袋除塵技術的發展及國產覆膜濾料的應用

徐濤，費傳軍

根據我國每年的水泥總產量推算，目前每年因生產水泥向大氣排放的各類粉塵達1 000萬噸以上，隨著國家環保政策的要求越來越嚴格，通過水泥生產工藝的改進，袋除塵器及其備品、備件的改善，尤其是國產高效玻纖（復合氈）覆膜濾料的成熟應用，全面使用袋式除塵器可以達到新的環保要求，達到治理水泥工業污染和節能減排的目的。

1 概述

自20世紀70年代開始，我國就針對水泥行業進行了除塵研究，常溫濾料主要由上海紡研所、上海火炬針織廠、撫順工業用布廠等提供，高溫濾料主要由南玻院牽頭，電除塵器由平頂山電除塵器廠提供，袋除塵器由天津院、合肥院、平頂山、朝陽機械承擔，并引進消化吸收美國富樂、德國德魯奇技術。自21世紀以來，袋除塵技術成熟，市場認可度大大提高。

除塵技術發展趨勢：滿足環保政策、性價比高、占地面積小、處理風量大、使用壽命長。

1.1 水泥生產工藝的變化及濾料要求

水泥生產工藝：新型干法預分解窯取代其他窯型；產能逐漸增大；窯尾袋除塵器配合輥磨取消了烘干機，使袋除塵器從原來的環保設備變為生產設備；余熱發電大量使用，使高溫煙氣的熱量得以合理利用，降低能耗的同時，也管控了煙氣過濾的溫度范圍；二次風機系統的使用，取消了循環風機和旋風分離器，導致窯尾煙氣入口濃度很高，對濾袋的使用提出了新要求，但同時減少了設備投資；水泥窯協同處置廢棄物使資源得到了循環利用，窯尾煙氣成分發生了變化。

對濾料的要求：使用壽命達到3年，高效，清灰效果好，阻力低，使用溫度范圍廣，排放＜30mg/m3（特別排放限值甚至要求＜10mg/m3）[1]。

1.2 除塵器的變化

除塵器可分為濕法、干法；機械、重力；電除塵、袋除塵等幾類。其中，電除塵和袋除塵為高效除塵。

1.2.1 袋除塵器的主要優點

除塵效率高，特別是對細微粉塵；適應性強，煙塵性質、入口濃度、溫度等因素對袋除塵器的過濾效率影響較??；使用靈活，處理風量、設備規?？纱罂尚。唤Y構簡單，因地制宜；運行穩定，便于收集干粉塵，沒有污泥處理等，維護簡單。

1.2.2 袋除塵器的主要缺點

受濾料耐溫、耐腐蝕性等性能的局限；不適宜于粘結性強及吸濕性強的粉塵；處理風量大時，占地面積大。

參照GB 4915-2013水泥制造過程中最高允許排放濃度，現有與新建企業大氣污染物排放限值見表1，水泥企業大氣污染物特別排放限值（重點地區企業執行）見表2。電、袋除塵技術效果比較見表3，從表3可以看出，袋除塵器更能適應現代水泥行業的環保要求。

1.2.3 袋除塵器工藝方面的選擇

清灰形式：振打、反吸風、反吹風、脈沖等，以脈沖為主流；噴吹壓力：低壓、中壓、高壓，以低壓為首選；脈沖噴吹形式：行噴、旋轉噴吹、氣箱噴吹，行噴主要用于大風量窯頭、窯尾除塵器；進氣方式分為上、下兩種，以下進氣方式為主；清灰方式分為在線、離線，離線清灰效果較好；除塵器結構可分為氣箱和分室，分室用于大風量；根據風機位置可分為負壓、正壓，以負壓為主。

1.2.4 袋除塵器配套的備品、備件

表1 現有與新建企業大氣污染物排放限值，mg/m3

表2 水泥企業大氣污染物特別排放限值（重點地區企業執行），mg/m3

表3 電、袋除塵技術效果比較

脈沖閥：分為膜片、活塞，大多進口，膜片易損，向活塞式發展；

籠骨：對加工尺寸、材質、運輸的要求嚴格，表面處理、現場制作，保證使用效果；

噴吹管、花板、箱體加強筋：安裝要求高（垂直度、平整度等)，確保濾袋的清灰效果、使用壽命等。

2 濾料方面

濾料的過濾效果、運行阻力、使用壽命等決定了袋除塵器的使用效果、使用成本，對袋式除塵器的推廣應用起到了關鍵的作用。

2.1 濾料品種多元化

濾料成分：合成纖維、無機纖維、金屬纖維、天然纖維等，水泥工業以合成纖維和無機纖維為主。

濾料結構：機織、無紡、燒結等，多數使用機織、無紡。

濾料表面處理：覆膜、燒毛、壓燙、化學處理等，使用覆膜、化學處理居多。

功能濾料：耐腐蝕、耐水解、三防、防靜電、耐高溫、耐輻射、降解等，耐腐蝕、耐水解、耐高溫、三防等較多。

2.2 水泥行業常用濾料

窯頭、窯尾使用的耐高溫濾料有玻纖覆膜、復合氈覆膜、復合氈、P84、NOMEX等（見表4），覆膜濾料性價比較高。

水泥磨、庫頂、破碎、輸送等使用的常溫濾料有滌綸氈、亞克力及其覆膜濾料。

2.3 國產高效覆膜濾料與普通濾料的比較（表5～8）

測試用氧化鋁粉塵粒徑分布見表5。測試條件：入口粉塵濃度Cin：5g/m3；過濾速度V：2m/min；噴吹壓力P：0.5MPa；脈沖寬度tp：50ms。

表4 窯頭、窯尾常用濾料性能對比

表5 測試用氧化鋁粉塵粒徑分布

潔凈濾料1 000Pa定壓噴吹30次比較：覆膜濾料初始阻力高。覆膜濾料的初始阻力是92.0Pa，大于普通濾料的23.0Pa（見表6）。

5s間隔噴吹10 000次老化過程阻力上升對比（見圖1、2）：覆膜濾料運行阻力上升平穩。覆膜濾料的運行阻力從244.4Pa上升到289.3Pa，上升20%左右；而普通濾料的運行阻力從152.2Pa上升到425.9Pa，上升180%左右（見表7）。

