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1、水泥工业袋除尘技术及发展趋势 合肥水泥研究设计院毛志伟侯大刚 中国是最大的发展中国家，水泥产量连续数年居世界第一，但由于水泥工业设备整体较 发达国家相对落后，水泥行业也是我国工业烟尘污染大户。据2 0 0 0 年环境统计报告，我国 水泥行业的烟尘和粉尘( 统称工业颗粒物) 排放量居各工业行业之首，达到8 0 9 万t ，占全 国工业颗粒物排放总量2 0 4 5 万t 的4 0 。其中水泥粉尘排放量为7 6 8 万t ，占全国工业粉尘 总排放量10 9 2 万t 的7 0 。“十五”期间，水泥工业迅猛发展，加重了环保压力。要保证经 济发展的同时环境不恶化，国家继G B4 9 1 5 8 5 、G
2、 B4 9 1 5 - - 1 9 9 6 水泥厂大气污染物排放标 准后，又出台了水泥工业大气污染物排放标准( G B4 9 1 5 - - 2 0 0 4 ) ，更加严格了水泥工 业排放标准，并在多项指标上与发达国家接轨。 严格的技术要求需要优秀的环保设备，彻底治理水泥工业粉尘污染已经进入倒计时。 袋除尘器是一种高效除尘设备，近年来这项技术有较快的发展。以下本文对水泥厂袋除 尘器技术及发展趋势做简要探讨。、 1 袋除尘器的特点 1 1 除尘效率高 袋除尘器利用纤维编制或无纺针刺滤料做为滤袋来捕集含尘气体中的固体颗粒，达到除 尘目的。由于它充分利用空气动力学捕集机理，如惯性撞击、扩散、拦截，静
3、电效应等来捕 集粉尘颗粒，因此有很高的除尘效率，可达9 9 9 9 。对亚微米粒径的超细粉有较高的分级 除尘效率。粉尘排放浓度可达1 0 m g N m 3 以下，甚至1 2 m g N m 3 ，这种近乎零排放的结果是 由袋除尘器的过滤机理决定的。近年来，随着滤料表面覆膜过滤技术的发展，更进一步提高 了袋除尘器高效率、低排放的优势。 1 2 滤料技术 滤料、滤袋做为袋除尘器核心，其技术发展已有半个多世纪。过去，水泥工业袋除尘滤 料选用主要有两大类，常温型与高温型。一般磨机尾气、物料转运、破碎及通风设备均采用 常温型( l0 0 0 横向 3 5 纵向 5 5 表面整理拒水、拒油整理、光面整理
4、 连续工作温度1 3 0 0 c 耐热性 瞬间温度1 5 0 南京金龙水泥有限公司( 也称青龙山水泥厂) 12 0 0 t d 干法生产线全线袋除尘器，1 9 9 7 年 6 月投产至今运行正常。2 0 0 0 年开工建设的四川都江堰拉法基水泥厂也全线采用袋除尘器。 2 0 0 2 年验收监测结果显示，所有除尘器排放浓度均在2 0 m g N m 3 以下。窑尾大布袋除尘器排放 浓度在1 0 m g N m 3 以下，对国家风景区无任何环境污染。表3 为该厂不同扬尘点的滤料选择。 表3 不同工艺段中布袋除尘器的滤料选择 排放浓度过滤风速使用期限 工艺点 滤料选择成本状态备注 ( m g N m
5、 3 ) ( m r n i n ) ( 月) 原料破碎及覆膜涤纶针刺毡2 0 低0 8 1 61 8 3 6与物料种类粒径有关 输送原料烘干覆膜芳纶针刺毡 2 0 由 1 22 4属于中低温工况 覆膜涤纶针刺毡低1 2 1 8 2 4生料输送 生料粉磨系统覆膜诺美克斯 2 0高1 22 4 烘干磨独立除尘器 覆膜玻纤很高0 83 0大布袋除尘器 熟料煅烧 P T F E 玻纤或P I f E 针刺毡2 0很高O 83 0 大布袋除尘器 熟料冷却诺美克斯或P T F E 针刺毡2 0高1 22 4 大布袋除尘器 煤粉磨系统覆膜抗静电针刺毡2 0高1 2 2 4 气箱脉冲 水泥制成系统 覆膜涤纶
