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袋式除尘器在水泥行业的应用与发展

上传：55318 来源： [2008年1月10日]

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    近年来，水泥工业的发展速度惊人，2007年我国水泥总产量预计将达到14亿吨。在水泥行业发展的同时，国家也在节能环保方面下功夫。过去，我国水泥工业的粉尘、烟尘年排放量高达1200万吨以上，尤其是立窑水泥，生产工艺相对落后，以资源浪费、高能耗、高污染为代价，立窑的粉尘排放量占水泥工业粉尘排放量的90%以上，粉尘散失量占总产量的3.5%，给环境保护和资源、能源的合理利用及可持续发展，带来巨大压力。为此，我国下决心淘汰立窑小水泥，进行水泥工业结构调整，“上大改小”。现今，水泥工业进行结构调整、污染治理，已经取得了较好的成果，粉尘排放量也有较大地下降，但是水泥工业控制粉尘、烟尘污染仍然任重道远。
    袋式除尘器在水泥工业的应用水泥生产企业的尘源点非常多，破碎机、磨机、高效选粉机、输送带、料仓、库顶、库底、包装系统、烘干机、烘干磨、煤磨、冷却机，立窑、回转窑及窑磨一体机等，都产生大量的粉尘和烟尘。过去，水泥生产企业把除尘设备应用于水泥生产线，不是以环境保护为目的，而是出于收集物料、降低消耗、节约成本、兼顾劳动保护的目的。当时使用的除尘设备，除少数回转窑窑尾采用电除尘器外，水泥生产各个尘源点以旋风除尘器、沉降室为主，还采用一些湿法除尘器和颗粒层除尘器。这些除尘器除尘效率低，再加上生产工艺与设备落后，致使水泥工业粉尘散失量占到水泥总产量的7%.我国在20世纪70年代开始采用压缩空气清灰的脉冲袋式除尘器和反吹风袋式除尘器。由于当时脉冲阀质量差、品种少、故障多，滤料的种类少、性能差、寿命短，袋式除尘器在水泥工业的应用受到很大限制。80年代后期，我国引进美国富乐公司的气箱脉冲、大型分室反吹风、富乐单机等袋式除尘器。经过几年的消化吸收，我国水泥企业逐渐接受和采用袋式除尘器。与此同时，国内的工程技术人员开拓创新，研发了立窑、烘干机专用袋式除尘器和煤磨袋式收尘器。这些袋式除尘器的除尘效率都很高，基本在99.9%以上，使水泥生产企业的尘源点排放浓度降到100mg/Nm3以下，水泥工业粉尘散失量占水泥总产量的比例下降到3.5%左右。
    90年代，我国袋式除尘行业已完成对美国富乐袋式除尘技术的转化工作，并在此基础上进行了不少修改和完善。国内自己研制的立窑、烘干机玻纤袋式除尘器和煤磨袋式收尘器日趋成熟、稳定，应用越来越广泛。长袋低压脉冲除尘器和其他脉冲喷吹的袋式除尘器在水泥工业各种磨机、立窑、回转窑上也逐渐推广应用。
    袋式除尘器的要害在于清灰，清灰效果决定着袋式除尘设备及整个系统的成败，因此以强力清灰为特征的脉冲袋式除尘器成为首选的设备。以长袋低压脉冲袋式除尘器为代表的新一代脉冲袋式除尘技术完全克服了传统脉冲除尘的缺点，而其清灰能力强的优势更为突出，具有滤袋更长（6m或更长）、占地面积小、设备阻力小、清灰所需气源压力低、能源少，工作可靠、维修工作量小等优点，杜绝了弱清灰类袋式除尘器普遍存在阻力过高的现象。袋式除尘器的除尘效率进一步提高，排放浓度低于50mg/Nm3已是普遍现象，低于10mg/Nm3也非罕见。这主要是因为主机的滤袋接口技术有了长足进步。过去采取绑扎或螺栓压紧的固袋方式，滤袋接口存在泄漏，往往使除尘器的除尘效率同滤料相差1~2个数量级。新的固定方式是严格控制花板的袋孔及袋口的加工尺寸，依靠弹性元件使袋口外侧的凹槽嵌入袋孔内，两者公差配合，密封性好，从而消除了接口处的泄漏。脉冲袋式除尘器大型化的趋势明显，性能达到国际先进水平，5000t/d水泥生产线窑尾处理烟气量每小时100万立方米左右，10000t/d水泥生产线窑尾烟气量每小时172万立方米左右。袋式除尘器在适应高含尘浓度方面实现突破，能够直接处理含尘浓度高达1400g/m3的气体，比以往提高数十倍，并能达标排放。因此，许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺，而以一级袋式收尘取代，经济效益显著，并大幅度减少环境污染。袋式除尘器各主要部件的质量提高，脉冲阀制作更加精良，膜片和电磁阀使用寿命成倍延长；袋笼均是专机制作，质量达到或接近国外先进水平。袋式除尘器的自动控制已普遍采用PLC机，工控机（IPC）也已进入这一领域。中、小型设备多采用单片机或集成电路为核心的控制技术；耐高温滤料多样化，P84、玻纤薄膜滤料在回转窑窑尾袋式除尘器上应用越来越多。针刺毡的应用更为广泛，其后处理技术多样化，原来较少应用的防油、防水、阻燃、抗水解等处理日渐普遍，使滤料能适应多种复杂环境。
