【文章內(nèi)容簡介】 mg/m3，甚至10mg/m3；廣東、四川、江蘇、河南等省，新上的工藝線均要求從原料處理到產(chǎn)品采用袋式除塵器，同時，全國各省、市逐步在大、中型水泥生產(chǎn)線安裝在線監(jiān)測儀器，隨時監(jiān)控?zé)焿m和粉塵的排放。水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新型干法水泥生產(chǎn)線快速增長和環(huán)保法規(guī)和監(jiān)管愈來愈嚴(yán)格。在國外發(fā)達(dá)國家，歐洲、北美等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)法都很嚴(yán)格，他們的水泥生產(chǎn)線絕大部分都采用袋式除塵器，窯頭、窯尾大都采用袋式除塵器。德國水泥90%的廢氣是通過袋式除塵器凈化的，%。很好的保護(hù)了當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境。近年來，我國在新型干法生產(chǎn)線窯頭、窯尾采用袋式除塵器越來越多。全國幾大水泥公司全工藝線均采用袋式除塵器；中聯(lián)水泥、冀東水泥、華新水泥、海德堡、中材國際、亞東等大型水泥集團(tuán)新上5000t/d到10000t/d整條工藝線都是采用袋式除塵器；為了減少排放，中聯(lián)水泥的100多條新型干法水泥工藝線逐步開始把電除塵器改為袋式除塵器；河南南陽中聯(lián)、郟縣中聯(lián)于2009年完成改造。本文轉(zhuǎn)自建材機(jī)械設(shè)備網(wǎng)：：、電除塵器在水泥行業(yè)的應(yīng)用與比較【中國水泥網(wǎng)】 作者:毛志偉，侯大剛，胡建鵬，梁顯文 單位: 【20100427】0 概述：水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)除塵設(shè)備的選擇我國水泥工業(yè)取得了長足發(fā)展，近幾年平均增速為12%。新型干法水泥技術(shù)在節(jié)能、大型化方面取得突破性進(jìn)展，其生產(chǎn)量占全部水泥產(chǎn)量的百分比由2000年12%上升到50%，而粉塵排放減少500萬噸。目前新型干法窯中以5000t/d窯規(guī)模為主的工藝線迅速推廣，水泥生產(chǎn)線規(guī)模的擴(kuò)大，不僅促進(jìn)了與之配套的的環(huán)保設(shè)備的大型化，同時也促進(jìn)了環(huán)保裝備及技術(shù)的進(jìn)步。水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥廠最大的粉塵污染源，新型干法水泥生產(chǎn)線均將窯尾煙氣用于烘干原料、并與窯尾共用一臺除塵器。因此，窯尾系統(tǒng)的粉塵排放量占到整條生產(chǎn)線的二分之一強(qiáng)。新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915－2004中規(guī)定“水泥窯及窯磨一體機(jī)”排放標(biāo)準(zhǔn)為50mg/m179。，需要高效、穩(wěn)定的除塵設(shè)備才能達(dá)標(biāo)運(yùn)行。世界發(fā)達(dá)國家對水泥窯的排放要求愈來愈嚴(yán)格，歐盟IPPC（綜合污染預(yù)防與控制）指令（96EC）關(guān)于《水泥制造業(yè)的最佳可用技術(shù)（BAT）與污染物排 放指南》指出：采用袋除塵和電除塵技術(shù)，對應(yīng)的排放控制水平為20~30 mg/Nm179。這份文件將成為歐洲各國制定排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。有一些國家（如德國、荷蘭）水泥工業(yè)粉塵排放甚至要求達(dá)10 mg/Nm179。