圖1 覆膜濾料5s間隔噴吹10 000次老化過程阻力上升曲線

表6 覆膜濾料與普通濾料過濾性能測試數據

圖2 普通濾料5s間隔噴吹10 000次老化過程阻力上升曲線

老化后1 000Pa定壓噴吹30次比較：覆膜濾料運行阻力低。覆膜濾料的運行阻力從321.2Pa上升到339.7Pa，上升了18.5Pa；普通濾料的運行阻力從651.2Pa上升到720.6Pa，上升了69.4Pa（見表8）。

2.4 濾料選用方案（以窯頭、窯尾為例）

根據窯頭、窯尾煙氣的特性（見表9），考慮使用以下方案：濾料材質：P84玻纖復合氈覆膜（750玻纖覆膜）；過濾風速：＜1.0m/min；使用溫度：＜260°C，＞露點溫度30°C；入口濃度：＜100g/m3（標）；排放濃度：＜20mg/m3（標）（根據要求，可以達到排放濃度＜10mg/m3，甚至可以達到 5mg/m3以下）；使用壽命：3年。

2.5 國產高效覆膜濾料部分應用案例

從1999年立項到2008年項目獲建材行業一等獎，國產高效覆膜濾料至今已在水泥窯頭、窯尾的300多臺除塵器上使用，并與華新、冀東、天山、祁連山、賽馬等大型水泥集團、合肥院、中材國際、中材環保、潔華、寶帶等設備制造公司有廣泛合作，取得了良好效果，反吹風濾袋使用壽命可達6年以上，脈沖濾袋使用壽命可達3年以上。

表7 覆膜濾料與普通濾料初始阻力、殘余阻力測試數據（5s間隔定時噴吹10 000次）

表8 覆膜濾料與普通濾料初始阻力、殘余阻力測試數據（老化后1 000Pa定壓噴吹30次）

表9 新型干法水泥窯窯頭、窯尾煙氣特性

2.5.1 第一條國產覆玻纖膜濾料在寧波舜江水泥有限公司大型窯尾袋收塵器的應用

處理風量：450 000m3/h；濾袋材質：玻纖覆膜；過濾面積：14 433m2；運行時間：2003年11月；出口排放：18mg/m3（標）；濾袋阻力：1 200Pa左右；質保壽命：3年；實際壽命：8.5年，2012年全部更換同材質濾料。

2.5.2 第一條國產覆膜濾料在冀東（涇陽）海德堡一線5 000t/d水泥生產線的應用

過濾風速：＜1.0m/min；處理風量：980 000m3/h；濾袋材質：玻纖覆膜濾料；濾袋數量：5 280條；運行時間：2007年6月；濾袋規格：φ160mm×6 000mm；入口濃度：＜100g/m3（標）；過濾面積：15 840m2；出口排放：≤20mg/m3（標）；濾袋阻力：1 200Pa左右；氣體溫度：＜260℃；質保壽命：3年，實際使用3年半。

2.5.3 在以重油為燃料的伊拉克蘇萊曼尼亞Mass水泥公司5 300t/d水泥生產線的應用

過濾風速：＜0.9m/min；處理風量：900 000m3/h；濾袋材質：P84玻纖復合氈覆膜；濾袋數量：5 476條；運行時間：2009年12月；濾袋規格：φ160mm×6 500mm；入口濃度：＜100g/m3（標）；過濾面積：7 430m2；出口排放：12～18mg/m3（標）；濾袋阻力：900Pa左右；氣體溫度：＜260℃；質保年限：3年。目前該公司已經投產3條水泥熟料生產線，窯頭窯尾均采用P84復合氈覆膜濾料，全部達到使用要求。

2.5.4 在華新某水泥廠協同處置廢棄物（廢棄物以污泥為主）6 000t/d水泥生產線的應用

過濾風速＜0.8m/min；處理風量≤650 000m3/h；煙氣進口溫度：正常110℃～180℃（最高260℃）；H2O（Vol%）＜18%；SOX≤3 000ppm；濾袋材質：耐酸玻纖復合氈覆膜濾料；濾袋數量：5 200條；濾袋規格：φ160mm×7 500mm；入口濃度＜100g/m3；出口排放：8～12mg/m3（標）；運行阻力500～700Pa。2017年初使用，目前運行穩定。

2.6 產品服務

建立系統的服務體系（詳細的客戶檔案、回訪記錄、服務記錄、培訓記錄等），專業的售后服務工程師隊伍為客戶提供除塵系統處理方案；現場指導濾袋安裝，提供技術服務，確?？蛻舭踩褂霉井a品；在每個項目的濾袋安裝前到達現場、確認濾袋安裝條件，指導濾袋安裝、熒光粉檢漏、濾袋預涂層；定期跟蹤產品使用情況，及時處理使用過程中遇到的問題。

3 結語

（1）袋除塵技術是發展趨勢，袋式除塵設備以脈沖袋式除塵器為主流，另有部分的電袋復合除塵器。

（2）水泥行業窯頭、窯尾袋除塵器需要性價比高的高端濾料，國產高效玻纖（復合氈）覆膜濾料是一個可靠的選擇。