    表面过滤材料的出现和应用，使袋式除尘过滤的机理有所变化。它对微细粉尘有更高的捕集率，并将粉尘阻留于滤料表面，容易剥离，使设备阻力降低。滤袋的制作更加规范，一些企业引进先进设备和技术，滤袋的制作质量达到或接近国际先进水平。上世纪90年代以来，袋式除尘技术在上述方面有了长足的进步，在技术性能和产品质量方面与国外发达国家相差无几，进一步减少了水泥工业排出的污染物，使粉尘散失量下降到现在的1.7%左右。
    水泥生产企业对大气环境的污染，70%来自窑头、窑尾，现在采用袋式除尘器除尘、脱硫越来越多，一般都采用分室吹风和脉冲喷吹2种袋式除尘器，以5000t/d生产线为例，列表加以比较（见下表）。通过技术经济比较，应该选择脉冲袋式除尘器，这也是国内外袋式除尘技术发展的方向。
    袋式除尘器在水泥工业的发展趋势随着新型干法技术的推广应用，预计2015年立窑将基本退出我国水泥工业舞台。新型干法水泥生产线工艺先进、设备优良、企业规模比较大，有利于对烟尘、粉尘的控制。新修订的国家标准GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的烟尘排放浓度从过去的100mg/m3变成50mg/m3.有的城市和地区的标准严于国家标准，浓度为30mg/m3，甚至10mg/m3.同时，国家环保总局还在全国各省、市逐步推行在大、中型水泥生产线安装在线监测仪器，随时监控烟尘、粉尘的排放。因此，袋式除尘行业应该抓住水泥工业的这一发展机遇，在抓紧对中、小型水泥企业，立窑企业的治理，使其能达标排放的同时，重点抓对新型干法水泥生产线和PC窑、窑头、窑尾的袋式除尘工程的推广和应用。国外发达国家的水泥生产线绝大部分都采用袋式除尘器，窑头、窑尾也大都采用袋式除尘器。德国水泥90%的废气是通过袋式除尘器净化的，这使其水泥粉尘的散失量小于其产量的0.05%，很好的保护了当地的大气环境。
    近年来，我国在新型干法生产线窑头、窑尾采用袋式除尘器的企业越来越多。都江堰拉法基公司3300t/d水泥生产线，全部采用中材环保公司生产的袋式除尘器，窑头、窑尾采用分室反吹风袋式除尘器。同时，合肥水泥研究设计院出口到巴基斯坦的3200t/d窑尾采用了CXS（Ⅱ）1100-2×10（F）反吹风袋式除尘器，河南中材环保公司出口沙特阿拉伯5000t/d和浙江洁华环保科技股份有限公司出口阿联酋10000t/d水泥生产线全部采用袋式除尘器，包括窑头、窑尾的脉冲袋式除尘器。
    这充分说明了PC窑、窑头、窑尾除尘的趋势是采用袋式除尘器，并愈益趋于大型化。根据几个项目的监测，安装在窑尾的袋式除尘器不但能除尘还能脱硫。
    现在不少窑头、窑尾的电除尘器达不到新的排放标准，需要重新改造成袋式除尘器，下面试举一例供读者参考。
    北京琉璃水泥厂2000t/d水泥生产线窑尾电除尘改袋式除尘器。处理烟气量420000m3/h，入口粉尘浓度小于100g/m3，烟气温度正常，为100℃~150℃，最高为260℃（瞬时300℃），采用行喷脉冲结构，充分利用原电除尘器的壳体，既降低改造费用，又缩短了改造工期。过滤风速为0.98m/min，滤袋材质采用玻纤薄膜滤料，除尘器阻力小于1100Pa，出口排放浓度小于10mg/m3.天津水泥工业设计研究院仅用了18天就完成了改造工程，改造后系统产量提高到了2400t/d.此次改造效果非常好，同时还提高了窑的产量。
    此外，袋式除尘器的关键是滤料，滤料的性能和寿命非常重要。从国内这几年的应用情况来看，滤料的性能和寿命都能满足PC窑用户的要求，但价格却太高，尤其是从美国进口的玻纤薄膜滤料和从欧洲进口的P84滤料，价位都很高，并且用的数量也很多，1台袋式除尘器一用就是l万到2万平方米，价值数百万元。这对袋式除尘器在水泥工业PC窑的应用推广十分不利。因此滤料必须国产化，降低滤料成本。事实上现在国产的玻纤覆膜滤料、P84针刺毡、氟美斯针刺毡都已开发出来，并在国内好几台窑尾袋式除尘器上应用，已达2年以上，效果较好。下一步，还需深入做工作，让国产滤料能在PC窑、窑头、窑尾袋式除尘器上普遍推广应用，逐步取代进口滤料。到那时，袋式除尘器在水泥工业的应用将更加普遍，水泥工业的粉尘散失量将下降到水泥总产量的0.5％以下，水泥工业的烟尘、粉尘年排放将下降数百万吨。让我国袋式除尘行业和水泥工业携起手来，共同努力，为保护我国的环境做出更大的贡献。

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