，尤其近年來“趨零排放”已成為一種潮流（表1）。表1 國外水泥工業(yè)顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/Nm179。）國家 或地區(qū) 水泥窯 德國 奧地利 法國 意大利 50 50愛爾蘭 葡萄牙 50歐盟盧森堡 荷蘭 瑞典 英國IPPC 指 令20~30一般地區(qū)100 ~70 特殊地區(qū)50~40日 本美國2目前，國內(nèi)外用于水泥回轉(zhuǎn)窯除塵都是電、袋兩大類除塵器。國內(nèi)生產(chǎn)的袋除塵器、電除塵器每小時能處理幾百到一百多萬立方米風(fēng)量的含塵廢氣，進(jìn)口濃度允許超過100 g/Nm179。，排放濃度熱力設(shè)備可控制在50mg/Nm179。以下，通風(fēng)設(shè)備可控制在30 mg/Nm179。以下。我國水泥回轉(zhuǎn)窯據(jù)統(tǒng)計10%使用袋除塵器，90%使用電除塵器，但隨著《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的出臺，袋除塵器應(yīng)用愈來愈多，國內(nèi)外均出現(xiàn)“電改袋”的現(xiàn)象。袋、電除塵器由于除塵機(jī)理不同，應(yīng)用情況，除塵效果也不盡相同。以下就電、袋兩種除塵器工作原理，用于水泥回轉(zhuǎn)窯除塵實(shí)際情況作簡要分析比較。電除塵器電除塵器是利用高壓靜電來進(jìn)行氣塵分離的，它除塵基本過程分三個階段：（1）進(jìn)入電除塵器內(nèi)的粉塵粒子先荷電；（2）荷電塵粒移動后沉降（即收塵）；（3）振打使沉積粉塵脫落（即清灰）。當(dāng)含塵氣體通過電極間通道時，電暈電流中的電子和負(fù)離子就會吸附到粉塵上，稱為荷電。荷電的粉塵在電場的作用下向收塵極運(yùn)動，最后沉積在收塵極板上并將電荷釋放出來，當(dāng)粉塵沉積到一定厚度時，通過振打裝置將粉塵打落入灰斗排出。工業(yè)電除塵器在實(shí)際運(yùn)行中，除塵是一個極為復(fù)雜的過程，受諸多因素的影響，如圖圖2所示。從理論計算的除塵效率與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相差較大，這些因素包括物理、電力、流體力學(xué)等，而最強(qiáng)干擾作用，是煙氣和粉塵的性質(zhì)，如粉塵的比電阻；氣體的溫度和濕度；化學(xué)成分；塵粒分布；壓力，氣體流速等等。圖1 電除塵荷電和除塵過程1電暈線；2電子；3離子；4粉塵顆粒；5陽極板圖2 影響電除塵器性能的主要因素 比電阻是主要影響因素電除塵器要求控制煙氣粉塵比電阻在104~，其除塵效率最佳，這也是長期實(shí)踐得出的結(jié)論。，這種粉塵導(dǎo)電良好，荷電粒子與集塵極接觸立即放出電荷，同時獲得與集塵極相同電荷的正電荷，受到集塵極相同電荷的排斥又脫離集塵極返回到氣流中，形成二次飛揚(yáng)（圖3），又稱“跳躍現(xiàn)象”。這種粉塵在集塵極放電緩慢，因此粉塵層間形成很大的電壓梯度，產(chǎn)生一個強(qiáng)電場，這一電場不但減弱了電極間的電場強(qiáng)度，排斥其它粉塵繼續(xù)向集塵極運(yùn)動，還會發(fā)生局部放電，出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象（圖4），在集塵極和物料層中形成大量的陽離子，中和了迎面而來的陰離子，使電能消耗增加甚至無法工作。圖3 低比電阻粉塵的跳躍現(xiàn)象圖4 高比電阻粉塵的反電暈現(xiàn)象 煙氣調(diào)質(zhì)控制比電阻為使電除塵器能在正常比電阻范圍內(nèi)工作，所有干法水泥廠回轉(zhuǎn)窯都要采用增濕塔做為煙氣調(diào)質(zhì)處理。