總結(jié)

2013年，我國(guó)水泥行業(yè)粉塵排放量占全國(guó)總排放量的30%以上，是重污染行業(yè)之一。隨著GB 4915-2013《水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施，污染物排放總量不斷減少，水泥行業(yè)減排取得了一定成績(jī)。對(duì)于水泥企業(yè)來(lái)說(shuō)，滿足“水泥窯及窯磨一體機(jī)煙氣粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)為30mg/Nm3，水泥磨及磨煤機(jī)煙氣粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/Nm3”的要求并不困難。部分地區(qū)發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，相關(guān)水泥企業(yè)也能達(dá)標(biāo)，水泥行業(yè)有一定的減排潛力。水泥行業(yè)能否進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)10mg/Nm3的超凈排放目標(biāo)？本文將從幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)角度探討如何實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)的超凈粉塵排放目標(biāo)。

目前，水泥行業(yè)粉塵治理的主要設(shè)備有袋式除塵器、靜電除塵器和電袋復(fù)合除塵器，以及新型濕式靜電除塵器。

(1)袋式過(guò)濾器。它是一種依靠濾料作為過(guò)濾材料來(lái)實(shí)現(xiàn)“氣固”分離的除塵裝置。其工作機(jī)理是含塵氣體在通過(guò)濾布時(shí)，通過(guò)篩分、慣性、粘附、擴(kuò)散和靜電作用而被截留。

(2)靜電除塵器。高壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)用于局部電離含塵氣體，即產(chǎn)生電暈放電。含塵氣體通過(guò)電場(chǎng)時(shí)，負(fù)離子與塵粒碰撞并附著其上，實(shí)現(xiàn)粉塵帶電，氣體中的塵粒在電場(chǎng)力的作用下被分離。

(3)電袋除塵器。電袋復(fù)合除塵器是靜電除塵器和袋式除塵器的集合，其中粉塵被前方電場(chǎng)帶電荷捕集，難以帶電荷收集的剩余粉塵隨煙氣均勻進(jìn)入濾袋區(qū)，經(jīng)濾袋過(guò)濾完成煙氣凈化。

(4) wesp。集塵原理與干式靜電除塵器相同，是用高壓電暈放電對(duì)灰塵進(jìn)行充電，充電后的灰塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)集塵板/管。wesp除塵器與干式靜電除塵器的區(qū)別在于，它采用耐腐蝕導(dǎo)電材料作為除塵器，或者采用噴水或溢流水形成的不導(dǎo)電非金屬材料作為除塵器。因此，捕集效率高于干式靜電除塵器。

從技術(shù)角度來(lái)看，除靜電除塵器外，很難達(dá)到10mg/Nm3的超凈排放目標(biāo)。但從設(shè)備維護(hù)和穩(wěn)定性來(lái)看，袋式除塵器是最可行的方案。因此，本文重點(diǎn)研究袋式除塵器實(shí)現(xiàn)10mg/Nm3超凈排放的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1袋式過(guò)濾器超凈排放理念

開發(fā)具有超凈排放功能的袋式除塵器，首先要討論濾料的超凈排放問題。濾料能否達(dá)到超凈排放的目標(biāo)，是吸塵器實(shí)現(xiàn)超凈排放最關(guān)鍵的因素。當(dāng)然，袋式除塵器的除塵機(jī)理不僅取決于濾袋的過(guò)濾性能，而且在濾袋收集了大部分灰塵后，還有一部分灰塵，即灰塵層，殘留在濾料的內(nèi)部和表面。它還通過(guò)粉塵層的篩分作用捕集粉塵，提高了過(guò)濾效率，也是袋式除塵器超凈排放的重要理念。粉塵層越厚，粉塵排放濃度越低。因此，如何智能清潔灰塵，科學(xué)保留濾袋表面灰塵層的厚度，是實(shí)現(xiàn)超凈排放的關(guān)鍵因素。此外，除塵器內(nèi)氣流的均勻分布對(duì)過(guò)濾性能也有一定的影響。如果氣流分布不合理，局部氣流速度會(huì)過(guò)快，該區(qū)域的逸出粉塵會(huì)增加，從而影響除塵器的排放濃度。除上述關(guān)鍵因素外，防止濾袋破損導(dǎo)致的意外排放，實(shí)現(xiàn)袋式除塵器意外排放的預(yù)警和自我處理，也是實(shí)現(xiàn)超凈排放的關(guān)鍵技術(shù)。

