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)保管控具體目標來看，三大污染物的排放標準逐步提升。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)，在嚴格管控粉塵排放量方面具有義不容辭的責任。同時，粉塵排放指標的提高也進一步增加了對水泥廠除塵設備的要求。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鍵。

在剛剛過去的“2020中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術交流大會”會議上，福州大學石油化工學院教授蔡偉龍以《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，向與會觀眾分享了他的觀點。

福州大學石油化工學院教授蔡偉龍

一、超凈排放在不同行業(yè)的實施進程

煤電行業(yè)

2014年煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）出臺，煤電行業(yè)正式開始實施超凈排放。

從上述表格中可以看出，火力發(fā)電從老排放標準到新排放標準歷時8年，從新排放標準到超低排放僅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)布水泥排放最低標準。一般來說，新舊標準更新一般以8~10年為限，而現(xiàn)行標準（水泥行業(yè)大氣污染物排放標準（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；水泥行業(yè)90%采用袋式除塵技術；鋁、有色90%采用袋式除塵技術；燃煤電廠近30%采用袋式/電袋除塵技術；垃圾焚燒100%采用袋式除塵技術。

總體上來看，袋式/電袋除塵是超凈排放的主流技術，滿足超凈排放是一個系統(tǒng)問題，而濾料（袋）的每一個細節(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，還與濾料的設計息息相關。如果結構設計不合理，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，只有從結構設計的角度來不斷優(yōu)化。

目前行業(yè)內(nèi)通用的就是梯度結構設計，即迎塵面的孔要小且多，進氣面的孔要大，相當于形成了一個喇叭狀的孔隙結構。所以說，要滿足超凈排放，濾料的結構設計非常關鍵，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，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的價格至少便宜了30%--50%，盡管PPS在電力行業(yè)應用非常廣泛，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行過濾。添加一部分耐酸較好的材料，但也不宜添加過量，因為水泥行業(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)工況煙氣成分設計一個好的配比，實現(xiàn)優(yōu)劣互補。當然，開發(fā)出一種抗酸耐高溫耐氧化且價格適中的新纖維材料將會引領水泥行業(yè)袋式除塵的又一次技術進步。

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，當前對復合材料的定量分析已非常成熟，也有相應的標準，所以選擇質(zhì)量可靠的復合材料一定程度上可以降低成本，實現(xiàn)優(yōu)劣互補。

2.濾袋針孔封堵問題

為了符合超低排放的要求，針孔需要進行封堵，不然可能會成為一個漏點。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，對封堵的技術也提出了相應要求。

3.濾袋安裝問題

濾袋安裝是最容易被忽視的環(huán)節(jié)，但又是實現(xiàn)超低排放非常關鍵的步驟，其中有許多細節(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

機械壽命指濾袋正常使用情況下，機械性能下降到破袋時所使用的時間。而過濾壽命指，濾袋正常使用情況下，過濾壓差達到極限值時所使用的時間。

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

濾袋維護一般有三種模式，一是響應式，即濾袋故障后馬上維修；二是預防式，即每個月或者每季度做維修計劃，定期維護；三是預測式，通過預測的管理模式，可以大幅降低維護成本，但這需要通過憑借AI技術、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比濾料的研發(fā)進程，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)實現(xiàn)精細化管理。