高效覆膜袋式除塵器在水泥行業(yè)中的應(yīng)用及節(jié)能分析

文_崔建蔚 太原市華特森環(huán)境技術(shù)有限公司

袋式除塵器是利用織物材料制作的袋狀過(guò)濾原件（即濾袋）捕集含塵氣體中固體顆粒的設(shè)備，是一種高效除塵器，除塵效率99%以上，隨著新濾材的不斷涌現(xiàn)和濾料制備技術(shù)的不斷改進(jìn)，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。其中濾料是袋式除塵器的關(guān)鍵材料，濾布的性能和質(zhì)量直接影響除塵器的性能和運(yùn)行，關(guān)系著除塵器的除塵效率。覆膜袋式除塵器是一種根據(jù)在濾料材質(zhì)表面覆膜而命名的除塵器。覆膜濾料是在針刺氈濾料或機(jī)制濾料表面覆以微孔薄膜制成的復(fù)合濾料，覆膜復(fù)合濾料無(wú)論是在物理機(jī)械性能還是在凈化性能方面都優(yōu)于單一濾料。PTFE (聚四氟乙烯)或者e PTFE (膨體聚四氟乙烯) 薄膜微孔濾膜孔徑小，排列均勻，表面光滑，對(duì)直徑小的微細(xì)粒子有較高的捕集率，并且清灰容易；具有憎水性，可以防止濾料堵塞結(jié)垢，降低濾料的阻力，從而降低除塵器系統(tǒng)運(yùn)行能耗，提高除塵器運(yùn)行效率。

1 袋式除塵器除塵工藝及覆膜濾料

袋式除塵器是采用過(guò)濾技術(shù)將氣體中固體顆粒物進(jìn)行分離的過(guò)程。微細(xì)粉塵隨著氣流從濾袋的網(wǎng)孔中通過(guò)，而較大的顆?？亢Y分截留、慣性碰撞和攔截被阻留。隨著濾袋上截留粉塵的加厚，細(xì)小顆?？繑U(kuò)散、靜電等作用被濾料纖維捕獲，在濾袋網(wǎng)孔中產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象，“架橋”現(xiàn)象的不斷加強(qiáng)，形成粉層初層，成為濾袋的主要過(guò)濾層，它允許氣體通過(guò)而截留粉塵顆粒，此時(shí)濾布主要起著支撐骨架的作用，隨著粉塵在濾布上的積累，除塵阻力（壓損）增加，處理能力降低。當(dāng)濾袋兩側(cè)的壓力差很大時(shí)除塵器阻力過(guò)大，系統(tǒng)的風(fēng)量會(huì)顯著下降，需要及時(shí)清灰，以免降低除塵效率。覆膜濾料是在普通濾料的表面覆上一層微孔薄膜。薄膜是由高分子聚合物制成的微孔濾膜，厚度一般在100～150μm之間，孔徑一般小于1μm。微孔過(guò)濾膜具有原纖維狀微孔結(jié)構(gòu)，孔徑較小且分布均勻，通過(guò)微孔能夠有效截留細(xì)小微粒，其光滑的表面使微粒脫落,實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾。常用的濾袋薄膜通常分PTFE和e PTFE薄膜。微孔濾膜是潔白、均勻、平整、無(wú)褶皺的，并且在覆膜后無(wú)機(jī)械性劃傷、起泡、破裂和貫穿性雜質(zhì)。它的微孔當(dāng)量直徑小，孔徑在0.1～50μm之間，即使不需要形成普通濾料具有的粉塵初層，也對(duì)微細(xì)粒子具有較高的捕集率，在《環(huán)境產(chǎn)品技術(shù)要求 袋式除塵器用覆膜濾料》（HJ/T326-2006）中要求覆膜濾料的過(guò)濾效率達(dá)到99.99%。

2 高效覆膜袋式除塵器在水泥制品行業(yè)中的應(yīng)用

在水泥管件的生產(chǎn)過(guò)程中需要水泥、不同粒徑的石子及砂子作為原料，經(jīng)過(guò)混合、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)、凝固形成水泥管件，在水泥輸送及攪拌過(guò)程中水泥筒倉(cāng)頂部排氣筒會(huì)排出水泥粉塵，攪拌過(guò)程產(chǎn)生水泥揚(yáng)塵。此時(shí)水泥筒倉(cāng)頂端及攪拌工序需要設(shè)置適合的除塵器收集粉塵，以確保處理后的廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)環(huán)部2017年發(fā)布了《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范水泥工業(yè)》（HJ847-2017），提出了水泥工業(yè)污染防治可行技術(shù)要求及環(huán)境管理。在水泥工業(yè)廢氣污染防治可行技術(shù)中要求生產(chǎn)設(shè)備通風(fēng)等產(chǎn)生顆粒物的排氣筒安裝覆膜袋式除塵器。生態(tài)環(huán)境部于2018年發(fā)布了第9號(hào)公告《關(guān)于京津冀大氣污染傳輸通道城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，提出了在京津冀大氣污染傳輸通道城市即“2+26”城市對(duì)于現(xiàn)有企業(yè)，在國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定大氣污染物特別排放限值的行業(yè)以及鍋爐，包括火電、鋼鐵、石化、化工、有色（不含氧化鋁）、水泥行業(yè)現(xiàn)有企業(yè)以及在用鍋爐，自2018年10月1日起，執(zhí)行二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物特別排放限值。太原市作為京津冀大氣污染傳輸通道城市，執(zhí)行大氣污染物特別排放限值?！端喙I(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2013）制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，在重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行大氣污染物特別排放限值，水泥工業(yè)大氣污染物特別排放限值如表1所示。這就要求生產(chǎn)企業(yè)的除塵設(shè)施有更高的除塵效率，才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

