6 环保设备
6.1 袋收尘器
◎维护要求
（1）开机前应检查全部气路系统、清灰系统和输排灰系统，关闭人孔门并密封；接通压缩气源、控制电源，启动清灰系统，启动输排灰和锁风装置及必要的加热装置。
（2）确保清灰用压缩空气质量。清洁、干燥、无油水，喷吹压力稳定。
（3）对脉冲阀工作状态严格监控，及时更换无效的脉冲阀。
（4）严防冷空气进入使局部结露腐蚀，必须严禁人孔门、盖板漏风、漏水等。
（5）检查系统各阀门工作状态正常，尤其卸灰锁风阀不能停止工作。
（6）润滑各输排灰机械装置，严格按规定进行。
（7）检查校准各检测仪表，尤其是压差计，对有粉尘排放处，及时查找原因排除。
（8）停车后，应将冷却水和压缩空气冷凝水排除干净；切断配电柜和控制柜电源；长时间停车应取下滤袋。
◎收尘节能
特别是大型袋收尘，欲降低其自身能耗，主要有以下措施。
（1）合理选择过滤风速。过滤风速过低时，同等过滤面积所能处理风量会小，即收尘器体积要大，袋子数量多。但过滤风速过高时，不仅对滤袋磨损加快，要选用高质量滤袋，增加成本；而且增加系统阻力，消耗更多能量，故以过滤风速1m/s为宜。
（2）清灰间隔时间适宜。清灰压力过高及频率过大，会消耗更多压缩空气，威胁滤袋寿命，应以达到收尘效果追求最低耗气量，操作中应观察收尘器进出口压差，以小而稳定为宜。
（3）减小进入的烟气含尘量。当进入收尘系统的烟气粉尘浓度过高时，收尘器工作负荷加大，势必要求清灰频率及清灰风压增大，增加耗能。
（4）烟气温度不能过高。当排出废气温度提高时，尤其是生料磨或煤磨停车时。此时窑废气体积增加，不仅处理废气量加大，且排风机电耗增加。废气温度在110～120℃间为宜。
（5）降低系统漏风。采用内换袋结构，使人孔门及灰斗底部锁风阀密闭（见下款）。
（6）尽量减小系统结构阻力，不论是风道连接，还是阀口变径都要减小弯头及管道阻力。注意每个气室阀门的关、开程序要正确。
上述措施表明：提高收尘效率与耗能两者并非不可统一，只要重视降耗，提高收尘效率及配件寿命并非难事。为节能，应选用引射式脉冲袋收尘器（见第3篇6.1节和文献［5］）。
◎漏风分析与防范
漏风率是反映除尘装备整体性能的重要指标，一般不应大于3%。主要漏风部位是顶部人孔门、反吹风阀门、下游卸灰和回灰设备、壳体漏焊等处。漏风不仅影响窑系统有效风量，清灰时设备冒灰，且增加运行阻力，还会增加设备内壁结露，易形成糊袋、设备锈蚀。
为防范漏风，在设计与安装中，要确保壳体有足够强度与刚度，优化安装程序，消减累计误差，让焊接中少产生变形及应力；做好人孔门、反吹风阀门及系统下料器及与输送设备连接管道及检查门等处的密封；对脉冲喷吹压力要适当，过大压力清灰，不仅滤袋易坏，而且自身就是增大漏风。
◎阻力影响因素
袋收尘阻力的高低直接影响除尘效率及风机能耗，也影响系统的生产能力及设备自身寿命。它由机械阻力和过滤阻力组成，一般对过滤阻力重视，对滤袋质量及清灰效果关心，而忽视设计与订购配件所决定的机械阻力。作为收尘器整体阻力，应控制在1200Pa以内。
机械阻力包括：结构阻力指进出风道截面尺寸（风速高、阻力大，8～10m/s为宜）、风室数量、均风装置及锁风、检修门密封（不漏风）和设备保温；进气形式有下进风与侧进风两种，后者阻力小、效率高；清灰气动元件阻力，即脉冲阀和进、出气阀门气缸的阻力大小。
