蔡偉龍：超凈背景下水泥窯袋式除塵器用濾料（袋）若干問題分析

近年來，從各省市陸續(xù)發(fā)布的水泥行業(yè)環(huán)保管控具體目標(biāo)來看，三大污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)逐步提升。對于“肉眼可見”、危害環(huán)境的粉塵排放而言，其指標(biāo)也在不斷收緊。

在“共建共生共享生態(tài)文明”大背景下，作為工業(yè)粉塵排放大戶的水泥行業(yè)，在嚴(yán)格管控粉塵排放量方面具有義不容辭的責(zé)任。同時(shí)，粉塵排放指標(biāo)的提高也進(jìn)一步增加了對水泥廠除塵設(shè)備的要求。據(jù)了解，目前國內(nèi)水泥廠采用的主要除塵方式為袋除塵和電除塵。對袋除塵器而言，濾袋的選擇是除塵效果的關(guān)鍵。

在剛剛過去的“2020中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”會(huì)議上，福州大學(xué)石油化工學(xué)院教授蔡偉龍以《超凈背景下水泥窯袋式除塵器用濾料（袋）若干問題分析》為主題，向與會(huì)觀眾分享了他的觀點(diǎn)。

福州大學(xué)石油化工學(xué)院教授蔡偉龍

一、超凈排放在不同行業(yè)的實(shí)施進(jìn)程

煤電行業(yè)

2014年煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）出臺(tái)，煤電行業(yè)正式開始實(shí)施超凈排放。

從上述表格中可以看出，火力發(fā)電從老排放標(biāo)準(zhǔn)到新排放標(biāo)準(zhǔn)歷時(shí)8年，從新排放標(biāo)準(zhǔn)到超低排放僅2年。

水泥行業(yè)

2018年1月以來，河南、江蘇、廣東、浙江等陸續(xù)發(fā)布水泥排放最低標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，新舊標(biāo)準(zhǔn)更新一般以8~10年為限，而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB4915-2013））到超凈排放卻僅有5年左右。

數(shù)據(jù)顯示，鋼鐵行業(yè)90%--95%采用袋式除塵技術(shù)；水泥行業(yè)90%采用袋式除塵技術(shù)；鋁、有色90%采用袋式除塵技術(shù)；燃煤電廠近30%采用袋式/電袋除塵技術(shù)；垃圾焚燒100%采用袋式除塵技術(shù)。

總體上來看，袋式/電袋除塵是超凈排放的主流技術(shù)，滿足超凈排放是一個(gè)系統(tǒng)問題，而濾料（袋）的每一個(gè)細(xì)節(jié)決定成敗。

二、水泥窯袋式除塵器用濾料（袋）若干問題分析

1.濾料選型問題

針對水泥業(yè)內(nèi)對于濾料選型最為關(guān)心的幾大問題，蔡偉龍教授也分別給出了解答。

問題1：什么樣的濾料能滿足超凈排放？

濾料的精度不僅僅在于纖維、形狀、大小，還與濾料的設(shè)計(jì)息息相關(guān)。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，纖維的優(yōu)勢將無法很好地發(fā)揮。濾料的孔隙越小，阻力就越大，要滿足超凈排放，只有從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來不斷優(yōu)化。

目前行業(yè)內(nèi)通用的就是梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即迎塵面的孔要小且多，進(jìn)氣面的孔要大，相當(dāng)于形成了一個(gè)喇叭狀的孔隙結(jié)構(gòu)。所以說，要滿足超凈排放，濾料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，并非僅僅是纖維的大小和形狀。

問題2：針刺濾料好還是水刺濾料好？

針刺濾料是工業(yè)濾料發(fā)展史中一種非常好的工藝，但它有缺陷，在使用中會(huì)產(chǎn)生針孔。水刺濾料是新發(fā)展起來的一種工藝，但傳統(tǒng)的水刺是做不了高品質(zhì)的濾料的，必須是高壓的水刺才能做出合格的濾料。另外，高壓的工藝和水刺的壓力分布非常有關(guān)，如果沒有好的水刺工藝，就生產(chǎn)不出符合規(guī)定的濾料。目前，針刺濾料和水刺濾料都在超低排放中發(fā)揮了很大作用，但是一定要選擇質(zhì)量過硬的產(chǎn)品。

