,就是加强通风。通风量的大小,一般以磨内风速来衡量。根据业内专家多年的研究结果表明:球磨机的产量随风速的提高而提高,但风速超过0.7m/s之后,产量已不再提高了。由于通风还有排出磨内水分、输送磨细粉料等其他作用,所以磨内风速有时按不同需要,还会进一步提高,高可达到1.5 m/s左右。
  2、袋收尘器的卓越功能
  2.1 环保与清洁生产
  粉尘治理时需要一定的经济投入,有许多企业经常为环保效益与经济效益不能双赢而犯愁。在粉磨车间安装袋收尘器,只要选择使用合理,完全可以做到有利可图。不到半年时间,回收粉尘的价值,就可回收袋收尘器的全部投资。
  袋收尘器是以纤维织物过滤的原理来完成消烟除尘过程的。随着针刺毡滤料和复膜滤料的出现,袋收尘器的除尘效率可以达到99.99%以上,排放浓度低于50mg/m3、甚至低于10mg/m3,实现无烟排放,接近零污染。许多水泥厂主要车间的清洁生产,都是从安装了袋收尘器的粉磨车间开始的。尤其是2004年的到来,我国水泥工业大气污染物排放标准即将与国际标准接轨,新标准送审稿要求通风设备的粉尘排放浓度低于30mg/m3,袋收尘器当之无愧地成为最可靠的首选除尘设备。
  2.2提高比表面积与避免过粉磨现象
  在水泥生产过程中,进入生料磨或水泥磨的物料,都是不同组分的配合物料。如生料系统的石灰岩质原料,硅质原料,牯土质原料,以及铁质原料等等,再如进入水泥磨的熟料、石膏、混合材,如粉煤灰、水渣等,由于各组分物料被粉磨的难易程度(即:易磨性)不一样,导致随时间增加而被磨细的程度(粉磨速度)不一样。在磨机内部有效停留时间里,有些组分物料很快就达到了粉磨的细度要求,但不得不伴随其他难磨的组分物料,在磨机内继续停留,越磨越细,超过了出磨的细度要求。随着磨温的升高,这些细粉产生的静电作用越来越强,不仅缓解了研磨体的冲击作用,而且糊球糊衬板,降低了粉磨效率。这就是“过粉磨现象”,必须尽量避免。
  实行新的国家标准后,要求水泥的细度、比表面积增加了,各企业不同程度地调整了研磨体级配等工艺参数,适当延长物料在磨内的停留时间,以求出磨物料更细、细粉含量更多,与此同时就更容易产生过粉磨现象。必须提高磨内风速,加大通风量,把容易磨细的物料提前、及时、迅速地排出筒体之外,这项工作由通风除尘系统来完成。长期运行的实践证明:由袋收尘器和风机组成的通风除尘系统,不仅可以帮助球磨机提高出磨物料的比表面积,适应新标准要求,而且,还能同时避免过粉磨现象、有效提高粉磨效率。可以说,袋除尘器在提高比表面积,避免过粉磨方面有着不可替代的作用。
  2.3适应设备大型化与高浓度细粉收集
  设备大型化,是现代水泥工业技术进步的一大特点。它不仅单机生产能力高、规模效益好,而且物料配合均匀、产品质量稳定。在新型干法生产中选择大型立磨,在现代立窑生产中采用大磨群窑技术,已经成为我国水泥企业先进生产力的代表。这其中大型化的粉磨工艺流程,离不开大型化的高浓度袋收尘器。它需要这些大型化高浓度的袋收尘器,不仅作为粉尘治理的环保设备,更是完成细粉收集的生产设备。
  大家在山东齐银集团全国第一条现代立窑示范线上看到,生料制备的立磨系统和∮3.5×13. 5m球磨机与O - Sepa选粉机组成的水泥粉磨系统,都选用了处理风量为100000m3/h气箱脉冲袋收尘器作为细粉收集设备;在各地2500 t/d新型干法水泥生产线水泥粉磨系统上,∮4.2 x10m球磨机与O- Se-pa选粉机组成的水泥粉磨系统,都选用了处理风量为140000m3/h气箱脉冲袋收尘器作为细粉收集设备。这些处理风量在每小时十万立方以上的大型袋收尘器,入口浓度一般为800—1000g/m3,比仅仅承担球磨机通风除尘的普通袋收尘器入口浓度高10一20倍。既要保证这些大型粉磨车间无污染、清洁生产,又要维持高浓度的粉磨物料流程畅通无阻,从技术经济角度分析,只有袋收尘器才是最佳的选择。
  2.4优化颗粒组成与提高水泥早期强度
