采用低阻、高效袋式除塵器是水泥行業(yè)最好的節(jié)能減排措施

　　1、序言

　　袋式除塵器在各行各業(yè)的使用越來越廣泛；隨著單一生產(chǎn)線的建設(shè)規(guī)模越來越大，大型袋式除塵器的使用越來越多，已經(jīng)形成了這種趨勢；這一方面是各行業(yè)的環(huán)保要求更高，另一方面得益于袋式除塵器及其濾料、配件本身的技術(shù)進(jìn)步。就水泥行業(yè)而言，五年前還找不到4000噸/日規(guī)模的生產(chǎn)線全線采用袋式除塵器的范例；窯尾采用脈沖袋式除塵器的廠家也很少，最大規(guī)模的是2500噸/日以下的生產(chǎn)線采用反吹風(fēng)袋式除塵器；最近幾年，水泥行業(yè)4000噸/日、5000噸/日、10000噸/日規(guī)模生產(chǎn)線全線采用袋式除塵器的工藝線已經(jīng)很多，包括窯尾；袋式除塵器的處理風(fēng)量也從幾十萬m3/h到幾百萬m3/h；這就對運行可靠性、運行阻力等提出了更高的要求，也必須引起袋式除塵器設(shè)計者、供應(yīng)商、配件生產(chǎn)廠家高度重視。

　　2、水泥行業(yè)節(jié)能減排的形勢

　　我國的能耗形勢是非常嚴(yán)峻的，2006年中國的經(jīng)濟(jì)增長率10.7%(后調(diào)整11.1%)，約20.94萬億元，約2.68萬億美元,約占世界的5.5%；其代價是：消耗煤炭占世界的38%（23.8億噸、消耗石油占世界的9%、消耗鋼材占世界的34%（4.2億噸）、消耗的水泥占世界46%（12.4億噸）；我們“十一、五”的目標(biāo)是GDP年均增長7.5%；單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降20%，主要污染物排放總量減少10%；因此節(jié)能減排的任務(wù)是非常繁重的，還需要做大量工作。

　　當(dāng)然，全國各級政府對水泥行業(yè)的節(jié)能減排工作都非常重視。2007年全國淘汰落后水泥產(chǎn)能工作取得顯著成績。關(guān)停立窯生產(chǎn)企業(yè)520家，淘汰立窯水泥熟料產(chǎn)量5700萬噸，立窯水泥產(chǎn)量首次出現(xiàn)下降，新型干法水泥熟料產(chǎn)量比上年增長17%。噸水泥綜合能耗為115千克標(biāo)煤，比上年下降4%；噸水泥電耗為91千瓦時，比上年下降1.7%。

　　雖然我國水泥行業(yè)的節(jié)能減排工作取得了一定成績，但大多數(shù)企業(yè)的節(jié)能降耗指標(biāo)與國內(nèi)的標(biāo)桿企業(yè)和國際先進(jìn)水平仍有一定的差距；同時，還存在45%的落后水泥生產(chǎn)能力。雖然重新修訂了GB4915排放標(biāo)準(zhǔn)，但水泥行業(yè)每年排放的煙塵和粉塵總量還很大，仍占全國工業(yè)企業(yè)排放總量的首位，水泥行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排、資源綜合利用等任務(wù)仍然很重；需要做的工作還很多，其中采用高效和低阻的袋式除塵器是節(jié)能降耗的很明顯的措施之一。

　　3、低阻高效袋式除塵器對提高產(chǎn)量和降低排放濃度的可能

　　由于傳統(tǒng)袋式除塵器阻力高，維護(hù)管理工作量大；多年來，占新型干法水泥工藝線排放量80%以上的水泥行業(yè)最大的排放點―窯頭、窯尾煙氣除塵基本都是采用電除塵器；隨著GB4915-2004排放標(biāo)準(zhǔn)的修訂，以及袋式除塵器本身技術(shù)的進(jìn)步，尤其低阻力濾料和高強度清灰脈沖閥的使用，使得袋式除塵器的阻力有了降低的可能，運行可靠性也進(jìn)一步提高；因此近幾年，脈沖清灰袋式除塵器越來越多的應(yīng)用于窯頭、窯尾煙氣除塵；現(xiàn)在越來越多的4000噸/日以上的水泥生產(chǎn)線全工藝線采用袋式除塵器的已經(jīng)有很多廠家，5000噸/日以上直至10000噸/日的水泥生產(chǎn)線全工藝線采用袋式除塵器的廠家也不少。

