水泥生產(chǎn)線收塵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低能耗超低排放的最優(yōu)途徑

自2020年9月，習(xí)主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出“雙碳”目標(biāo)以來(lái)，“3060”目標(biāo)開始飛向千行百業(yè)。2021年，“雙碳”目標(biāo)相繼被寫入政府工作報(bào)告和“十四五”規(guī)劃，“雙碳”目標(biāo)升級(jí)為國(guó)家戰(zhàn)略，“碳中和”元年也正式開啟。

水泥工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同樣也是碳排放大戶。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)水泥產(chǎn)量23.77億噸，約占全球55%，排放CO2約14.66億噸，約占全國(guó)碳排放總量14.3%，在工業(yè)行業(yè)中僅次于鋼鐵。因此，水泥行業(yè)必將是2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和目標(biāo)的重點(diǎn)碳減排行業(yè)。

此前，發(fā)改委等四部委聯(lián)合印發(fā)的《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級(jí)實(shí)施指南(2022年版)》中提到，截至2020年底，水泥行業(yè)能效優(yōu)于標(biāo)桿水平的產(chǎn)能約占5%，低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能卻高達(dá)24%。為此，《指南》明確要求，要合理壓減水泥工廠排放，推廣先進(jìn)過(guò)濾材料、低氮分級(jí)分區(qū)燃燒和成熟穩(wěn)定高效的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)及裝備，推動(dòng)水泥行業(yè)全流程、全環(huán)節(jié)超低排放。以實(shí)現(xiàn)到2025年，水泥行業(yè)能效標(biāo)桿水平以上的熟料產(chǎn)能比例達(dá)到30%，基準(zhǔn)水平以下熟料產(chǎn)能基本清零的目標(biāo)。

同時(shí)，為優(yōu)化水泥行業(yè)能耗水平，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB16780-2021）。新修訂的標(biāo)準(zhǔn)限額指標(biāo)將于2022年11月1日起正式實(shí)施，其中的1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)限額值分別對(duì)應(yīng)2012版標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)值、準(zhǔn)入值和限定值，相較于2012版標(biāo)準(zhǔn)，各對(duì)應(yīng)指標(biāo)都有大幅提升，相關(guān)要求愈發(fā)嚴(yán)格。

 收塵系統(tǒng)作為水泥生產(chǎn)線粉塵捕集、過(guò)濾的核心設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的超低能耗超低排放運(yùn)行，對(duì)于水泥生產(chǎn)系統(tǒng)整體性能達(dá)到標(biāo)桿水平，起著至關(guān)重要的作用。

1 收塵系統(tǒng)運(yùn)行的常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析

收塵系統(tǒng)在日常運(yùn)行過(guò)程中，常見(jiàn)問(wèn)題及原因如下：

（一） 收塵系統(tǒng)粉塵排放高

 對(duì)于收塵系統(tǒng)粉塵排放高的原因，主要有如下2點(diǎn)。

   (1) 收塵系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)泄露問(wèn)題，如收塵器存在花板開焊，煙道開焊等情況，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入收塵器的粉塵沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾袋的過(guò)濾，而直接從花板或煙道開焊的部位進(jìn)入排煙口，從而導(dǎo)致收塵系統(tǒng)粉塵排放升高。

   (2) 收塵濾袋破損，濾袋失效破損后，破損部位無(wú)法對(duì)進(jìn)入收塵器的粉塵進(jìn)行捕集和過(guò)濾，粉塵直接從濾袋破損部位穿過(guò)后，進(jìn)入排煙口，從而導(dǎo)致收塵系統(tǒng)粉塵排放升高。

   對(duì)于收塵濾袋失效破損，大致有機(jī)械磨損、化學(xué)腐蝕、超溫?zé)?、氣流沖刷等幾種情況。

（二） 收塵系統(tǒng)出、入口壓差高

    對(duì)于收塵系統(tǒng)出、入口壓差高的原因，主要有如下3點(diǎn)。

   （1）收塵器自身結(jié)構(gòu)阻力高

   收塵器自身存在諸多不合理的結(jié)構(gòu)，如過(guò)多的彎道、隔層、冗余的閥板，另外，收塵器入口管道處和灰斗處積灰等，這些因素都會(huì)造成收塵器結(jié)構(gòu)阻力偏高，進(jìn)入收塵器的氣流速度偏大，造成收塵系統(tǒng)出、入口壓差高。

   （2）收塵器自身清灰系統(tǒng)問(wèn)題

    收塵器自身清灰系統(tǒng)如存在清灰壓力、清灰時(shí)間或清灰程序設(shè)置不合理的情況，或清灰系統(tǒng)存在故障，無(wú)法正常工作等情況，這些因素會(huì)導(dǎo)致收塵系統(tǒng)清灰效果不佳，收塵濾袋透氣性變差，造成收塵系統(tǒng)出、入口壓差高。

   （3）收塵系統(tǒng)濾袋自身存在問(wèn)題

收塵濾袋如自身透氣性差，或基料存在“粉餅”、外表面存在糊袋等情況，這些因素會(huì)導(dǎo)致收塵系統(tǒng)煙氣通過(guò)收塵濾袋的阻力增加，從而造成收塵系統(tǒng)出、入口壓差高。

2 收塵系統(tǒng)超低能耗超低排放改造的常見(jiàn)方法及注意事項(xiàng)