  有一些企业反映,圈流粉磨系统生产的水泥没有开流磨机生产的水泥早期强度高,于是纷纷把高产的圈流粉磨改成为低产的开流磨。如果认真仔细地分析其原因,其实是一个水泥颗粒组成是否合理的问题。业内专家研究结果表明,水泥强度的高低主要取决于其颗粒组成中3~30um颗粒含量的多少;而早期强度的大小,又主要来自于5um以下的颗粒含量。在开流粉磨过程中,尤其是开路长磨,物料在磨内停留时间较长,出磨水泥颗粒中粒径分布比较宽、微细粉含量高且以5um以下的颗粒居多,以它直接作为成品,自然早期强度发挥较快,但后期强度增进率一般不高。由于开流磨容易产生过粉磨现象、粉磨效率受到影响,同规格的开流球磨机比圈流磨机台时产量低30%左右。所以,目前国内水泥厂采用圈流粉磨系统的占绝大多数。
  物料在圈流磨机内停留时间短,且出磨物料必须经过选粉机分选后,细度合格的作为成品,不合格的重新返回磨机再粉磨。问题的主要原因就出现在选粉机上,目前国内水泥厂(尤其是立窑企业)使用的选粉机,大部分是依靠重力或离心力沉降原理来收集成品细粉。从结构性能上讲,它们就很难收下5um以下的颗粒,加上物料在选粉机内停留时间有限,所以成品中微细粉含量不如开流磨多。近年来引进制造的O - Sepa选粉机采用袋收尘器收集细粉,正常工作时,在滤袋表面还附着一层粉尘层,99%以上的微细颗粒都可以收集下来。因而成品水泥的颗粒组成得以改善,早期强度不存在偏低的问题。不同粉磨工艺流程、不同选粉机配置的成品颗粒分析结果列入表1。从粒径分布情况看出,以袋收尘器为细粉收集的O-Sepa选粉机与球磨机组成的闭路系统,水泥成品颗粒组成既不影响早期强度的发挥,又有利于后期强度增进率的提高。
  2.5 实施粗粉细选工艺与提高磨机产量
  在实际生产中,由于选粉机结构性能的限制、以及粉磨系统工艺参数控制等原因,选粉效率达不到100%,一般维持在65~85%之间。也就是说,粗粉回料中总有15%以上的合格细粉,被返回磨机重新粉磨。这不仅浪费了能源,同时细粉还会缓解研磨体的冲击作用,降低粉磨效率。
  根据颗粒流体力学的基本原理,在一个密闭的容器内,气体通过物料颗粒层,不仅可以把不同颗粒大小的粉状物料,按不同的高度悬浮分离开来;而且,气流可以将这些粉状物料输送到不同的位置。如果是相同粒径大小的粉状物料,随着气流速度的不同,会出现三种不同的气、固混合状态:固定床、流化床和气力输送床。“如果是一群粒径不同的粉状物料,随着气流速度的不同,就会按粒径大小不同,由小到大顺序排列,先后从固定床进入流化床和气力输送床。只要控制好气流速度大小和粉状物料颗粒层的厚度(颗粒层阻力),就可以在流化床与气力输送床之间找到一个合适的范围,实现按粒径大小来进行物料分级的过程。”这就是“粗粉细选”的工艺原理。
  “闭路粉磨系统的粗粉细选工艺”,就是在选粉机的粗粉出口,安装一台小型、简单的气力分级设备,对选粉机的粗粉回料进行再一次地“粗粉细选”,它不但能增加粉磨系统产量,而且还能提高球磨机的粉磨效率。磨尾袋收尘器就是粗粉细选分级机的细粉收集设备,物尽其用、环保节能,不再新增其它设备。一个中2. 2X7m的闭路水泥粉磨系统,可以从分级粗粉回料中再选出2~ 3t/h的细粉,增产带来的经济效益,不到一个月就可以收回全部技术改造投资。
  2.6消除爆炸隐患与取代电收尘器
  在新型干法水泥生产中,煤粉制备是不可缺少的工艺环节。烘干兼粉磨也是常见的节能高产工艺流程。只要与煤粉或可燃气体打交道,就必须注意两个问题:一是自燃;二是爆炸。煤粉在堆积状态下,氧化速度超过散热速度,就会发生自燃现象。煤磨在运转或停转中,系统内某些沉积的煤粉容易发生自燃;当环境温度较低时,若系统温度控制也较低,容易产生结露现象,造成煤粉粘结堵塞,也会引起自燃。另一种是发生爆炸。当煤粉很细时,在悬浮状态下,直接与空气接触,一旦引燃就能迅速发生氧化反应爆炸。根据许多次爆炸事故分析,发生爆炸有三个必须条件:气体混合物中的可燃物浓度达到爆炸的极限;气体混合物中的氧含量达到足以发生爆炸的程度;混合物中的热能(火种)足以引起爆炸。为了实现煤磨的安全生产,首先要防止煤粉在系统各部分积聚;二要利用各种防爆装置。目前,具有防静电和防爆功能的袋收尘器是煤磨通风除尘的唯一选择。
  顺便说一句,随着我国水泥环保标准与国际标准接轨时刻的到来,业内专家已经提出:新型干法回转窑窑尾收尘器也应该淘汰电收尘器,改换为大型防爆耐高温的袋收尘器。以防止窑尾废气中c0超标而停电收尘器,引起的颗粒物超标排放的严重污染。
  3、正确使用袋收尘器的技术要点
  3.1 处理风量、过滤风速、过滤面积