　　我們于2005年完成并通過中國建筑材料工業(yè)協(xié)會鑒定的“5000t/d以上預(yù)分解窯窯尾袋除塵器的研制及應(yīng)用”項目，首次將脈噴袋式除塵器運用在海德堡珠江水泥有限公司5000噸/日規(guī)模的新型干法生產(chǎn)線窯尾除塵；處理風(fēng)量達(dá)到97萬m3/h以上；排放濃度低于10mg/m3；運行幾年來，系統(tǒng)阻力始終低于1200Pa；與以往的袋式除塵器相比，運行阻力降低了30%左右，真正達(dá)到節(jié)能降耗的目的；使用至今還沒有更換過濾袋。為了提高袋式除塵器的運行可靠性，我們在該系統(tǒng)中增加了故障診斷和記錄功能，該功能包括破袋撿漏、清灰系統(tǒng)故障、卸灰系統(tǒng)故障和超溫的報警與顯示記錄功能，從而實現(xiàn)除塵器的智能化運行，該除塵器達(dá)到了如下主要技術(shù)性能指標(biāo)：
　　除塵器處理風(fēng)量：   100萬m3/h以上 ；     
　　入口溫度：         ≤250℃；
　　過濾風(fēng)速：          1.0～1.2m/min；
　　入口濃度：         60g/m3以上；
　　出口濃度：         ＜7.92mg/m3（9.24 mg/Nm3）；
　　濾袋壽命：          ≥4年；              
　　隨主機運轉(zhuǎn)率：      100%； 
　　 除塵器本體阻力：   <1200Pa；            
　　清灰壓縮空氣壓力：  0.45Mpa；

　　該除塵器在水泥窯尾的成功應(yīng)用，為國內(nèi)水泥行業(yè)大型袋式除塵器的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試和使用提供了成功的經(jīng)驗；為水泥行業(yè)裝備大型化的開發(fā)研究提供了成功范例；項目的各項技術(shù)指標(biāo)，如除塵器的排放濃度、系統(tǒng)阻力等都達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，完全滿足水泥行業(yè)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求；除此之外，系統(tǒng)中故障判斷功能和事故記錄功能保證設(shè)備長期可靠運行；大型袋式除塵器運行阻力可調(diào)功能保證了系統(tǒng)在最經(jīng)濟(jì)的條件下運行，該功能對于改善主機設(shè)備的通風(fēng)，提高主機設(shè)備產(chǎn)量，節(jié)約能源，起到很好的作用；在系統(tǒng)中增加的在線和離線切換技術(shù)保證了系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)的條件下，達(dá)到節(jié)能和完全避免事故排放的可能性。該除塵器是把原來的電除塵器改成袋式除塵器的；同時我們又在遼源金剛水泥有限公司新設(shè)計的5000噸/日工藝線的窯尾采用同樣的技術(shù)，取得更好的節(jié)能減排效果；該廠由于采用了低阻高效的袋式除塵器，幾年來，窯的年平均產(chǎn)量達(dá)到5600噸/日、排放濃度低于10mg/Nm3；通過這二個應(yīng)用實例，我們對節(jié)能效果做了測算，如表1，這沒有包括阻力降低，提高產(chǎn)量帶來的效益和使用溫度的提高降低增濕塔用水量帶來的效益；通過這個測算可以定性的確定，降低袋式除塵器的運行阻力的經(jīng)濟(jì)效益也是非常顯著的。

表1、降低袋式除塵器運行阻力經(jīng)濟(jì)效益概算表

　　因此，在水泥行業(yè)推廣大型低阻高效袋式除塵器技術(shù)上是可行的，能夠提高主機生產(chǎn)產(chǎn)量，降低排放濃度，達(dá)到節(jié)能減排目的，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　4、提高了廢氣的使用溫度，降低霧化水的使用量也是節(jié)能的措施之一

