袋式除尘器在水泥行业的应用与发展

　　前言

　　进入新的千年以来，我国从工业化的初期阶段，即轻工业阶段，进入到工业化中期阶段，也就是重化工时代，这个时代，经济增长明显地具有重化工业为主导的特征，电力、钢铁、机械设备、汽车、造船、化工、电子、建材等工业，成为国民经济成长的主要动力。其内在原因是长期存在的能源、交通、通讯等产业“瓶颈”制约的矛盾最为突出，而经过二十来年的迅速发展，我国又具备了解决上述矛盾的实力。随着能源、交通、通讯基础设施的进展，带动了电力、运输、建筑材料、钢铁、有色，石油化工、机械、电子等产品和建筑业的需求，推动了第二产业的发展。

　　第二产业中的水泥、钢铁、电解铝、氧化铝、铁合金、电石、焦碳、电力等工业需求旺盛，发展特别快。这些高物耗、高能耗产业的污染严重，使局部地区的生态环境进一步恶化。2003年我国创造的GDP不到世界的4%，却消耗了全世界7.4%的原油，31%的铁矿石，27%的钢材，25%的氧化铝和40%的水泥。这种经济增长模式，依赖大量消耗资源，使国内资源逐渐枯竭，被迫依赖进口。我们的石油进口量己占消费量的1/3，铁矿石、铁粉占47%，氧化铝占48%，铜矿石占58%。我们耗费资源，破坏环境，还背负着一个倾销的恶名，但是利润的大头却不在中国人的手里，没有留在这块土地上。袋式除尘器是烟尘、粉尘的克星，是治理大气污染的高效除尘设备，在实际工程应用中，除尘效率达到99．99%，粉尘排放浓度达到10mg/m3以下，甚至达到1mg/m3，基本上达到零排放。同时，袋式除尘器的分级效率也很高，对PMl0，PM5，PM2.5等细微颗粒物都有很高的捕集效率。由于袋式除尘器除尘效率最高的优点，在上述八个高污染行业中大显身手，取得了很好的治理效果。同时袋式除尘行业自身也得到了迅速发展。

　　一、水泥工业对大气环境的污染

　　近年来第二产业领域中的水泥工业的发展速度更是惊人。1980年至2002年中国水泥产量平均增长为10.6%，水泥总产量由7986万吨提高到72500万吨。2005年我国水泥总产量为10.6亿吨，超过了世界水泥产量的40%，中国水泥产量连续19年位居世界第一位。过去，我国水泥工业的粉尘、烟尘排放量高达1200万吨以上，尤其是立窑水泥，生产工艺相对落后，是以浪费资源、高能耗、高污染为沉重代价。每生产1吨水泥要加工3吨物料，过去，立窑的粉尘排放量占水泥工业粉尘排放量的90%以上，粉尘散失量占总产量的3.5%，如山东淄博、广东石井，福建龙岩、江苏徐州等地的立窑群，污染就很严重。己给环境保护、资源、能源的合理利用以及经济社会的可持续发展，带来了巨大压力。为此，我国下决心淘汰立窑小水泥，到2001年，累计关闭小水泥厂3940家，压缩落后生产能力近1亿吨。水泥工业进行结构调整“上大改小”，注重环保己成为行业的共识。2001年至2004年，PC窑水泥增长很快，投产的PC窑由151台增加到493台，其水泥产量由7100万吨增长到3.17亿吨，占总产量比例由11.4%上升到32.7%，PC窑显示了其强劲的发展势头。但在2001至2003年期间，由于市场需求旺盛，立窑水泥增长也很快，似乎还很有生命力。2004年立窑水泥开始萎缩，年产量减少了1200万吨，标志我国水泥工业结构，真正走上了正确的轨道，同时也充分证明了只有大力发展PC窑才能淘汰立窑的道理。水泥工业进行结构调整并加大污染治理力度，已经取得了较好的效果，水泥制造业排放的粉尘量占全国比率，2001年比2000年下降了15个百分点。排放量比上年减少262万吨。但水泥制造工业排放的粉尘量占到全国重点工业粉尘排放量的64%(506万吨)，烟尘排放量达452665吨，水泥工业控制粉尘，烟尘污染仍然任重道远。