6、或芳纶针刺毡2 0 口 1 22 4 单机( 室) 脉冲 水泥包装系统覆膜涤纶针刺毡2 0低1 23 0 1 1 7 1 4 允许人1 3 浓度高 目前袋除尘器在适应高浓度粉尘方面，能够直接处理含尘浓度高达15 0 0 9 ，N m 3 的气体， 不需设前置旋风等预除尘装置，并可长期稳定排放达标。因此，水泥厂一些物料回收系统改 原有二级或多级收尘工艺为一级收尘。这样简化了工艺、降低了能耗甚至降低厂房高度。例 如水泥厂煤粉制备系统，采用高浓度防爆型气箱脉冲袋除尘器，省去了原系统中细粉分离 器。又如水泥磨O s e p a 选粉机系统使用大型脉冲袋除尘器，其人V I 浓度高达12 0 0 9 ，N
7、 m 3 等 等。这种高浓度，高负压操作的袋除尘器在国内水泥行业数十条20 0 0 1 00 0 0 t d 生产线已 经成功应用。 2 袋除尘器在水泥行业应用趋势 2 1 设备大型化发展趋势 我国从1 9 9 9 年开始淘汰“小水泥”，截止2 0 0 1 年，累计关闭淘汰小水泥厂39 4 0 家，压 缩落后生产能力近1 亿t ，基本完成清理整顿任务。在淘汰“小水泥”的同时，国家加快扶 持新型干法水泥生产线的建设。到2 0 0 3 年底，我国已有3 2 0 条新型干法生产线，熟料产量 接近1 8 亿t ，提前实现了“十五”规划提出的到“2 0 0 5 年，新型干法水泥产量占水泥总产 量比重为2
8、 0 ”的目标。 我国新型干法工艺线，从“六五”时期的攻关到“七五”期间的20 0 0 t d 装备的大量引 进，直至最近50 0 0 t d 装备的大量开发，使我国开发大型干法生产线已趋成熟。即国产化率 达到8 5 以上，投资也由过去的吨水泥9 0 0 10 0 0 元逐步降低到目前的5 0 0 6 0 0 元。且运 转率高、投资收益好。浙江去年类似25 0 0 t d 生产线，一年建成，一年就收回成本。目前， 海螺有4 条1 00 0 0 t 、80 0 0 t 投入或即将投入生产，50 0 0 t d 在浙江已建成或在建达2 0 多条， 到2 0 0 4 年底，所有大型干法线达到4 0
9、多条，产量达总产量的3 2 左右。 大型干法生产线的特点是：工艺流程简单，主机单机设备操作要求高，设备可靠性强。 1 9 9 8 年前，全国没有几条40 0 0 t d 以上的单机生产线，而近来不仅50 0 0 t d 、80 0 0 t d 甚至 1 00 0 0 t d 的生产线均已投入生产。这就要求配套的环保设备也要大型化。 同样，由于袋收尘器的滤料、配套件、计算机控制、结构设计等均有了飞速的发展，还 因环保标准的提高，大型干法生产线的窑尾采用袋收尘器的越来越多。 河南南阳航天集团32 0 0 t d 生产线，窑尾采用了C X S ( ) 1 0 0 0 2 7 ( 1 2 ) ，处理风
10、量 为5 6 00 0 0 m 3 h ，过滤风速达0 5 8 m m i n 。 合肥院出口到巴基斯坦L u c k y 水泥厂32 0 0 t d 窑尾采用了C X S ( ) 1 1 0 0 2 1 0 ( F ) 反吹风袋收尘器。 三狮集团50 0 0 t d 生产线窑尾采用了平顶山电收尘器厂生产的R B S H l 2 0 0 2 1 3 袋收尘 器，处理风量达8 5 00 0 0 m 3 h ，过滤面积为3 1Z O O m 2 。 浙江尖峰5 0 0 t d 窑尾采用了浙江海宁的低压长袋收尘器。浙江富阳50 0 0 t d 窑头采用了 合肥院低压长袋脉冲袋收尘器。 山东青州60
11、0 0 t d 窑尾，窑头均采用了合肥院提供的低压长袋脉冲袋收尘器，是国内目 前窑尾、窑头最大的袋收尘器。窑尾处理风量达11 5 万m 3 h 。 1 18 由上可知，在过去2 0 多年来，20 0 0 30 0 0 t d 窑尾采用袋收尘器是凤毛麟角的。而最近 几年随着干法生产线的发展越来越迅速，单机大型化袋收尘器已比比皆是。 由于单机大型设备环保要求的提高，现有些地方自己制定出更严的排放标准。大型环保 设备，无论是袋收尘器还是电收尘器，均是近几年才出现的，不仅处理风量大( 动则上百万 风量) 、人口浓度高、负压大，且排放要求严。如北京地区要求生产厂家，无论是在技术水 平和创新能力、生产装备
