袋除尘技术的发展及国产覆膜滤料的应用

摘 要：通过回顾水泥行业袋除尘技术的发展历程, 介绍了水泥生产工艺、 除尘设备、 滤料、 备品备件等的发展趋势, 通过比较电除尘与袋除尘, 介绍了国产覆膜滤料性能及其应用、 售后服务体系, 证明了高效覆膜滤料完全能够胜任水泥行业窑头、 窑尾烟气的净化工作。

根据我国每年的水泥总产量推算，目前每年因生产水泥向大气排放的各类粉尘达1 000万吨以上，随着国家环保政策的要求越来越严格，通过水泥生产工艺的改进，袋除尘器及其备品、备件的改善，尤其是国产高效玻纤（复合毡）覆膜滤料的成熟应用，全面使用袋式除尘器可以达到新的环保要求，达到治理水泥工业污染和节能减排的目的。

1 概述

自20世纪70年代开始，我国就针对水泥行业进行了除尘研究，常温滤料主要由上海纺研所、上海火炬针织厂、抚顺工业用布厂等提供，高温滤料主要由南玻院牵头，电除尘器由平顶山电除尘器厂提供，袋除尘器由天津院、合肥院、平顶山、朝阳机械承担，并引进消化吸收美国富乐、德国德鲁奇技术。自21世纪以来，袋除尘技术成熟，市场认可度大大提高。

除尘技术发展趋势：满足环保政策、性价比高、占地面积小、处理风量大、使用寿命长。

1.1 水泥生产工艺的变化及滤料要求

水泥生产工艺：新型干法预分解窑取代其他窑型；产能逐渐增大；窑尾袋除尘器配合辊磨取消了烘干机，使袋除尘器从原来的环保设备变为生产设备；余热发电大量使用，使高温烟气的热量得以合理利用，降低能耗的同时，也管控了烟气过滤的温度范围；二次风机系统的使用，取消了循环风机和旋风分离器，导致窑尾烟气入口浓度很高，对滤袋的使用提出了新要求，但同时减少了设备投资；水泥窑协同处置废弃物使资源得到了循环利用，窑尾烟气成分发生了变化。

对滤料的要求：使用寿命达到3年，高效，清灰效果好，阻力低，使用温度范围广，排放＜30mg/m3（特别排放限值甚至要求＜10mg/m3）。

1.2 除尘器的变化

除尘器可分为湿法、干法；机械、重力；电除尘、袋除尘等几类。其中，电除尘和袋除尘为高效除尘。

1.2.1 袋除尘器的主要优点

除尘效率高，特别是对细微粉尘；适应性强，烟尘性质、入口浓度、温度等因素对袋除尘器的过滤效率影响较小；使用灵活，处理风量、设备规模可大可小；结构简单，因地制宜；运行稳定，便于收集干粉尘，没有污泥处理等，维护简单。

1.2.2 袋除尘器的主要缺点

受滤料耐温、耐腐蚀性等性能的局限；不适宜于粘结性强及吸湿性强的粉尘；处理风量大时，占地面积大。

参照GB 4915-2013水泥制造过程中最高允许排放浓度，现有与新建企业大气污染物排放限值见表1，水泥企业大气污染物特别排放限值（重点地区企业执行）见表2。电、袋除尘技术效果比较见表3，从表3可以看出，袋除尘器更能适应现代水泥行业的环保要求。

1.2.3 袋除尘器工艺方面的选择

清灰形式：振打、反吸风、反吹风、脉冲等，以脉冲为主流；喷吹压力：低压、中压、高压，以低压为首选；脉冲喷吹形式：行喷、旋转喷吹、气箱喷吹，行喷主要用于大风量窑头、窑尾除尘器；进气方式分为上、下两种，以下进气方式为主；清灰方式分为在线、离线，离线清灰效果较好；除尘器结构可分为气箱和分室，分室用于大风量；根据风机位置可分为负压、正压，以负压为主。