表1 大氣污染物特別排放限值

由水泥的物理性質(zhì)可知水泥外觀是粉末狀細(xì)小顆粒物，并且通過(guò)細(xì)度來(lái)表征粒徑的大小，水泥細(xì)度是表示水泥被磨細(xì)的程度或水泥分散度的指標(biāo)。通常，水泥是由諸多級(jí)配的水泥顆粒組成的。水泥顆粒級(jí)配的結(jié)構(gòu)對(duì)水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放熱速度，特別是對(duì)強(qiáng)度有很大的影響。硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥細(xì)度用比表面積表示。通常硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg，顆粒粒徑小于40μm。山西省太原市清徐縣某水泥制品廠年生產(chǎn)市政用水泥管、水泥井桶18000個(gè)，原料水泥采用硅酸鹽水泥，強(qiáng)度為42.5R，顆粒粒徑小于40μm。當(dāng)水泥從水泥罐車泵入水泥筒倉(cāng)和水泥從筒倉(cāng)輸送進(jìn)攪拌機(jī)時(shí)，水泥揚(yáng)起的顆粒物在排氣筒監(jiān)測(cè)的濃度達(dá)到4000mg/m3以上，在水泥筒倉(cāng)頂部設(shè)置覆膜袋式除塵器，由于覆膜濾袋的孔徑小于1μm，而強(qiáng)度為42.5R的水泥顆粒粒徑在10～40μm之間，在水泥進(jìn)料和攪拌階段產(chǎn)生的粉塵幾乎能被覆膜濾料完全過(guò)濾掉。在竣工環(huán)保自主驗(yàn)收階段對(duì)水泥筒倉(cāng)設(shè)置覆膜袋式除塵器后排氣筒粉塵濃度進(jìn)行了環(huán)境監(jiān)測(cè)，其排放濃度穩(wěn)定在10mg/Nm3以內(nèi), 達(dá)到了重點(diǎn)地區(qū)大氣污染物特別排放限值要求，排放穩(wěn)定，可以滿足環(huán)境質(zhì)量管控要求。

3 覆膜袋式除塵器節(jié)能效果分析

覆膜袋式除塵器由于覆膜濾料的應(yīng)用，形成表面過(guò)濾機(jī)理，運(yùn)行阻力是緩慢增加的，大大減少了運(yùn)行阻力，而運(yùn)行阻力的降低使得風(fēng)機(jī)能耗也大為減少；覆膜濾料由于表面光滑，清灰特別容易，清灰需要的壓縮空氣的壓力也比較小，從而減少了壓縮空氣的能耗及對(duì)濾袋的損傷。所以覆膜濾料可以有效減少清灰的次數(shù)， 減少了清灰頻率, 大大節(jié)省了壓縮空氣的能耗，從而節(jié)省清灰能耗。薄膜表面非常光滑,具有憎水性且耐高溫的特性，薄膜表面的憎水性使得即使在潮濕條件下工作，也能防止濾袋堵塞和結(jié)垢, 降低濾料的阻力，從而有利于降低除塵器系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

4 結(jié)語(yǔ)

覆膜袋式除塵器具有除塵效率高及節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在。

（1） 濾料材質(zhì)

普通的非覆膜濾料，纖維孔隙大，只能依靠粉塵初層過(guò)濾，細(xì)顆粒物PM2.5穿透現(xiàn)象嚴(yán)重，難以達(dá)到理想的排放值；而薄膜濾料孔隙致密，孔徑微小，因?yàn)槠浔砻孢^(guò)濾機(jī)理，具備了很高的過(guò)濾效率，除塵效率達(dá)到99.99%。

（2） 運(yùn)行阻力

雖然覆膜濾料的初期運(yùn)行阻力大于普通濾料，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，阻力是緩慢增加的，小于傳統(tǒng)濾料運(yùn)行阻力的增加。而運(yùn)行阻力的大小直接決定風(fēng)機(jī)能耗的多少，因此采用覆膜袋式除塵器節(jié)省了生產(chǎn)能耗，節(jié)約了能源。

（3） 表面光滑

由于濾料表面薄膜的光滑性，使得灰塵很容易脫落，減小了清灰所需壓縮空氣的阻力及清灰頻率，從而減少壓縮空氣能耗及濾袋的損傷，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。

（4） 憎水性

薄膜表面的憎水性使得即使在潮濕條件下工作，也能防止濾袋堵塞和結(jié)垢, 降低濾料的阻力，從而有利于降低除塵器系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，適用于潮濕天氣下的生產(chǎn)作業(yè)。因此覆膜袋式除塵器良好的運(yùn)行效果保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，減少了生產(chǎn)能耗，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。