过滤阻力包括：过滤风速，允许高风速时阻力大，滤袋磨损快，但节约空间与滤料。针对不对粉尘特性及滤料特性，确定风速允许范围。粉尘特性主要是浓度（通过预收尘降低）、粒度（细粉阻力大）与湿度（湿粉阻力大）；滤料特性是指透气性大小，与粉尘粘接性，好的阻力小，但排放浓度易高。应选覆膜、超细纤维、高密面层滤料。清灰效果，主要依靠合理的电气控制装置，使阻力降低。它包括清灰顺序、清灰周期（取决于脉冲宽度和脉冲间隔时间）、喷吹压力（在线或离线）的合理组合（见第3篇6.1节“整机优化设计”款）。
◎降低阻力的维护
（1）正确调节电气控制装置。出厂时均设定了脉冲阀的开启时间、间隔时间，电磁阀的关闭时间及间隔时间等，但在生产中均需根据烟气粉尘浓度、压缩空气压力、滤袋材质、清灰效果及脉冲阀性能等条件，进行必要调节。就以喷吹间隔时间为例，出厂时均设置为5s，但可在2～30s间调整。所以，需对每台收尘器逐台调整，以达到消耗最少压缩风量、维持系统最低压差的节能效果。
（2）稳定压缩空气压力在0.2～0.4MPa范围内的定值上，既保证清灰质量，又不浪费能耗、提高滤袋寿命，保证压缩风质量。清灰顺序逐室进行，但每个袋室都应采用间隔喷吹，确保气包补气及时。
（3）要定期检查更换配件质量，当脉冲阀膜片老化或磨损时，不但浪费风源，还会影响喷吹效果；若控制脉冲阀的电磁阀不工作，或长时间得电不断开，都会导致清灰异常，甚至气包及储气罐压力为零；出气口阀故障时，阀板密封不严，引起二次扬尘，阻力增大；气缸电磁阀动作故障或限位失灵，则该过滤室无法有效清灰。
◎气箱收尘故障
（1）阻力过大。一是因为多个气箱室打不开，或是气缸压力过低，或是将“开”与“关”装反，造成应有的过滤面积减少；二是滤袋积灰过多，未清干净，当尝试增大用风时，清灰周期相对太长，再加之风压不足，新收尘器最初的调试，主要关注此现象。
（2）结露糊袋（见下款）。
（3）排放超标。滤袋口与花板孔的配合不严；风道内导流板与两侧板的焊缝有孔洞或开裂；滤袋上有孔洞或撕裂，或质量欠佳。
（4）内部构件严重锈蚀。因烟气中SO2高、水分高，且烟气温度过低形成酸腐蚀，或有漏风使冷空气进入，结露锈蚀。为此，新设备要选择耐腐蚀的沥青漆或耐高温的耐温漆，袋笼要采用喷塑加工。凡所有防结露糊袋的措施都有利于防腐。
（5）集灰斗堆料或堵塞。当除尘器进出口压差过大时，应及时检查灰斗回转下料器及各灰斗温度，温度偏低时要检查下料器是否堵塞、灰斗内是否有结壁现象，并及时敲打，对于煤粉收尘，必要时要停机断电，打开小检修门清料。
在灰斗内加装均风板（图1.6.1），每个室灰斗采用分布叶片，实现一次均风，保证含尘气体均衡进入各个滤袋，并让大颗粒下降到灰斗；在内加装4条L形均风板和2条I型均风板，使气流向下流动达到最小限度，并有一组叶片使气流向上流向过滤区域，达到二次均风的目的。
图1.6.1 灰斗均风板一、二次均风示意图（单位：mm）
◎结露防治
结露是袋收尘运行的大敌，不仅易使滤袋堵塞，收尘器壳体腐蚀，而且大多数滤料会与水反应而水解，降低寿命。因此，收尘必须避免气体中水汽析出饱和水凝为水滴。
（1）控制烟气露点温度。控制首要条件是掌握变化中的露点：在大型收尘器上应装设露点仪随时监测；或用相对湿度仪检测相对湿度计算；或测得气体湿含量查表；还可巡检过滤室内壁有无水滴，卸出灰尘是否结块等症状，确定结露与否。应严格控制烟气温度高于露点30℃以上，凡小于此差值，就要找出改善烟气温度的措施。通过自控装置正确调节烟气温度，且进、出热电偶安装位置正确后，可降低袋收尘所选安全系数。