1.2.4 袋除尘器配套的备品、备件脉冲阀：分为膜片、活塞，大多进口，膜片易损，向活塞式发展；

笼骨：对加工尺寸、材质、运输的要求严格，表面处理、现场制作，保证使用效果；

喷吹管、花板、箱体加强筋：安装要求高（垂直度、平整度等)，确保滤袋的清灰效果、使用寿命等。

2 滤料方面

滤料的过滤效果、运行阻力、使用寿命等决定了袋除尘器的使用效果、使用成本，对袋式除尘器的推广应用起到了关键的作用。

2.1 滤料品种多元化

滤料成分：合成纤维、无机纤维、金属纤维、天然纤维等，水泥工业以合成纤维和无机纤维为主。滤料结构：机织、无纺、烧结等，多数使用机织、无纺。

滤料表面处理：覆膜、烧毛、压烫、化学处理等，使用覆膜、化学处理居多。

功能滤料：耐腐蚀、耐水解、三防、防静电、耐高温、耐辐射、降解等，耐腐蚀、耐水解、耐高温、三防等较多。

2.2 水泥行业常用滤料

窑头、窑尾使用的耐高温滤料有玻纤覆膜、复合毡覆膜、复合毡、P84、NOMEX等（见表4），覆膜滤料性价比较高。

水泥磨、库顶、破碎、输送等使用的常温滤料有涤纶毡、亚克力及其覆膜滤料。

2.3 国产高效覆膜滤料与普通滤料的比较（表5~8）

测试用氧化铝粉尘粒径分布见表5。测试条件：入口粉尘浓度Cin：5g/m3；过滤速度V：2m/min；

喷吹压力P：0.5MPa；脉冲宽度tp：50ms。

洁净滤料1 000Pa定压喷吹30次比较：覆膜滤料初始阻力高。覆膜滤料的初始阻力是92.0Pa，大于普通滤料的23.0Pa（见表6）。

5s间隔喷吹10 000次老化过程阻力上升对比（见图1、2）：覆膜滤料运行阻力上升平稳。覆膜滤料的运行阻力从244.4Pa上升到289.3Pa，上升20%左右；而普通滤料的运行阻力从152.2Pa 上升到425.9Pa，上升180%左右（见表7）。

老化后1 000Pa定压喷吹30次比较：覆膜滤料运行阻力低。覆膜滤料的运行阻力从321.2Pa上升到339.7Pa，上升了18.5Pa；普通滤料的运行阻力从651.2Pa上升到720.6Pa，上升了69.4Pa（见表8）。

2.4 滤料选用方案（以窑头、窑尾为例）

根据窑头、窑尾烟气的特性（见表9），考虑使用以下方案：滤料材质：P84玻纤复合毡覆膜（750 玻纤覆膜）；过滤风速：＜1.0m/min；使用温度：＜260°C，＞露点温度30°C；入口浓度：＜100g/m3（标）；排放浓度：＜20mg/m3（标）（根据要求，可以达到排放浓度＜10mg/m3，甚至可以达到5mg/m3 以下）；使用寿命：3年。

2.5 国产高效覆膜滤料部分应用案例

从1999 年立项到2008 年项目获建材行业一等奖，国产高效覆膜滤料至今已在水泥窑头、窑尾的300多台除尘器上使用，并与华新、冀东、天山、祁连山、赛马等大型水泥集团、合肥院、中材国际、中材环保、洁华、宝带等设备制造公司有广泛合作，取得了良好效果，反吹风滤袋使用寿命可达6年以上，脉冲滤袋使用寿命可达3年以上。

2.5.1 第一条国产覆玻纤膜滤料在宁波舜江水泥有限公司大型窑尾袋收尘器的应用

处理风量：450 000m3/h；滤袋材质：玻纤覆膜；过滤面积：14 433m2；运行时间：2003年11月；出口

排放：18mg/m3（标）；滤袋阻力：1 200Pa左右；质保寿命：3年；实际寿命：8.5年，2012年全部更换同材质滤料。

2.5.2 第一条国产覆膜滤料在冀东（泾阳）海德堡一线5 000t/d水泥生产线的应用

过滤风速：＜1.0m/min；处理风量：980 000m3/h；滤袋材质：玻纤覆膜滤料；滤袋数量：5 280条；运行时间：2007 年6 月；滤袋规格：ϕ160mm ×6 000mm；入口浓度：＜100g/m3（标）；过滤面积：15 840m2；出口排放：≤20mg/m3（标）；滤袋阻力：1 200Pa左右；气体温度：＜260℃；质保寿命：3年，实际使用3年半。

2.5.3 在以重油为燃料的伊拉克苏莱曼尼亚Mass水泥公司5 300t/d水泥生产线的应用

过滤风速：＜0.9m/min；处理风量：900 000m3/h；滤袋材质：P84玻纤复合毡覆膜；滤袋数量：5 476条；运行时间：2009年12月；滤袋规格：ϕ160mm×6 500mm；入口浓度：＜100g/m3（标）；过滤面积：7 430m2；出口排放：12~18mg/m3（标）；滤袋阻力：900Pa 左右；气体温度：＜260℃；质保年限：3 年。目前该公司已经投产3条水泥熟料生产线，窑头窑尾均采用P84 复合毡覆膜滤料，全部达到使用要求。

2.5.4 在华新某水泥厂协同处置废弃物（废弃物以污泥为主）6 000t/d水泥生产线的应用

过滤风速＜0.8m/min；处理风量≤650 000m3/h；烟气进口温度：正常110℃～180℃（最高260℃）；H2O（Vol%）＜18%；SOX≤3 000ppm；滤袋材质：耐酸玻纤复合毡覆膜滤料；滤袋数量：5 200条；滤袋规格：ϕ160mm×7 500mm；入口浓度＜100g/m3；出口排放：8~12mg/m3（标）；运行阻力500~700Pa。2017年初使用，目前运行稳定。

2.6 产品服务

建立系统的服务体系（详细的客户档案、回访记录、服务记录、培训记录等），专业的售后服务工程师队伍为客户提供除尘系统处理方案；现场指导滤袋安装，提供技术服务，确保客户安全使用公司产品；在每个项目的滤袋安装前到达现场、确认滤袋安装条件，指导滤袋安装、荧光粉检漏、滤袋预涂层；定期跟踪产品使用情况，及时处理使用过程中遇到的问题。

3 结语

（1）袋除尘技术是发展趋势，袋式除尘设备以脉冲袋式除尘器为主流，另有部分的电袋复合除尘器。

（2）水泥行业窑头、窑尾袋除尘器需要性价比高的高端滤料，国产高效玻纤（复合毡）覆膜滤料是一个可靠的选择。