　　在水泥行業(yè)的窯頭、窯尾廢氣中，窯頭篦冷機排出的廢氣具有溫度高、比電阻高等特點，一般在采用電除塵器時需要噴水增濕冷卻，目的是降低粉塵的比電阻，有利于提高電除塵器的除塵效率，一般把廢氣溫度降到150℃以下，這就需要噴入大量的水；現(xiàn)在采用袋式除塵器，由于玻纖濾料的長期使用溫度可在260℃以上，又不必考慮比電阻問題，在對廢氣的調(diào)質(zhì)過程中，就簡化多了，一般只設(shè)空氣冷卻器就可以，減少了用水量；窯尾廢氣將電除塵器改為袋式除塵器也一樣，每年節(jié)約用水量是很大的，這也是很重要的節(jié)能措施之一。

　　5、低阻、高效袋式除塵器的技術(shù)措施

　　5.1合理的氣流分布

　　對于水泥行業(yè)使用的小型袋式除塵器來說，氣流分布的要求不是那么高，隨著單臺水泥生產(chǎn)線的規(guī)模越來越大，處理風(fēng)量也越來越大；現(xiàn)在水泥行業(yè)處理100萬m3/h以上風(fēng)量的袋式除塵器已經(jīng)很常見了，對于處理如此大風(fēng)量的袋式除塵器來說，氣流的分布就顯得尤為重要；不合理的氣流分布除可能對濾袋等造成破壞外，最大的可能會造成除塵器運行阻力的“居高不下”，帶來能耗的增加，因此在水泥行業(yè)大型袋式除塵器設(shè)計中，氣流分布應(yīng)引起足夠的重視。

　　5.2高性能、低阻力過濾材料的選用

　　水泥工業(yè)中應(yīng)用的大量袋式除塵器，正確選擇與使用過濾材料，仍然是核心技術(shù)，對除塵器的性能和運行費用,包括濾袋消耗和運行電耗起著決定性的作用。

　　水泥工業(yè)排放的含塵氣體，根據(jù)工藝過程不同，具有不同的特性，如：

　　5.2.1、高溫，如窯頭、窯尾排出的含塵氣體，溫度高達(dá)350以上，須先經(jīng)過調(diào)質(zhì)，冷卻后再進(jìn)行處理；

　　5.2.2、高濕，如機立窯，烘干機，不僅溫度波動，其濕含量也高達(dá)20%以上；

　　5.2.3、高濃度，與立式磨、擠壓磨、高效選粉機配套的袋式除塵器，其處理的含塵氣體的粉塵濃度可達(dá)700--1600g/m3，它即是生產(chǎn)過程的生產(chǎn)設(shè)備，也是粉塵排放控制的環(huán)保設(shè)備；

　　5.2.4、防燃、防爆，如煤磨排出的含有煤粉的含塵氣體。

　　總之，有常溫、也有高溫、高濕、高濃度、具燃、爆特性的粉塵，還有溫度波動幅度較大，如篦冷機余風(fēng)除塵，既要防止糊袋，也要防止燒袋；因而，選用過濾材料不是唯一的，要針對不同的條件，選擇不同的過濾材料，并采取相應(yīng)的技術(shù)保護(hù)措施。

　　針對不同的使用條件，對過濾材料的要求應(yīng)當(dāng)包括下面幾個技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能：

　　適用于不同的溫度要求；如常溫、中溫、高溫；
　　剝離性好，易清灰，透氣性好，阻力低；
　　過濾效率高，在某些高濃度場合，效率可達(dá)99.99%；
　　強度高，能承受高強度清灰，使用壽命長。

　　5.2.5、低阻過濾材料的選用原則

　　現(xiàn)在生產(chǎn)、經(jīng)銷各類過濾材料的廠家很多，魚目混珠屢見不鮮；一些除塵器使用不好，阻力高、效率低、壽命短、與此有很大關(guān)系。所以選擇某種濾料，一定要了解生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝是否完備，技術(shù)來源是否可靠，產(chǎn)品質(zhì)量與檢測手段是否有保證，縫制工藝是否合理，售后服務(wù)承諾是否兌現(xiàn)，總之要選擇正宗的，質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。