　　二、袋式除尘器在水泥工业的应用

　　水泥生产企业的尘源点非常多，破碎机、磨机、高效选粉机，输送带、料仓、库顶、库底及包装系统，烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机、立窑、回转窑（窑头、窑尾）及窑磨一体机等，都产生大量的粉尘和烟尘。过去，水泥生产企业把除尘设备应用于水泥生产线，不是以环境保护为目的，而是出于收集物料，降低消耗，节约成本，兼顾劳动保护的目的。当时使用的除尘设备，除少数回转窑窑尾采用电除尘器外，水泥生产各个尘源点以旋风除尘器，沉降室为主，还采用一些湿法除尘器和颗粒层除尘器。这些除尘器，除尘效率低，再加上生产、工艺与设备落后，致使水泥工业粉尘散失量占到水泥总产量的7%。我国在上世纪五十年代末期，在水泥生产企业主要采用机械振打式和人工振打式袋式除尘器，适应的工作温度底、处理风量小、清灰效果差、设备故障多、工人劳动强度大。二十世纪七十年代开始采用压缩空气清灰的脉冲袋式除尘器和反吹风袋式除尘器。由于当时脉冲阀质量差、品种少、故障多，滤料的种类少、性能差、寿命短，袋式除尘器在水泥工业的应用受到很大限制。二十世纪八十年代后期，我国引进美国富乐公司的气箱脉冲，大型分室反吹风，富乐单机等袋式除尘器。经过几年的消化吸收，我国水泥企业逐渐接受和采用。与此同时，国内的工程技术人员开拓创新、自己研发了立窑、烘干机专用袋式除尘器和煤磨袋式收尘器，应用于水泥企业。这些袋式除尘器的除尘效率都很高，基本在99.9%以上，使水泥生产企业的尘源点，排放浓度降到100 mg/Nm3以下，使我国水泥工业除尘设备水平大幅度提高，我国水泥工业粉尘散失量占水泥总产量的比例下降到3.5%左右。二十世纪九十年代，我国袋式除尘行业已完成对美国富乐袋式除尘技术的转化工作，并在此技术的基础上进行了不少修改和完善，各个环保企业都在普遍生产气箱脉冲、分室反吹风和富乐单机等袋式除尘器。国内自己研制的立窑、烘干机玻纤袋式除尘器和煤磨袋式收尘器日趋成熟、稳定，应用越来越多。长袋低压脉冲除尘器和其它脉冲喷吹的袋式除尘器在水泥工业的各种磨机、立窑、回转窑也逐渐推广应用。

　　袋式除尘器的要害在于清灰，清灰效果在最大程度决定着袋式除尘设备及整个系统的成败，以强力清灰为特征的脉冲袋式除尘器成为首选的设备。长袋低压脉冲袋式除尘器等新一代脉冲袋式除尘技术完全克服了传统脉冲除尘的缺点，而其清灰能力强的特征更为突出，从而带来滤袋更长（6m或更长），占地面积少，设备阻力小，清灰所需气源压力低，能源少，工作可靠，维修工作量小等优点，杜绝了弱清灰类袋式除尘器普遍存在阻力过高的现象。袋式除尘器的除尘效率更加提高，排放浓度低于50mg/Nm3  已是普遍现象，低于10 mg/Nm3 ，也非罕见。其原因，清灰和滤料的进步固然重要，而主机的滤袋接口技术有了长足进步，也功不可没。过去采取绑扎或螺栓压紧的固袋方式，滤袋接口存在泄漏，往往使除尘器的除尘效率，同滤料相差1-2个数量级。新的固定方式是严格控制花板的袋孔以及袋口的加工尺寸，依靠弹性元件使袋口外侧的凹槽嵌入袋孔内，二者公差配合，密封性好，从而消除了接口处的泄漏。脉冲袋式除尘器大型化的趋势明显，性能达到国际先进水平，5000t/d水泥生产线窑尾处理烟气量100万m3 /h左右，10000t/d水泥生产线窑尾烟气量172万m3 /h左右。袋式除尘器在适应高含尘浓度方面实现突破，能够直接处理含尘浓度高达1400 g/m3 的气体，比以往提高数十倍，并达标排放，因此，许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺，而以一级袋式收尘取代，经济效益显著，并大幅度减少环境污染。袋式除尘器各主要部件的质量提高，脉冲阀制作更加精良，膜片和电磁阀使用寿命成倍延长;袋笼均是专机制作，质量达到或接近国外先进水平;袋式除尘器的自动控制已普遍采用PLC机，工控机（IPC）也已进入这一领域。中、小型设备多采用单片机或集成电路为核心的控制技术;耐高温滤料多样化，P84，玻纤薄膜滤料在回转窑窑尾袋式除尘器上应用越来越多。针刺毡的应用更为广泛，其后处理技术多样化，原来较少应用的防油、防水、阻燃、抗水解等处理日渐普遍，使滤料能适应多种复杂环境。表面过滤材料的出现和应用，连袋式除尘过滤的机理都有所变化。它对微细粉尘有更高的捕集率，并将粉尘阻留于滤料表面，容易剥离。使设备阻力降低;滤袋的制作更加规范，一些企业引进先进设备和技术，滤袋的制作质量达到或接近国际先进水平。上世纪九十年代以来袋式除尘技术上述方面有了长足的进步，在不少细节上下功夫，在技术性能和产品质量方面与国外发达国家相差无几。进一步净化了水泥工业排出的污染物，使粉尘散失量下降到现在的1.7%左右，对我国的大气环境保护做出了重要的贡献!