为降低除尘器的漏风率，除加强密封措施外，除尘器不要在高负压状态下运行，设计零压面应选于除尘器中部；除尘器保温层外应使用薄铝板或彩钢板，进出口温差应小于30℃，必要时增设加热器，或蒸汽加热管；尽量减少主机开停次数，即使欲停车时，对除尘器也应有必要的保温措施，排灰装置也应待积灰排尽后再停。
（2）减少烟气含水量。工艺上要尽量少的引入水分，减少增湿用水量；点火阶段，用油烘窑时，废气应从点火烟囱排出；对压缩空气中的含水量应严格控制，不仅对过滤器的三元件随时保证有效，而且有必要在管道中装设单独的干燥器，必要时，将冷冻式及吸附式干燥器组合使用。
为减少结露，应选用引射式脉冲袋收尘器（见第3篇6.1节“引射式清灰”款）。
◎烘干收尘维护
当发现矿渣立磨运转数月后压头变大时，应考虑废气水汽与烘干热源中气体腐蚀性，已使袋笼与滤袋粘在一起的可能，尤其周边袋笼更为严重。因此，应选用防腐有机硅涂料的袋笼，并重视除尘器的保温层要有足够厚度，防止结露。同时，提升阀密封圈及压盖密封条都应使用耐150℃的密封材料，并定期检查更换已损坏的密封件。
凡有加热设备的袋除尘器，都应在开机前2～4h开启加热器，停机后也不能立即停止，在完成清灰并排空灰斗后，再停电加热。
巡检中应注意保温完整，消除漏风；且要稳定烘干温度等参数。
◎清灰系统短路检测
对大型袋除尘器，都有上百个清灰阀，每个点都会成为电气短路点，逐个查找不但要花费大量时间与人力，而且不及时，影响排放浓度达标，造成除尘器停机。
为了能迅速排除电气短路故障，大型袋除尘器应当配置短路故障检测装置，通过增加检测电路、软件编程和触摸屏组态，便可实现对故障点的自动检测、锁存、报警和查询等功能，以便在上百个清灰阀与提升阀运行中，迅速确定其中的短路故障点，降低了对操作工的专业技术要求，缩短了排除时间。该检测装置对PLC输出点只需将原来的EM222换成EM223，并增加少量快速熔断器和中间继电器，不改变原控制柜尺寸、布线与接线方式。只要某组脉冲发生短路故障，相应的快速熔断器熔断，检测继电器失电，将继电器常闭触点作为检测信号送PLC锁存后，显示到组态的触摸屏中，并借助通信模块或硬接点将此故障送中控显示。该装置成本不高，但提高收尘效率显著。
◎煤粉袋收尘防爆（见第1篇2.4节）
◎袋收尘温度检测（见第1篇10.2.1节）
◎袋收尘压力检测安装要求（见第2篇10.3节“压力检测安装”款）
◎除尘器电控设计要求（见第3篇11.1.4节“电控设计要求”款）
◎用DCS直控袋收尘（见第1篇11.2节“DCS取代PLC案例”款）
6.1.1 滤袋滤料
◎延长滤袋寿命
滤袋寿命不仅直接影响成本，而且也会影响能耗及收尘效果。
（1）根据工艺要求，选择合适过滤风速和介质温度的滤袋材质。
（2）防止机械磨损。袋笼上不能有任何毛刺、飞溅等不光滑物磨损滤袋，表面有防腐有机硅处理，上部不要加保护套；尺寸与袋笼配合不能过松；滤袋间距及与壳体边距不能过小，应取0.5倍袋径，最小不能低于40mm及100mm。
（3）减少气流磨损。掌握合理气流风速，风速越高阻力越大，磨损越快，且气流分布均匀；脉冲阀工作压力不能大于0.35MPa，对于颗粒较粗、水分较低的粉尘，压力还应低些；喷吹管和滤袋保持同心；灰斗进风时，应采用侧向进风；喷吹管喷吹口直径应均匀；对窑尾袋收尘，建议使用集束喷头的低压喷吹系统，比文丘里管要减少阻力。
（4）保证系统工况稳定。废气温度要恒定，过低会产生结露，过高会烧毁滤袋。