問題3：PPS可否用在水泥窯工況？

相對于其他濾料，PPS的價(jià)格至少便宜了30%--50%，盡管PPS在電力行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，但它的耐溫性、抗氧化性效果一般，在水泥窯中使用需特別熟悉企業(yè)工況，謹(jǐn)慎使用。

問題4：水泥窯協(xié)同處置用什么濾料？

水泥行業(yè)使用的過濾材料都不具有耐酸性，而協(xié)同處置垃圾產(chǎn)生的煙氣中含有大量的酸，這會(huì)降低濾料的使用壽命。所以，協(xié)同處置的熟料生產(chǎn)線在超低排放改造中可以選擇使用防腐專用濾料進(jìn)行過濾。添加一部分耐酸較好的材料，但也不宜添加過量，因?yàn)樗嘈袠I(yè)的氧含量和溫度相對較高，有些材料耐酸不耐高溫氧化。所以需要根據(jù)工況煙氣成分設(shè)計(jì)一個(gè)好的配比，實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)。當(dāng)然，開發(fā)出一種抗酸耐高溫耐氧化且價(jià)格適中的新纖維材料將會(huì)引領(lǐng)水泥行業(yè)袋式除塵的又一次技術(shù)進(jìn)步。

問題5：金屬纖維類濾料能用于水泥窯煙塵治理？

在脫硝過程中，金屬纖維類濾料耐高溫，在高溫段除塵中將具備很好的發(fā)展前景。

另外，超低排放背景下，濾袋的使用成本是越來越高的，當(dāng)前對復(fù)合材料的定量分析已非常成熟，也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以選擇質(zhì)量可靠的復(fù)合材料一定程度上可以降低成本，實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)。

2.濾袋針孔封堵問題

為了符合超低排放的要求，針孔需要進(jìn)行封堵，不然可能會(huì)成為一個(gè)漏點(diǎn)。合格的封堵可以耐高溫耐腐蝕，水泥窯工況比較多變且高溫，對封堵的技術(shù)也提出了相應(yīng)要求。

3.濾袋安裝問題

濾袋安裝是最容易被忽視的環(huán)節(jié)，但又是實(shí)現(xiàn)超低排放非常關(guān)鍵的步驟，其中有許多細(xì)節(jié)需要注意，譬如濾袋袋頭的變形。

4.濾袋全生命周期管理問題

機(jī)械壽命指濾袋正常使用情況下，機(jī)械性能下降到破袋時(shí)所使用的時(shí)間。而過濾壽命指，濾袋正常使用情況下，過濾壓差達(dá)到極限值時(shí)所使用的時(shí)間。

通常來說，全生命周期=X*機(jī)械壽命+Y*過濾壽命（X指機(jī)械壽命系數(shù)，Y指過濾壽命系數(shù)）。

濾袋維護(hù)一般有三種模式，一是響應(yīng)式，即濾袋故障后馬上維修；二是預(yù)防式，即每個(gè)月或者每季度做維修計(jì)劃，定期維護(hù)；三是預(yù)測式，通過預(yù)測的管理模式，可以大幅降低維護(hù)成本，但這需要通過憑借AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)收集等。

5.水泥窯袋式除塵器用濾料（袋）發(fā)展方向

未來，科學(xué)選型、智能選型將是水泥窯袋式除塵器用濾料（袋）發(fā)展方向。超凈排放將加快極致性價(jià)比濾料的研發(fā)進(jìn)程，超高溫濾料將有可能成為水泥行業(yè)多污染協(xié)同治理的一匹黑馬，濾料（袋）全生命周期管理將助力水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。