　　選擇某一種濾料，一定要看使用條件，除了常規(guī)的含塵濃度，粉塵細(xì)度，煙氣溫度，水分，排放要求，濾料的強度特性等之外；還需考慮諸如抗酸、抗堿、抗氧化、抗水解等化學(xué)穩(wěn)定性。目前還沒有一種萬能的價廉物美的“廣普濾料”,一定要考慮濾料本身的特性。

　　過濾風(fēng)速是決定除塵器性能的一個很重要的參數(shù)，它的大小取值與濾料的使用效果與壽命直接相關(guān)。至今還沒有一個公式來描述它與諸因素之間的關(guān)系，但它與粉塵、煙氣的特性有關(guān)，與清灰方式有關(guān)，與濾料的材質(zhì)、織物結(jié)構(gòu)有關(guān)，與投資大小以及運行的經(jīng)濟(jì)性有關(guān)，因而需慎重選擇，所以不必一定苛求高過濾風(fēng)速；一定要參照許多成功的經(jīng)驗與失敗的教訓(xùn)來選用。

　　選擇過濾材料，除了技術(shù)特性外，還要綜合評價其經(jīng)濟(jì)性，不能簡單地講“便宜”與“貴”；在技術(shù)可靠，滿足使用要求的前提下，再考慮價格問題；濾料的價格，既要考慮初投資，也要考慮運行的經(jīng)濟(jì)性。如一些濾料廠推出的低阻濾料與普通濾料相比，價格提高了好幾倍，但在同等使用條件下，運行阻力可降低一半，節(jié)省了運行的電耗；同時由于阻力降低，工藝過程通風(fēng)改善，可以提高主機產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效果很可觀。所以在舊除塵器的改造中，為改善通風(fēng)，提高產(chǎn)量，優(yōu)選方案是將原有的普通濾料改為低阻高強，不用增加過濾面積，不擴(kuò)大設(shè)備，不用動土建，也可以取得立竿見影的效果。

　　5.3高強度的清灰措施 

　　袋式除塵器的清灰是保證袋式除塵器可靠運行的重要保證，也是保證除塵器能夠在較低的阻力運行的重要措施；清灰的方式有很多種，采用什么清灰方式取決于袋式除塵器的設(shè)計、濾料的材質(zhì)、粉塵的特性等因素；一般說來，對于袋式除塵器來說，清灰強度與清灰的效果有著重要的聯(lián)系，高強度的清灰能夠提高清灰效果，降低過濾材料的運行阻力；對于同一種濾料來說，降低濾料運行阻力的方法就是提高清灰強度。

　　如何提高袋式除塵器的清灰強度，不同的清灰方式有著不同的技術(shù)措施；大型袋式除塵器采用最多的是在線脈沖噴吹清灰方式，在氣源壓力一定，供氣量能夠保證的情況下，脈沖閥一次噴吹的壓縮空氣量對于清灰的效果就至關(guān)重要了；高品質(zhì)的脈沖閥和控制方式就能夠在最短的時間噴出足夠的壓縮氣量就能達(dá)到高強度的清灰效果。

　　5.4智能化的清、卸灰控制

　　袋式除塵器的運行阻力與被除塵工藝的工況條件密切相關(guān)，運行過程中也常常隨著工況條件的變化而變化；如入口粉塵濃度、處理風(fēng)量的波動必然引起袋式除塵器阻力的波動；如何保證袋式除塵器在設(shè)定的阻力范圍內(nèi)運行，是袋式除塵器的設(shè)計者們多年來一直追求的。目前能夠做到的也就是，用袋式除塵器的清、卸灰制度來保證和穩(wěn)定袋式除塵器的運行阻力；如袋式除塵器的運行阻力高了，就用增加清灰的頻率來解決；大型袋式除塵器還可以用增加噴出濾袋的數(shù)量來解決；當(dāng)然這些技術(shù)措施的實現(xiàn)都必須由阻力測試部分和控制系統(tǒng)來完成，在袋式除塵系統(tǒng)中加入智能化的技術(shù)措施就很容易做到，也就是在原來袋式除塵器清、卸灰程序中增加了阻力識別和調(diào)整方法的功能，我們大型袋式除塵器設(shè)計中采用了這些技術(shù)措施，經(jīng)過幾年的運行，取得了比較滿意的效果。