（5）清灰振打频率与振打持续时间设置适当。不应过密、过长，很多企业安装使用后，从未按实际需要调整过，不但浪费压缩风源，而且滤袋也磨损过快。
（6）压缩空气质量必须洁净。避免造成袋笼因空气含水而易腐蚀，减压阀与脉冲阀膜片被污染损坏，滤袋被糊等恶果。
（7）投产时，新袋应预涂生料粉。防止点火时油烟黏附难以清除，增大滤袋阻力。
如发现破损部位均在距袋口20～40cm处，且磨损来自内部时，若不能及时换袋，可在布袋内增加用普通白铁皮制作的护套，此办法简单且成本低。并控制系统进出口压差及反吹压缩空气压力，适当加长喷吹脉宽（250ms），均可减少磨损。
◎及时发现破袋
当发现袋收尘不连续性冒灰时，多为袋子破损，及时发现处理至关重要，不仅满足环保要求，而且是提升缸活塞杆及风机叶片不受粉尘粘结、减少袋子损失的条件。人们习惯通过袋收尘前后压差变化判断破袋，即压差变小表明有破袋，或观察排放冒灰规律。但这类方法灵敏度差、滞后误时。现推荐利用摩擦起电原理，制作摩擦电粉尘监测设备，用探针与附近尘粒之间有摩擦电荷形成的电流，通过监测并记录、放大，再转到除尘器监控系统平台上，根据显示波形，就能为维护人员指明破袋具体位置，予以更换。
6.1.2 电磁脉冲阀
◎维护条件
（1）脉冲阀要防雨防晒，保护电缆及膜片不易老化，需加装顶棚。
（2）选用需要清灰压力低、清灰周期较长的滤袋。
（3）压缩空气气源应保持洁净，不能有水油及杂物。
◎动作不灵活的原因
导致脉冲阀动作不灵活的原因：安装过程未对压缩空气管道除锈、除渣处理，在与用气设备连接之前，也未对管道内部清吹，压缩空气管道内的遗留杂物被风带入阀体，致使阀芯卡死而无法工作。因此，当发现脉冲阀通、断电正常，却不能工作时，应逐个对其阀体进行解体清洗，并在脉冲阀的气源前增加油水分离器，便可恢复正常工作。
新安装或维修后的脉冲阀，在与高压气管道连接前，要先对高压气管清吹，将管道内的焊渣等杂物吹净，否则它们会堵住脉冲阀，使脉冲阀漏气、储气罐没有压力等。如有此现象，必须打开所有脉冲阀，对阀体内及膜片上的焊渣、锈片仔细清理。
6.2 电收尘器
◎维护要求
（1）稳定生产工艺与操作，尤其要重视原燃料稳定，防止大的波动。
（2）保持烟气是以正态均布气流进入电场，对均布板的堵塞或冲刷损坏要及时处理，确保阻流板、折流板完好；避免各种导致旁路窜风的可能；不能随意在壳体、灰斗处开孔，严禁漏风，尤其要注意排灰处漏风所造成的二次扬尘。
（3）确保极板清灰功能完好，振打机构健全有效。防止极板出现“包灰”。
（4）严格满足高压电源技术性能要求，防止发生电流、电压同时从近额定值瞬间衰落一半的“落电流”。做到上述要求，其收尘效果不会比袋收尘差。
（5）做好升压试验与启停。在升压试验中，当第一个电场升压正常并稳定后，才可试验第二电场，并不关闭第一电场，全部电场升压完成后，应启动全部振打装置，此时电场的二次电压、电流应没有变化。停机时，应先停止向电场供电，再切断主回路和控制回路电源；若停机时间超过24h，应切断电加热器电源。
◎电石渣配料收尘维护
电石渣配料入收尘器的废气温度比石灰石配料要低10℃，而露点要高出10℃以上，烟气湿度为30%～40%，且有较高腐蚀性；又由于粉尘粘附性大，且粒度超细，很易使袋子堵塞或表面严重结板。此时，用电收尘的条件要优于袋收尘。但除设计时要重视对灰斗及排灰系统的要求外，操作中也要符合下述要求：启动前要提前加热灰斗上的加热器；运行中不能随意漏入冷空气；停窑后，仍要继续运行振打器；关注灰斗温度，不能低于露点温度；重视灰斗的高料位报警，及时处理过多存料。