　　水泥生产企业对大气环境的污染，70%来自窑头、窑尾，现在其除尘、脱硫，采用袋式除尘器越来越多，一般都采用分室吹风和脉冲喷吹二种袋式除尘器，以5000T/d生产线为例，列表加以比较。

用于窑尾除尘的两种除尘器技术经济比较 

注：①反吹风袋式除尘器的阻力一般要达到2000Pa左右，采用覆膜玻纤布在1500 Pa左右
②反吹风袋式除尘器由于阀门多，漏入风量多，还要加入反吹风量，造成系统风量的损失。

　　通过用于窑尾除尘的两种除尘器技术经济比较，应该选择脉冲袋式除尘器，这也是国内外袋式除尘技术发展的方向。

　　三、袋式除尘器在水泥工业的发展趋势 

　　2004年我国水泥总产量为9.7亿吨，其中新型干法水泥产量为3.15亿吨，占水泥总产量的比例达到32.5%，投产的PC窑增加到493台。立窑水泥产量为5.76亿吨，占水泥总产量的59.4%，其它旋窑水泥产量为7900万吨，占总产量的8.1%，2005年水泥产量预测为10.4亿吨，年增长率为7.2%，相应的熟料产量将达7.3亿吨，其中PC窑熟料约3.3亿吨，立窑熟料约3.4亿吨。其它窑型约0.6亿吨。从熟料产量衡量，PC窑将与立窑持平，但是实际上熟料生产能力PC窑将首次超过立窑，立窑水泥产量将继续削减1300万吨。2006-2010年间预计水泥总产量将净增2.6亿吨，平均年增约5000万吨，其中PC窑水泥产量将净增4.48亿吨，而立窑及其它落后窑型的产量将削减1.88亿吨。PC窑的发展和立窑的淘汰进程，主要取决于各个地区的经济发展水平，当其人均GDP达到12000-15000元以后，立窑水泥的需求及其生存空间将锐减，预计2015年立窑将基本退出我国水泥工业的舞台。水泥工业结构调整的过程中，PC窑享有巨大的发展空间。新型干法水泥生产线工艺先进、设备优良，企业规模比较大，有利于对烟尘、粉尘的控制。新修订的国家标准GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》，已由国家环保总局正式发布，从2005年1月1日开始执行。新标准中的水泥窑，烟尘排放浓度从过去的100 mg/m3，提高到50 mg/m3 。有的城市和地区的标准严于国家的标准，浓度提高到30 mg/m3，甚至10 mg/m3。同时，国家环保总局还在全国各省、市逐步推行，在大、中型水泥生产线安装在线监测仪器，随时监控烟尘、粉尘的排放。介于上述形势：水泥工业结构调整新型干法水泥生产线快速增长和环保法规和监管愈来愈严格。袋式除尘行业应该抓住在水泥工业的这一发展机遇，在抓紧对中、小型水泥企业、立窑企业的治理，使其能达标排放的同时，重点抓紧对新型干法水泥生产线和PC窑、窑头、窑尾的袋式除尘工程的推广和应用。在国外发达国家，欧洲、北美等环保标准和执法都很严格，他们的水泥生产线绝大部分都采用袋式除尘器，窑头、窑尾大都采用袋式除尘器。德国水泥90%的废气是通过袋式除尘器净化的，这使其水泥粉尘的散失量小于其产量的0.05%。很好的保护了当地的大气环境。近年来，我国在新型干法生产线窑头、窑尾采用袋式除尘器越来越多。都江堰拉法基公司3300t/d水泥生产线，全部采用中材环保公司生产的袋式除尘器，窑头、窑尾采用分室反吹风袋式除尘器。山东青州6000t/d窑头、窑尾均采用了合肥水泥研究设计院生产的低压长袋脉冲袋式除尘器。浙江尖峰5000t/d窑尾采用了浙江洁华环保科技股份公司的脉冲袋式除尘器。河南确山5000t/d窑尾，采用了天津水泥设计院的袋式除尘器。辽宁5000t/d窑尾采用了芜湖华林环保公司的脉冲袋式除尘器。国内还有不少3200t/d、5000t/d水泥生产线窑头、窑尾采用袋式除尘器，就不在此一一列举。同时，合肥水泥研究设计院出口到巴基斯坦的3200t/d窑尾采用了CXS(Ⅱ)1100-2×10(F)反吹风袋式除尘器，河南中材环保公司出口沙特阿拉伯5000t/d和浙江洁华环保科技股份有限公司出口阿联酋10000t/d水泥生产线的全部袋式除尘器，包括窑头、窑尾的脉冲袋式除尘器。详细罗列这些项目，充分说明了PC窑、窑头、窑尾除尘的发展趋势是采用袋式除尘器，并愈来愈大型化。根据几个项目的监测，安装在窑尾的袋式除尘器不但能除尘还能脱硫。在新的国家标准GB4915-2004没有公布以前，窑尾的排放浓度为100mg/m3 ，PC窑、窑头、窑尾采用电除尘器还比较多。但是，现在不少窑头，窑尾的电除尘器达不到新的排放标准，需要重新改造成袋式除尘器，下面试举二例供读者参考。