    隨著國(guó)家對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)排放指標(biāo)和能耗指標(biāo)的要求越發(fā)嚴(yán)苛，越來(lái)越多的水泥企業(yè)關(guān)注自身生產(chǎn)線收塵系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)，提出了粉塵排放小于 5mg/Nm3，系統(tǒng)運(yùn)行壓差小于1000Pa的超低能耗超低排放目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，大多數(shù)水泥企業(yè)需要對(duì)自身收塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，就水泥企業(yè)收塵系統(tǒng)現(xiàn)狀而言，大致有如下三種改造方法：

（一） 在現(xiàn)有收塵器的基礎(chǔ)上，增加新的風(fēng)室或并聯(lián)新建一臺(tái)小型收塵器，以增加收塵系統(tǒng)的過(guò)濾面積，降低過(guò)濾風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)收塵系統(tǒng)的超低能耗超低排放目標(biāo)。

此方法需要額外占用較大的收塵系統(tǒng)空間，同時(shí)，需要對(duì)相應(yīng)的管道進(jìn)行調(diào)整和改造，系統(tǒng)改造時(shí)間長(zhǎng)，成本高，改造過(guò)程中所需的人力、物力較多。對(duì)于原本現(xiàn)有空間就十分緊張的水泥生產(chǎn)線而言，該方法實(shí)施起來(lái)難度較大。在后期運(yùn)行維護(hù)中，也需要更多的人力和時(shí)間。

（二）在現(xiàn)有收塵器的基礎(chǔ)上，向上部空間提升花板，加長(zhǎng)現(xiàn)有濾袋高度，以增加收塵系統(tǒng)的過(guò)濾面積，降低過(guò)濾風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)收塵系統(tǒng)的超低能耗超低排放目標(biāo)。

提升花板，加長(zhǎng)現(xiàn)有濾袋高度

此方法無(wú)需占用額外的收塵系統(tǒng)空間，無(wú)需對(duì)相應(yīng)的管道進(jìn)行調(diào)整和改造，但由于增加了現(xiàn)有收塵器的整體重量，原有收塵器的支撐系統(tǒng)和地基基礎(chǔ)載荷增加較多，需要確保其能夠承受增加后的整體載荷。該方法所需的改造時(shí)間也較長(zhǎng)，成本較高，改造過(guò)程中所需的人力、物力較多。而在后期運(yùn)行維護(hù)中，由于加長(zhǎng)了原有的濾袋，對(duì)于原有清灰系統(tǒng)的清灰性能提出了更高的要求，能夠滿足加長(zhǎng)后濾袋的清灰參數(shù)，另外，由于濾袋加長(zhǎng)，在收塵系統(tǒng)運(yùn)行中，容易發(fā)生濾袋底部碰撞的情況，造成濾袋過(guò)早破損，粉塵排放超標(biāo)。

（三）對(duì)現(xiàn)有收塵器結(jié)構(gòu)不做任何調(diào)整和改造，僅將原有濾袋更換為具有超低能耗超低排放功能的濾袋，如戈?duì)柕妥璧团欧艦V袋。

戈?duì)柕妥铻V袋

該方法施工簡(jiǎn)單，周期短，所需人力、物力少，僅需利用生產(chǎn)線停窯檢修期間，即可完成對(duì)收塵器的超低能耗超低排放改造。由于戈?duì)柕妥璧团欧艦V袋使用性能優(yōu)良，可靠性高，在使用運(yùn)行中基本不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，使得收塵系統(tǒng)后期維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本也大為降低。

目前，已有多個(gè)水泥企業(yè)使用戈?duì)柕妥璧团欧艦V袋替換原有濾袋，對(duì)收塵器做超低能耗超低排放改造。改造后，收塵系統(tǒng)減排、節(jié)能效果明顯，各項(xiàng)指標(biāo)均運(yùn)行在良好的狀態(tài)之下，具體如下：

（1）某水泥廠改造案例-窯頭

改造后在線監(jiān)測(cè)顯示顆粒物排放數(shù)據(jù)

  （2）某水泥廠改造案例-窯尾

從以上3種收塵系統(tǒng)超低能耗超低排放改造常見(jiàn)方法對(duì)比中，可以看出，第三種方法，即對(duì)現(xiàn)有收塵器結(jié)構(gòu)不做任何調(diào)整和改造，僅將原有濾袋更換為具有超低能耗超低排放功能的濾袋，如戈?duì)柕妥璧团欧艦V袋，是一種最為簡(jiǎn)單，快速，行之高效的方法。

3 結(jié)論

在“雙碳”背景下，國(guó)家對(duì)工業(yè)領(lǐng)域各行各業(yè)環(huán)保指標(biāo)要求愈發(fā)嚴(yán)格。水泥行業(yè)作為二氧化碳高排放、能源高消耗的重點(diǎn)行業(yè)，在碳達(dá)峰、碳中和背景下，節(jié)能、減排任務(wù)艱巨。目前，國(guó)內(nèi)各大水泥集團(tuán)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，對(duì)產(chǎn)線大力進(jìn)行節(jié)能、減排技術(shù)改造。收塵系統(tǒng)作為水泥生產(chǎn)線粉塵捕集，過(guò)濾的核心設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的超低能耗超低排放運(yùn)行，對(duì)于水泥生產(chǎn)系統(tǒng)整體性能實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排起著至關(guān)重要的作用。在對(duì)收塵系統(tǒng)進(jìn)行超低能耗超低排放改造方法中，僅將原有濾袋更換為具有超低能耗超低排放功能的濾袋，如戈?duì)柕妥璧团欧艦V袋，是一種最為簡(jiǎn)單，行之有效的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)收塵系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效地超低能耗超低排放運(yùn)行。

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