◎二次电压闪络
（1）收尘极板变形，两极间局部距离过小。
（2）有杂物挂在收尘器极板和电晕极上，造成短路。
（3）保温箱或绝缘室温度不够，绝缘套管内壁受潮漏电。
（4）电晕极振动装置绝缘套管受潮积灰造成漏电。
（5）保温箱内出现正压，含湿烟气从电晕极支承绝缘套管内排出。
（6）电缆击穿或漏电。
◎故障成因
（1）当电收尘壳体与管道连接法兰及检查门处都有明显漏风时，不仅影响收尘效率，灰斗内也易存灰，回转下料器卡死，而且收尘器壳体振动严重。
（2）阴极线断裂和松弛，电场短路。阴极大型化后，制造、运输及安装中难免有变形，因此除安装前矫正外，改进阴极线安装原有程序，在安装张紧后先不要点焊，而是检查刚装完的前几根张紧程度保持均匀后，才对前根阴极点焊。以每个小框架为单位调整好。
（3）收尘灰输送装置故障，FU链条断，电机虽转，但灰斗积灰，造成电场短路。
（4）雨雪后高压室出现“爬电”现象。如除尘器顶部选材尺寸偏小，施工与巡检人员踩踏会变形，使之雨雪后，积水渗漏进电场。
6.3 增湿装备
◎优化控制系统
增湿塔运行中会发生如下情况，都需要及时反馈并控制，否则不仅影响收尘效率，而且不利于工艺状态稳定。
（1）在工况正常时，要设定安全模式下的流量最大值，当出口温度不正确时，系统可自动切换到安全水量控制。避免增湿出口温度失灵时（如变送器故障、遇干扰或超量程及热电偶损坏等情况），对增湿水量失控。
（2）当工作水泵收到变频器或配电回路故障信号，或电动机电流、绕组温度及轴承温度高高限时，均需自动切入备用泵。但程序设计应有2s以上延时，或超过高高限才能切换。
（3）当喷嘴部分堵塞时，泵的变频转速并未改变，但实际流量已经减少10%以上，压力比正常值高出30%以上，系统应发出“喷嘴可能部分堵塞”的信息，要求现场人员检查清理。当喷嘴完全堵塞时，持续1s流量值低于1L/min，压力增加50%以上，泵应联锁停止，并发出报警信号。
（4）当水池缺水时，水池的液位计报警，告知现场人员处理。
◎维护增湿水质
增湿塔因使用雾化喷头，再加之喷头工作环境温度在300℃以上，故对水质要求严格。为防止水硬度过高产生结垢、堵塞喷嘴。建议用软化处理的生活用水作为补水水源，并在喷水泵前设置不小于30目的过滤装置。
6.4 消声装备
◎噪声治理
（1）设置隔声挡墙，封闭噪声源设备。如在厂区墙上设置比墙高5m的声屏障，让受噪声干扰地区处于屏障背后的声影区；对磨机、风机设置隔声罩或将厂房整体用隔声墙封闭，大门、窗户使用隔声门、隔声窗；操作室设立隔声间，顶棚及四壁采用吸声和隔声材料，减少声波反射次数，降低声波的叠加效应。
（2）降低声源能量浪费。风机出口管道与烟囱的夹角由90°改为45°，以降低此处湍流引起的振动噪声；在风机、空压机等设备出口管道上加装阻抗消声器，并加大消声器内部空间，外壳设计人孔，运转一段时间后要及时清理积灰，切忌消声棉覆盖的孔板小孔被粉尘堵死；购置噪声低的设备，在设备机组与基础间安装减振器。
（3）重视物料溜子设计。减少物料对设备壳体的碰撞。如皮带机转运站不可落差过高，且用橡胶垫作缓冲；对于大角度溜子，可做成阶梯溜子。
（4）加大厂区绿化带建设。
（5）短时间进入高噪声环境中工作，应佩戴耳塞。
6.5 脱硝设备
◎烧成脱硝得与失