12、、管理质量、规模上都要求上一个台阶。那些作坊式的小企业肯定 是要遭淘汰的。 2 2 取代电除尘器的趋势 2 0 世纪9 0 年代初期，袋除尘器在水泥厂应用有大幅度增加的趋势。其品种由占绝对 比例的回转反吹、老式脉冲振打清灰型袋除尘器发展为大型气箱脉冲袋除尘器，回转窑用 大型反吹袋除尘器、煤磨防爆高浓度脉冲袋除尘器及近两年研制开发的低压长袋脉冲大型 除尘器、立窑、烘干机专用抗结露袋除尘器等等。袋除尘器品种日趋齐全，结构不断完 善，性能日趋先进，使用效果诸方面与国外相比已比较接近，有的已经达到国际先进水 平。 袋除尘器在十年内应用猛增的原因是环保标准的不断严格化。1 9 9 6 年国家修订大气 污
13、染控制法，将水泥厂热力设备粉尘排放标准由原1 5 0 m g N m 3 修改为1 0 0 m g N m 3 。2 0 0 4 年 又重新修订了水泥工业大气污染物排放标准，将水泥厂热力设备粉尘排放标准定为 5 0 m g N m 3 。新标准除了提高环保要求，严格排放标准外，还规定了主机设备必须与除尘设备 同步运行，这对于电除尘器是很严厉的挑战。 新标准还要求水泥厂窑头、窑尾必须安装在线连续监测装置( 这在国外已普遍存在) 。 对电除尘器来说，点窑时旁路或事故停机维修就行不通了。 下面例子为水泥厂原来用电除尘器的排放点，现已逐步被袋除尘器所取代。 2 2 1 煤粉制备系统 原有设计中电除尘器
14、基本被高浓度、防燃防爆袋除尘器所取代。袋除尘器用于煤粉捕 集，除了采用第三代防静电滤料外，还在设备结构、泄压装置方面吸取国外设备先进经验制 造出F G M 防爆型气箱脉冲除尘器，在国内10 0 0 50 0 0 t d 生产线广泛使用，工艺采用单风 机，省略了细粉分离器。 2 2 2 水泥磨卜S e p a 选粉机系统 旷S e p a 选粉机是“七五”期间引进日本小野田公司的第三代选粉技术。其产品全部由 系统后面除尘器收集，且采用短流程，其浓度可达10 0 0 13 0 0 m g N m 3 ，为此采用一级收尘 器，既要满足回收全部水泥粉，又要保证排放达标( 即 5 0 m g N m 3
15、 ) 的要求。目前国内水泥 厂设计中均采用大型高浓度气箱脉冲袋除尘器，取代过去选粉系统的电除尘器。如北京昌平 水泥厂、安徽海螺集团下属20 0 0 t d 生产线及粉磨站。 2 2 3 烘干机除尘系统 烘干机除尘器在水泥厂传统设计中选用电除尘较为普通。但由于其烟气含量大，露点在 6 0 以上，当烘干硫铁矿时，烟气中含有S 0 2 酸露点可达1 3 5 以上，烟气温度低于此值时， 会造成电除尘器极板严重腐蚀。另外许多厂烘干机兼烘干煤粉，这又带来燃烧爆炸问题。2 0 世纪9 0 年代，国内研制出L F E F 型与H K D 型烘干机专用玻纤袋除尘器，最近又新推出L M C 1 1 9 型长袋低压
16、脉冲袋除尘器。壳体内加防腐衬料，采用防水性好，再生性强的聚酯短纤维滤 料。 2 2 4 水泥窑尾系统 我国水泥行业窑尾除尘器到目前为止以电除尘器占绝大多数。但就发展观点看，也有被 袋除尘器逐步取代的趋势，主要有以下五点原因。 ( 1 ) 如前文所述，袋除尘器长期稳定高效运行排放浓度可控制在2 5 m g N m 3 以下。 ( 2 ) 袋除尘器出口排放不受入口工况条件变化的影响，如浓度、温度、粒度等变 化。 ( 3 ) 袋除尘器的价格低于三电场电除尘器的价格。 ( 4 ) 降温采用多管空气冷却器或增湿塔不如电除尘器要求严格。 ( 5 ) 袋除尘器能够在线维护。 2 2 5 窑尾篦冷机系统 目前已广泛采用袋除尘器，滤料为耐高温玻纤滤料。 2 2 6 混合流程工况条件下的应用 ( 1 ) 烘干和高浓度工艺流程系统使用，如硅粉磨等系统