　　1、北京琉璃水泥厂2000t/d水泥生产线窑尾电除尘改袋式除尘器。

　　处理烟气量420000 m3/h，入口粉尘浓度<100g/m3，烟气温度正常:100℃-150℃,最高：260℃（瞬时300℃）采用行喷脉冲结构，充分利用原电除尘器的壳体，既降低改造费用又缩短了改造工期。过滤风速0.98m/min,滤袋材质，采用玻纤薄膜滤料，除尘器阻力<1100Pa，出口排放浓度<10mg/m3。2004年3月天津水泥工业设计研究院仅用了18天就完成了改造工程，改造后系统产量提高到了2400t/d。

　　2、珠江水泥有限公司5300t/d窑尾电除尘器改袋式除尘器

　　5300t/d生产线窑尾配备的是引进的电除尘器，随着广州市对环境要求的日益严格和海德堡珠江水泥有限公司对环境保护的高度重视，要求改造后烟尘排放浓度达到欧洲排放标准<10mg/Nm3。处理风量100万m3/h，过滤风速<1．2m/min，入口温度50—260℃，入口湿度<25%，设备漏风率<2%，采用P84针刺毡滤料15200m2，保证使用寿命3+1年．合肥水泥研究设计院在2005年4月完成了改造工程，并一次投入成功运行，窑尾系统阻力<1100Pa，窑产量达5400t/d，实测烟尘排放浓度7.92mg/m3。

　　这二项2005年实施完成的，将不能达标排放的电除尘器改袋式除尘器的成功案例，说明改造工程比较方便，施工时间不太长，改造后的效果非常好，烟尘排放浓度<lOmg/m3，同时还提高了窑的产量，这也是今后发展的趋势。

　　袋式除尘器的关健是滤料，滤料的性能和寿命非常重要。从国内这几年的应用情况来看，滤料的性能和寿命都能满足PC窑用户的要求，但价格却太高，尤其是从美国进口的玻纤薄膜滤料和从欧洲进口的P84滤料，价位都很高，并且用的数量也很大，一台袋式除尘器，一用就是l一2万m2，价值数百万元。这种情况不能长期这样下去，这对袋式除尘器在水泥工业PC窑的广泛应用，带来不利的影响。必须国产化，降低滤料成本。事实上国产的玻纤覆膜滤料，P84针刺毡、氟美斯针刺毡都已开发出来，并在好几台窑尾袋式除尘器上应用，已达二年以上。下一步，还需深入做工作，继续开拓和应用，让国产滤料能在PC窑、窑头、窑尾，袋式除尘器上普遍推广应用，逐步取代进口滤料。到那时，袋式除尘器在水泥工业的应用将更加普遍，水泥工业的粉尘散失量将下降到水泥总产量的0．5%以下，水泥工业的烟尘、粉尘将下降数百万吨。让我国的袋式除尘行业和水泥工业携起手来，共同努力，为我们神州大地的天更蓝，空气更清新，做出更大的贡献!