2袋式除塵器超凈排放的關(guān)鍵因素

2.1超凈排放濾袋

袋式除塵器發(fā)展和普及的關(guān)鍵之一是濾料的發(fā)展。作為袋式除塵器的“核心”，其性能和質(zhì)量直接關(guān)系到袋式除塵器的粉塵排放濃度。濾袋的性能和質(zhì)量與過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)、纖維形狀、加工和后處理有關(guān)。從結(jié)構(gòu)上看，市場(chǎng)上廣泛采用膜濾料作為降低排放濃度的主要措施。膜過(guò)濾材料是在過(guò)濾材料表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)薄膜形成的一種過(guò)濾材料，能夠高效過(guò)濾，具有良好的過(guò)濾性能。除了涂層過(guò)濾介質(zhì)，多梯度濾袋也成為有效控制粉塵的新技術(shù)過(guò)濾介質(zhì)。梯度濾料一般由四層組成，第一層梯度由微纖維組成，孔隙小，過(guò)濾性能好。大部分灰塵被截留在第一個(gè)梯度中，難以留在濾料內(nèi)部，從而保證了濾料內(nèi)部氣流的順暢，避免了使用濾料增加運(yùn)行阻力的問題，保證了除塵效率。在濾料形狀方面，在相同克重下，細(xì)旦纖維和異形纖維比普通纖維具有更高的比表面積，可以獲得更好的過(guò)濾效率。這兩種纖維在要求低排放濃度的水泥企業(yè)中應(yīng)用廣泛。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，最近開發(fā)的海島纖維具有更高的比表面積和更好的過(guò)濾性能，因此海島纖維也可以成為超凈排放過(guò)濾材料的另一種選擇。

2.2智能清灰系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)外常用的除塵控制方法有定時(shí)除塵和恒阻除塵。定時(shí)清灰是指根據(jù)預(yù)設(shè)的清灰周期和脈沖間隔控制清灰機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。如果時(shí)間設(shè)置不合理，濾料的初始粉塵層不會(huì)形成，粉塵排放濃度會(huì)增加。恒阻清灰是根據(jù)除塵器的實(shí)際阻力來(lái)控制清灰。通常設(shè)定阻力的上限和下限。當(dāng)阻力大于上限時(shí)，清灰系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)置程序開始循環(huán)清灰，直到阻力小于下限時(shí)停止清灰。兩種模式不能調(diào)整清洗順序。智能清灰系統(tǒng)將清灰程序與除塵器各袋室的阻力聯(lián)系起來(lái)。根據(jù)各袋室的壓差，由高到低吹氣，以避免不必要的除塵動(dòng)作，保護(hù)濾袋表面的粉塵層，減少超細(xì)粉塵的逸出。因此，采用智能清灰系統(tǒng)可以成為超凈排放除塵器的首選。

2.3氣流均勻分布系統(tǒng)

除塵器中各袋室和袋間氣流的均勻性對(duì)過(guò)濾性能有一定的影響。目前，市場(chǎng)上經(jīng)常使用CFD軟件來(lái)計(jì)算和模擬除塵器內(nèi)部的氣流分布。通過(guò)不斷模擬和調(diào)整袋室隔板的高度、氣流分布板的角度和大小等參數(shù)。，將含塵氣流組織成均勻分布并輸送到除塵器的各個(gè)過(guò)濾單元，以促使各個(gè)濾袋的過(guò)濾負(fù)荷一致，保證各個(gè)過(guò)濾單元的流量偏差控制在10%以內(nèi)，使整個(gè)除塵器的氣流穩(wěn)定、均勻分布，從而減少局部過(guò)量氣流，提高除塵器的粉塵排放濃度。因此，完善除塵器的氣流組織系統(tǒng)是除塵器實(shí)現(xiàn)超凈排放的基本要求。

2.4事故排放預(yù)警及自我處理技術(shù)

在水泥企業(yè)中，濾袋時(shí)有損壞，不僅造成意外排放影響環(huán)境，還造成大量裝袋的問題，造成可觀的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)這一問題，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院環(huán)保小組通過(guò)大量的試驗(yàn)對(duì)比，預(yù)警和自我處理技術(shù)發(fā)現(xiàn)，破損的濾袋在除塵后有明顯的峰值濃度，并迅速找到濾袋破損的袋室數(shù)量和具體位置。精確定位破袋位置后，控制系統(tǒng)自動(dòng)釋放應(yīng)急塞，堵住濾袋口，避免濾袋損壞后灰塵逸出，防止周圍濾袋的使用受到局部濾袋損壞的影響。

3結(jié)論理論

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)了國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“基于實(shí)測(cè)的水泥行業(yè)大氣污染物排放規(guī)律研究及排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施評(píng)價(jià)”。本項(xiàng)目的目標(biāo)之一是把握水泥行業(yè)的減排潛力，為下一版《水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的制定提供技術(shù)支持。因此，水泥行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)變得更加嚴(yán)格。對(duì)此，水泥行業(yè)應(yīng)提前關(guān)注各種超凈排放技術(shù)。一旦水泥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變得更加嚴(yán)格，水泥行業(yè)的袋式除塵器只需要從超凈排放濾袋、智能清灰系統(tǒng)、氣流均勻分布系統(tǒng)、事故排放預(yù)警和自我處理技術(shù)四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)入手，就可以完全達(dá)到10mg/Nm3的超凈排放目標(biāo)。