高效覆膜袋式除尘器在水泥行业中的应用及节能分析

2019-12-02崔建蔚太原市华特森环境技术有限公司

节能与环保 2019年10期

文_崔建蔚太原市华特森环境技术有限公司

袋式除尘器是利用织物材料制作的袋状过滤原件（即滤袋）捕集含尘气体中固体颗粒的设备，是一种高效除尘器，除尘效率99%以上，随着新滤材的不断涌现和滤料制备技术的不断改进，其应用范围不断扩大。其中滤料是袋式除尘器的关键材料，滤布的性能和质量直接影响除尘器的性能和运行，关系着除尘器的除尘效率。覆膜袋式除尘器是一种根据在滤料材质表面覆膜而命名的除尘器。覆膜滤料是在针刺毡滤料或机制滤料表面覆以微孔薄膜制成的复合滤料，覆膜复合滤料无论是在物理机械性能还是在净化性能方面都优于单一滤料。PTFE (聚四氟乙烯)或者e PTFE (膨体聚四氟乙烯) 薄膜微孔滤膜孔径小，排列均匀，表面光滑，对直径小的微细粒子有较高的捕集率，并且清灰容易；具有憎水性，可以防止滤料堵塞结垢，降低滤料的阻力，从而降低除尘器系统运行能耗，提高除尘器运行效率。

1 袋式除尘器除尘工艺及覆膜滤料

袋式除尘器是采用过滤技术将气体中固体颗粒物进行分离的过程。微细粉尘随着气流从滤袋的网孔中通过，而较大的颗粒靠筛分截留、惯性碰撞和拦截被阻留。随着滤袋上截留粉尘的加厚，细小颗粒靠扩散、静电等作用被滤料纤维捕获，在滤袋网孔中产生“架桥”现象，“架桥”现象的不断加强，形成粉层初层，成为滤袋的主要过滤层，它允许气体通过而截留粉尘颗粒，此时滤布主要起着支撑骨架的作用，随着粉尘在滤布上的积累，除尘阻力（压损）增加，处理能力降低。当滤袋两侧的压力差很大时除尘器阻力过大，系统的风量会显著下降，需要及时清灰，以免降低除尘效率。覆膜滤料是在普通滤料的表面覆上一层微孔薄膜。薄膜是由高分子聚合物制成的微孔滤膜，厚度一般在100～150μm之间，孔径一般小于1μm。微孔过滤膜具有原纤维状微孔结构，孔径较小且分布均匀，通过微孔能够有效截留细小微粒，其光滑的表面使微粒脱落,实现表面过滤。常用的滤袋薄膜通常分PTFE和e PTFE薄膜。微孔滤膜是洁白、均匀、平整、无褶皱的，并且在覆膜后无机械性划伤、起泡、破裂和贯穿性杂质。它的微孔当量直径小，孔径在0.1～50μm之间，即使不需要形成普通滤料具有的粉尘初层，也对微细粒子具有较高的捕集率，在《环境产品技术要求袋式除尘器用覆膜滤料》（HJ/T326-2006）中要求覆膜滤料的过滤效率达到99.99%。

2 高效覆膜袋式除尘器在水泥制品行业中的应用

在水泥管件的生产过程中需要水泥、不同粒径的石子及砂子作为原料，经过混合、搅拌、成型、养护、凝固形成水泥管件，在水泥输送及搅拌过程中水泥筒仓顶部排气筒会排出水泥粉尘，搅拌过程产生水泥扬尘。此时水泥筒仓顶端及搅拌工序需要设置适合的除尘器收集粉尘，以确保处理后的废气达到排放标准。生态环部2017年发布了《排污许可证申请与核发技术规范水泥工业》（HJ847-2017），提出了水泥工业污染防治可行技术要求及环境管理。在水泥工业废气污染防治可行技术中要求生产设备通风等产生颗粒物的排气筒安装覆膜袋式除尘器。生态环境部于2018年发布了第9号公告《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》，提出了在京津冀大气污染传输通道城市即“2+26”城市对于现有企业，在国家排放标准中已规定大气污染物特别排放限值的行业以及锅炉，包括火电、钢铁、石化、化工、有色（不含氧化铝）、水泥行业现有企业以及在用锅炉，自2018年10月1日起，执行二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和挥发性有机物特别排放限值。太原市作为京津冀大气污染传输通道城市，执行大气污染物特别排放限值。《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）制定了严格的排放标准，在重点地区执行大气污染物特别排放限值，水泥工业大气污染物特别排放限值如表1所示。这就要求生产企业的除尘设施有更高的除尘效率，才能达到排放标准的规定。

表1 大气污染物特别排放限值

由水泥的物理性质可知水泥外观是粉末状细小颗粒物，并且通过细度来表征粒径的大小，水泥细度是表示水泥被磨细的程度或水泥分散度的指标。通常，水泥是由诸多级配的水泥颗粒组成的。水泥颗粒级配的结构对水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放热速度，特别是对强度有很大的影响。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥细度用比表面积表示。通常硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg，颗粒粒径小于40μm。山西省太原市清徐县某水泥制品厂年生产市政用水泥管、水泥井桶18000个，原料水泥采用硅酸盐水泥，强度为42.5R，颗粒粒径小于40μm。当水泥从水泥罐车泵入水泥筒仓和水泥从筒仓输送进搅拌机时，水泥扬起的颗粒物在排气筒监测的浓度达到4000mg/m3以上，在水泥筒仓顶部设置覆膜袋式除尘器，由于覆膜滤袋的孔径小于1μm，而强度为42.5R的水泥颗粒粒径在10～40μm之间，在水泥进料和搅拌阶段产生的粉尘几乎能被覆膜滤料完全过滤掉。在竣工环保自主验收阶段对水泥筒仓设置覆膜袋式除尘器后排气筒粉尘浓度进行了环境监测，其排放浓度稳定在10mg/Nm3以内, 达到了重点地区大气污染物特别排放限值要求，排放稳定，可以满足环境质量管控要求。

3 覆膜袋式除尘器节能效果分析

覆膜袋式除尘器由于覆膜滤料的应用，形成表面过滤机理，运行阻力是缓慢增加的，大大减少了运行阻力，而运行阻力的降低使得风机能耗也大为减少；覆膜滤料由于表面光滑，清灰特别容易，清灰需要的压缩空气的压力也比较小，从而减少了压缩空气的能耗及对滤袋的损伤。所以覆膜滤料可以有效减少清灰的次数，减少了清灰频率, 大大节省了压缩空气的能耗，从而节省清灰能耗。薄膜表面非常光滑,具有憎水性且耐高温的特性，薄膜表面的憎水性使得即使在潮湿条件下工作，也能防止滤袋堵塞和结垢, 降低滤料的阻力，从而有利于降低除尘器系统的运行能耗。