到2015年，以水泥总量为22亿吨，熟料用量64%计，全部为新型干法窑生产，熟料产量14.08亿吨，当NOx排放量从800mg/m3降至400mg/m3时，全年全国减排总量为104.74万吨/年，比2011年降低68.94万吨/年；每年为减排总量100.34万吨时，脱硝耗氨总量为41.50万吨，占全国2011年氨产量5364.1万吨的0.77%，该耗氨量已扣除从窑煅烧采取的措施减少10%排放量，也包括逃逸量及生产输送损失量5.73万吨，该值对氨的产销平衡影响不大；但为多生产该量的氨，又要增加电耗及煤耗（1.3t标准煤/tNH3；1280kW·h/tNH3），折合每年多排NOx86.58t；水泥企业为脱硝需要增加电耗0.65亿千瓦·时/年，加上氨生产用电为5.30亿千瓦·时/年，这些电又要增加氨排放量459.8t/年；这些25%浓度的氨水运距按100km计，所用柴油增加的NOx年排量为188.7t/年；基建投资老线按500万元，新线按800万元计，包括运行费用2.95元/t。实际运行综合增加总成本达5元/t以上，该计算未考虑窑为脱硝将增加煅烧煤耗而增加的脱硝量，也未考虑脱硝过程中氨的逃逸量。因此，水泥脱硝应首先从降低NOx生成量着手。然而，目前这方面潜力虽大，却努力很少。
◎SNCR脱硝故障
（1）NOx排放浓度超标有两种原因。或是因煅烧系统不正常，NOx排放过高，氨水流量已达设定值，此时只能降低窑的生产量或烧成温度；或是因喷枪套管堵塞，氨水无法喷入，此时只有取出喷枪，清理套管内结皮后再插入。
（2）氨水输送管道结晶堵塞。氨水在-20℃或含有杂质时，都会发生结晶，此时除用水清洗结晶外，应规定在氨水泵停止运行时，全开泵旁回流阀、DDM柜气动调节阀旁路及气动球阀，让氨水在重力作用下回流储罐。
（3）喷头气孔及管路被异物堵塞，表现为出口压力异常。检查喷头可将液路关闭，让气路对喷枪头降温；关闭气路拔出喷枪冷却后拆下喷头，拧开两螺栓，检查清洗；安装前要检查螺栓是否松动，且不能损坏石墨密封垫圈。检查管路应停泵，打开回流，放空管道内氨水；检查泵前过滤器，卸下清洗后装上；卸下减压阀，对管路清洗，清出异物后装回。
（4）当流量反馈过小且管路发热时，说明没有氨水通过管路，定子和转子已严重腐蚀，需要将泵拆下，更换损坏部位，并清除杂质。
（5）生料磨停机时氨逃逸值高，从而导致氨水控制量下降，NOx浓度升高。这是因为生料磨运行时，窑废气通过生料磨风管，氨气被管中的水分吸收或漏风冲淡，显示逃逸值不高。为此，修改PLC程序，将生料磨停机时设定氨逃逸值由原8×10-6提高到50×10-6，不影响脱硝要求。
◎降低脱硝成本
（1）当操作参数没有大幅度变化时，突然发现系统氧含量增设，首先要怀疑在线检测设备是否有漏风点，常在取样管连接阀体处有微漏风，导致氧含量增加2%～3%，氨水用量增加0.2～0.5m3/t，折合吨熟料成本多0.65～1.65元/吨。
（2）在DCS系统中直接植入NOx折算后的浓度，并设置高低限报警，确保排放达标，又节约氨水。并定期更换采样过滤器、老化的取样管道、并用标准气体校验、检测监测室内温度。
（3）加强对操作中用风量与用煤量的合理控制培训；用支路上闸阀开启圈数调节脱硝效率，通过试验在不使用氨水时逐渐加大闸阀开启圈数，每加大一圈观察窑工况一小时，发现窑况开始恶化后再减少一圈，以确定闸阀开启的最佳圈数，再投运SNCR系统，效率达65%。
（4）加强对进厂氨水质量管理，储罐上安装液位计，便于清晰观察存量，改进氨水取样检验方法，确保氨水浓度达到合同要求，并逐月盘点核算。