隨著環(huán)保要求的提高，水泥行業(yè)采用袋式除塵器已經(jīng)越來(lái)越普遍，但對(duì)袋式除塵器技術(shù)的認(rèn)識(shí)還存在著一些誤區(qū)，尤其對(duì)減排是不是節(jié)能還有疑慮；本文從應(yīng)用實(shí)例分析，提出在水泥行業(yè)采用低阻、高效袋式除塵器對(duì)減排和節(jié)能的重要意義，并從技術(shù)角度提供了設(shè)計(jì)生產(chǎn)低阻高效袋式除塵器的措施。
1、序言
袋式除塵器在各行各業(yè)的使用越來(lái)越廣泛；隨著單一生產(chǎn)線的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，大型袋式除塵器的使用越來(lái)越多，已經(jīng)形成了這種趨勢(shì)；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(wàn)m3/h到幾百萬(wàn)m3/h；這就對(duì)運(yùn)行可靠性、運(yùn)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(jì)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(shì)
我國(guó)的能耗形勢(shì)是非常嚴(yán)峻的，2006年中國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率10.7%(后調(diào)整11.1%)，約20.94萬(wàn)億元，約2.68萬(wàn)億美元,約占世界的5.5%；其代價(jià)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(zhǎng)7.5%；單位國(guó)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(guó)各級(jí)政府對(duì)水泥行業(yè)的節(jié)能減排工作都非常重視。2007年全國(guó)淘汰落后水泥產(chǎn)能工作取得顯著成績(jī)。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(wàn)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(zhǎng)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(shí)，比上年下降1.7%。
雖然我國(guó)水泥行業(yè)的節(jié)能減排工作取得了一定成績(jī)，但大多數(shù)企業(yè)的節(jié)能降耗指標(biāo)與國(guó)內(nèi)的標(biāo)桿企業(yè)和國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定的差距；同時(shí)，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(guó)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(duì)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(lái)，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(diǎn)―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(qiáng)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(yùn)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(lái)越多的應(yīng)用于窯頭、窯尾煙氣除塵；現(xiàn)在越來(lái)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(guò)中國(guó)建筑材料工業(yè)協(xié)會(huì)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(xiàng)目，首次將脈噴袋式除塵器運(yùn)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(wàn)m3/h以上；排放濃度低于10mg/m3；運(yùn)行幾年來(lái)，系統(tǒng)阻力始終低于1200Pa；與以往的袋式除塵器相比，運(yùn)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(méi)有更換過(guò)濾袋。為了提高袋式除塵器的運(yùn)行可靠性，我們?cè)谠撓到y(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(bào)警與顯示記錄功能，從而實(shí)現(xiàn)除塵器的智能化運(yùn)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(wàn)m3/h以上 ；
入口溫度： ≤250℃；
過(guò)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(jī)運(yùn)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(guó)內(nèi)水泥行業(yè)大型袋式除塵器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和使用提供了成功的經(jīng)驗(yàn)；為水泥行業(yè)裝備大型化的開(kāi)發(fā)研究提供了成功范例；項(xiàng)目的各項(xiàng)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(guó)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(zhǎng)期可靠運(yùn)行；大型袋式除塵器運(yùn)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(yùn)行，該功能對(duì)于改善主機(jī)設(shè)備的通風(fēng)，提高主機(jī)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(lái)的電除塵器改成袋式除塵器的；同時(shí)我們又在遼源金剛水泥有限公司新設(shè)計(jì)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(lái)，窯的年平均產(chǎn)量達(dá)到5600噸/日、排放濃度低于10mg/Nm3；通過(guò)這二個(gè)應(yīng)用實(shí)例，我們對(duì)節(jié)能效果做了測(cè)算，如表1，這沒(méi)有包括阻力降低，提高產(chǎn)量帶來(lái)的效益和使用溫度的提高降低增濕塔用水量帶來(lái)的效益；通過(guò)這個(gè)測(cè)算可以定性的確定，降低袋式除塵器的運(yùn)行阻力的經(jīng)濟(jì)效益也是非常顯著的。
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(jī)排出的廢氣具有溫度高、比電阻高等特點(diǎn)，一般在采用電除塵器時(shí)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(zhǎng)期使用溫度可在260℃以上，又不必考慮比電阻問(wèn)題，在對(duì)廢氣的調(diào)質(zhì)過(guò)程中，就簡(jiǎn)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(duì)于水泥行業(yè)使用的小型袋式除塵器來(lái)說(shuō)，氣流分布的要求不是那么高，隨著單臺(tái)水泥生產(chǎn)線的規(guī)模越來(lái)越大，處理風(fēng)量也越來(lái)越大；現(xiàn)在水泥行業(yè)處理100萬(wàn)m3/h以上風(fēng)量的袋式除塵器已經(jīng)很常見(jiàn)了，對(duì)于處理如此大風(fēng)量的袋式除塵器來(lái)說(shuō)，氣流的分布就顯得尤為重要；不合理的氣流分布除可能對(duì)濾袋等造成破壞外，最大的可能會(huì)造成除塵器運(yùn)行阻力的“居高不下”，帶來(lái)能耗的增加，因此在水泥行業(yè)大型袋式除塵器設(shè)計(jì)中，氣流分布應(yīng)引起足夠的重視。
5.2高性能、低阻力過(guò)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(guò)濾材料，仍然是核心技術(shù)，對(duì)除塵器的性能和運(yùn)行費(fèi)用,包括濾袋消耗和運(yùn)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(guò)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(guò)調(diào)質(zhì)，冷卻后再進(jìn)行處理；