　　5.5優(yōu)化的除塵器本體設(shè)計

　　隨著我國產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整,水泥生產(chǎn)規(guī)模日趨大型化；全國已經(jīng)投運和在建的日產(chǎn)5000噸以上規(guī)模的生產(chǎn)線有數(shù)百條，這種規(guī)模甚至更大規(guī)模的水泥生產(chǎn)線還在不斷的增加；日產(chǎn)10000噸的生產(chǎn)線也有數(shù)條投產(chǎn)和在建；大規(guī)模水泥生產(chǎn)線的窯尾、窯頭廢氣除塵是全廠減排的關(guān)鍵所在，隨著這些大型袋式除塵器的運行，降低這些除塵器的運行阻力，是達(dá)到節(jié)能的重要措施之一。這些廢氣具有如下特點：

　　5.5.1、風(fēng)量大；日產(chǎn)5000噸熟料的生產(chǎn)線，窯尾排放風(fēng)量近100萬m3/h；日產(chǎn)10000噸熟料的生產(chǎn)線，窯尾排放風(fēng)量近200萬m3/h，加上窯頭篦冷機余風(fēng)除塵；占全廠需要除塵風(fēng)量的80%以上； .5.2、廢氣溫度高；入除塵器的廢氣溫度達(dá)到200℃左右；

　　5.5.3、氣體成分復(fù)雜；有NO、SO2、水分等，有較強的腐蝕性；

　　5.5.4、設(shè)備運轉(zhuǎn)率要求高；除塵器隨窯運轉(zhuǎn)率必須達(dá)到100%，并不得設(shè)旁通系統(tǒng)。

　　6、窯頭、窯尾采用大型袋式除塵器的技術(shù)優(yōu)勢

　　我國大型水泥廠的窯頭、窯尾除塵過去一直采用電除塵器。由于電除塵器對比電阻的敏感性及其除塵機理決定，其排放濃度較高，一般都在100mg/Nm3以上。隨著我國環(huán)保要求的提高，新修訂的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《GB4915-2004水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求熱力設(shè)備粉塵排放濃度達(dá)到50mg/Nm3以下的排放標(biāo)準(zhǔn)；因此，袋式除塵器是窯頭、窯尾廢氣除塵發(fā)展的必然趨勢。近年來，隨著濾料技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是復(fù)合過濾材料、滲膜、覆膜濾料和各種性能優(yōu)越的高溫濾料的問世，促進(jìn)了我國袋除塵技術(shù)的發(fā)展；國外的實踐證明：袋除塵器在控制水泥窯頭、窯尾粉塵排放方面有著明顯的優(yōu)勢，具有如下優(yōu)點：

　　不受粉塵的種類、顆粒大小、粉塵的濃度和比電阻的影響；
　　除塵效率可以穩(wěn)定達(dá)到99.8～99.99%，排放濃度可以達(dá)到30mg/Nm3以下；
　　具有耐高溫180℃～260℃、耐腐蝕、拒油、防水、防燃、防爆的特點；
　　處理風(fēng)量大、占地面積??；
　　能做到不停機進(jìn)行維護(hù)，隨主機運轉(zhuǎn)率達(dá)到100%；
　　結(jié)構(gòu)簡單，可以模塊式靈活布置。 　

　　由于袋式除塵器具有以上的優(yōu)勢，國內(nèi)幾家大的水泥設(shè)計院在工藝設(shè)計過程中基本配置的都是袋式除塵器，給袋式除塵器行業(yè)帶來很多機會，只要從設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試中嚴(yán)格把關(guān)，袋式除塵器能在水泥行業(yè)的節(jié)能降耗中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

　　參考文獻(xiàn)：
　　1、  曾學(xué)敏：當(dāng)前水泥工業(yè)基本情況及政策建議；
　　2、  孔祥忠：中國水泥工業(yè)進(jìn)入成熟發(fā)展階段。