  袋收尘器是利用袋状滤布和过滤的方式来净化含尘弋体的。选择袋收尘器的主要依据,首先是处理风量(处理风量越大,需要收尘器的体积也越大)。满足磨机通风量的要求、系统漏风量和料气比(粉尘浓度)的要求,是决定处理风量大小的前提。磨机的通风量等于磨内通风截面积乘以磨内风速;但在实际生产中,大家习惯用经验办法,按磨机的台时产量(生产能力)来确定配套袋收尘器的处理风量。
  Q= KC Q:处理风量(m3/h)
  C:磨机台时产量(Uh)
  K:经验系数(磨机通风取:500~600m3/t;细粉收集取:1200~1300 m3/t)处理风量、过滤风速、过滤面积三者的数学关系如下:
  Q= 60Su Q:处理风量(m3/h)
  S:过滤面积(m2)
  u:过滤风速( m/min)
  例如:中3xllm闭路生料磨的台时产量为70t/h时,需要通风除尘的处理风量为42000m3/h;如果选择普通的涤纶布袋收尘器,过滤风速应≤0. 7m/min,则该收尘器的过滤面积应不小于1000m2。
  3.2滤布材质选择
  滤布是袋收尘器过滤含尘气体的主要工作部件。水泥工业最常用的滤布主要由有机或无机纤维织物制成。根据目前袋除尘技术的发展,大家按工作原理可以把它们分成两大类:粉尘过滤滤布和表面过滤滤布。前者由于织物纤维的缝隙大于50um,净化过程是以在滤布上的粉尘层过滤为主;而后者在滤布上复有一层薄膜,薄膜上的孔隙仅有3um以下,水泥工业粉尘一般都阻留在薄膜上,净化过程是以表面过滤为主,接近于零排放。在水泥环保标准与国际接轨的今天,它具有越来越多的用武之地。因为后者价格是前者的5~10倍,水泥环保市场现在还没有完全接受。粉尘过滤滤布价格便宜、品种齐全,是目前水泥行业普遍选用的袋收尘器的材料。
  由于滤布的选择需要考虑含尘气体的物理、化学性质、气体温度、湿度、含尘浓度、粉尘颗粒大小及可燃性、腐蚀性等影响因素,所以正确选择滤布是使用好袋收尘器的关键。一般来说,对于球唐机、破碎机、包装机等通风除尘设备的常温无腐蚀的含尘气体,选用有机材料纤维织物的滤布,如:涤纶类合成纤维纺织品及针刺毡等;针刺毡滤料是以针刺法而成型的一种新型纤维织物滤布。它的过滤单元呈单纤维状态,是一种三维微孔结构的滤布,含尘气体通过时呈层流状态,在高过滤风速的情况下,也能够得到较小的通风阻力。与普通织布比较,该滤布的孔隙形态不同。织布主要是靠经纬线交错所构成的孔隙作为过滤之用,这些孔隙还不到整个织布体积的一半;而针刺毡是由单纤维络合交错的纤维空隙作为过滤的细孔,这些细孔在毡的整个体积内所占比例相当大,一般为70~90%;在布重和厚度相同的情况下,用于过滤的细孔,针刺毡是普通织布的1.4倍。
  因此,透气性好,清灰容易,过滤风速也可以提高,单位面积的处理风量大。在相同处理风量的条件下,滤布所允许的过滤风速决定了过滤面积的大小和袋收尘器的体积。普通合成纤维织物滤料的过滤风速一般应≤0.5 m/min,而针刺毡滤料可以达到0.8~1.0n/min;因此,利用针刺毡滤料制成的袋收尘器,体积往往小于前两种滤料制成的袋收尘器,但是,由于针刺毡滤料制造工艺复杂,滤布及其除尘设备价格却要略高一些。对于立窑、回转窑、烘干机、冷却机等热工设备的高温腐蚀性含尘气体,要选择玻璃纤维材质的纺织品、膨体纱、针刺毡滤布。玻璃纤维滤布具有耐高温、耐腐蚀、结构紧密、尺寸稳定、粉尘易剥离、过滤效果好等特点,是用于高温烟气净化的理想过滤材料。
  近年来,滤布、滤料的发展呈多样性,高分子塑料烧结膜滤料,高分子材料涂膜工艺取得了较大的进展,如纺粘长纤维PSU烧结膜滤料,纺粘长纤维PTFE复膜滤料,具有表面光滑,疏水、不粘灰,滤材材质坚固,钢性强度大,适合高温、高湿、高粘性粉尘、高浓度粉尘的工业烟尘净化,透气度50一60m3/cm2·s,长久使用温度300℃,超过一般常用的玻纤袋的长久使用温度。
  4、结语
  一百多年前,袋收尘器就应用于工业生产,由于它除尘性能优异、维护方便,其应用领域越来越扩大。目前在高浓度、高温含尘气体的净化、超细粉的收集、有害气体与物质的分离等方面取得了可喜的成果。在过滤机理、滤布材质、结构性能、清灰方式等改进研究上,也都有突破性的进展。袋收尘器是大家信赖的环保设备,在水泥工业生产和环境保护中将发挥更大的作用。
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