5.2.2、高濕，如機(jī)立窯，烘干機(jī)，不僅溫度波動(dòng)，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(jī)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(guò)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(dòng)幅度較大，如篦冷機(jī)余風(fēng)除塵，既要防止糊袋，也要防止燒袋；因而，選用過(guò)濾材料不是唯一的，要針對(duì)不同的條件，選擇不同的過(guò)濾材料，并采取相應(yīng)的技術(shù)保護(hù)措施。
針對(duì)不同的使用條件，對(duì)過(guò)濾材料的要求應(yīng)當(dāng)包括下面幾個(gè)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(guò)濾效率高，在某些高濃度場(chǎng)合，效率可達(dá)99.99%；
強(qiáng)度高，能承受高強(qiáng)度清灰，使用壽命長(zhǎng)。
5.2.5、低阻過(guò)濾材料的選用原則
現(xiàn)在生產(chǎn)、經(jīng)銷各類過(guò)濾材料的廠家很多，魚(yú)目混珠屢見(jiàn)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(lái)源是否可靠，產(chǎn)品質(zhì)量與檢測(cè)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(qiáng)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(méi)有一種萬(wàn)能的價(jià)廉物美的“廣普濾料”,一定要考慮濾料本身的特性。
過(guò)濾風(fēng)速是決定除塵器性能的一個(gè)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(méi)有一個(gè)公式來(lái)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(yùn)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(guò)濾風(fēng)速；一定要參照許多成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)來(lái)選用。
選擇過(guò)濾材料，除了技術(shù)特性外，還要綜合評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性，不能簡(jiǎn)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(jià)格問(wèn)題；濾料的價(jià)格，既要考慮初投資，也要考慮運(yùn)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(jià)格提高了好幾倍，但在同等使用條件下，運(yùn)行阻力可降低一半，節(jié)省了運(yùn)行的電耗；同時(shí)由于阻力降低，工藝過(guò)程通風(fēng)改善，可以提高主機(jī)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(qiáng)，不用增加過(guò)濾面積，不擴(kuò)大設(shè)備，不用動(dòng)土建，也可以取得立竿見(jiàn)影的效果。
5.3高強(qiáng)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(yùn)行的重要保證，也是保證除塵器能夠在較低的阻力運(yùn)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(jì)、濾料的材質(zhì)、粉塵的特性等因素；一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于袋式除塵器來(lái)說(shuō)，清灰強(qiáng)度與清灰的效果有著重要的聯(lián)系，高強(qiáng)度的清灰能夠提高清灰效果，降低過(guò)濾材料的運(yùn)行阻力；對(duì)于同一種濾料來(lái)說(shuō)，降低濾料運(yùn)行阻力的方法就是提高清灰強(qiáng)度。
如何提高袋式除塵器的清灰強(qiáng)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(duì)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(shí)間噴出足夠的壓縮氣量就能達(dá)到高強(qiáng)度的清灰效果。
5.4智能化的清、卸灰控制
袋式除塵器的運(yùn)行阻力與被除塵工藝的工況條件密切相關(guān)，運(yùn)行過(guò)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(dòng)必然引起袋式除塵器阻力的波動(dòng)；如何保證袋式除塵器在設(shè)定的阻力范圍內(nèi)運(yùn)行，是袋式除塵器的設(shè)計(jì)者們多年來(lái)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(lái)保證和穩(wěn)定袋式除塵器的運(yùn)行阻力；如袋式除塵器的運(yùn)行阻力高了，就用增加清灰的頻率來(lái)解決；大型袋式除塵器還可以用增加噴出濾袋的數(shù)量來(lái)解決；當(dāng)然這些技術(shù)措施的實(shí)現(xiàn)都必須由阻力測(cè)試部分和控制系統(tǒng)來(lái)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(lái)袋式除塵器清、卸灰程序中增加了阻力識(shí)別和調(diào)整方法的功能，我們大型袋式除塵器設(shè)計(jì)中采用了這些技術(shù)措施，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)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(jì)
隨著我國(guó)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(guó)已經(jīng)投運(yùn)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(yùn)行，降低這些除塵器的運(yùn)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(diǎn)：
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(wàn)m3/h；日產(chǎn)10000噸熟料的生產(chǎn)線，窯尾排放風(fēng)量近200萬(wàn)m3/h，加上窯頭篦冷機(jī)余風(fēng)除塵；占全廠需要除塵風(fēng)量的80%以上；
5.5.2、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(qiáng)的腐蝕性；
5.5.4、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率要求高；除塵器隨窯運(yùn)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(shì)
我國(guó)大型水泥廠的窯頭、窯尾除塵過(guò)去一直采用電除塵器。由于電除塵器對(duì)比電阻的敏感性及其除塵機(jī)理決定，其排放濃度較高，一般都在100mg/Nm3以上。隨著我國(guó)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(shì)。近年來(lái)，隨著濾料技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是復(fù)合過(guò)濾材料、滲膜、覆膜濾料和各種性能優(yōu)越的高溫濾料的問(wèn)世，促進(jìn)了我國(guó)袋除塵技術(shù)的發(fā)展；國(guó)外的實(shí)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(shì)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
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(diǎn)；
處理風(fēng)量大、占地面積??；
能做到不停機(jī)進(jìn)行維護(hù)，隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到100%；
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shì)，國(guó)內(nèi)幾家大的水泥設(shè)計(jì)院在工藝設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)很多機(jī)會(huì)，只要從設(shè)計(jì)、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。