而煙氣調(diào)質(zhì)是根據(jù)粉塵中比電阻隨溫度和濕度（濕度以露點(diǎn)表示）變化而變化的性質(zhì)來進(jìn)行的，必須兼顧到溫度和露點(diǎn)兩個條件。新型干法生產(chǎn)線窯尾煙氣溫度在300176。C ~ 400176。C之間，進(jìn)行增濕降溫后，露點(diǎn)為50176。C，溫度為150176。C，是電除塵理想的工作范圍。增濕塔是窯尾除塵系統(tǒng)的重要組成部分，它的工作好壞直接影響電除塵器的效果。 存在事故排放水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾用電除塵器時，為了使電除塵器安全運(yùn)行，設(shè)置了CO采樣分析，超標(biāo)自動停止向電極供電功能?；剞D(zhuǎn)窯正常工作時，%左右，%時報警，超過2%時則自動切斷電源，關(guān)閉高壓硅整流器，這時電除塵器僅是一個煙氣通道，粉塵對空排放。這樣就造成電除塵器與窯系統(tǒng)不同步運(yùn)行問題。如下兩種情況產(chǎn)生CO濃度超標(biāo)：1）生產(chǎn)工藝操作不當(dāng)CO超標(biāo)。2）點(diǎn)窯時煤燃燒不完全CO超標(biāo)。上述二種情況中，點(diǎn)燃窯的情況是：在窯溫上升到一定溫度，剛點(diǎn)窯時不開系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，僅靠煙囪的自然抽力，排風(fēng)量很小。燃燒基本正常時才開系統(tǒng)風(fēng)機(jī)并投料，這時電除塵器也投入了運(yùn)行，超標(biāo)時間很短，排放總量可以忽略。在投料之前，只有煙塵，即使有一段時間超標(biāo)，但超過值很少，排放總量也可忽略。只有第一種情況，工藝操作不當(dāng)，煤燃燒不完全，引起廢氣中CO超標(biāo)，被迫停止向電除塵器電極供電，而這時又要對窯系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，不能停止運(yùn)行，引起粉塵濃度超標(biāo)排放。 不同步時間與超標(biāo)排放量的計算(1)除塵效率下限：為了使除塵設(shè)備達(dá)標(biāo)排放，當(dāng)入口濃度為某定值時，除塵設(shè)備必須要具有最低的除塵效率。若粉塵排放濃度限值為50 mg/Nm179。，入口濃度與除塵效率的關(guān)系如表2： 表2 不同入口濃度情況下要求的最低除塵效率入口濃度（g/Nm）100 10003排放限值（mg/Nm）503除塵效率（%） 不同步運(yùn)行，也就是工藝設(shè)備運(yùn)行時，電除塵器本身只起到類似沉降室的作用，污染物排放量急劇增加。假定該沉降室的除塵效率為50%，收塵裝置不同步污染物排放總量與同步運(yùn)行時污染物排放總量相等時，不同步時間的百分比與除塵裝置入口污染物濃度有關(guān)。當(dāng)入口粉塵濃度為100、1000 g/Nm179。時，不同步的時間分別為1%；%；%。水泥生產(chǎn)中除烘干磨Osepa選粉機(jī)外，一般設(shè)備產(chǎn)生的粉塵濃度在100 g/Nm179。左右，若收塵裝置與工藝設(shè)備有千分之一不同步就能使不同步的粉塵排放總量與同步運(yùn)行的排放總量相等。(2)排放總量估算如下：水泥窯正常工作時，出預(yù)熱器粉塵濃度平均為60g/Nm179。，氣體溫度320176。，換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下粉塵平均標(biāo)況濃度約為130 g/Nm179。當(dāng)出現(xiàn)CO超標(biāo)時，調(diào)整水泥窯系統(tǒng)，減少喂料量，假設(shè)可使預(yù)熱器出口粉塵濃度下降一半，為65g/Nm179。增濕塔或冷卻器使粉塵沉降20%~40%，下面計算取40%；電除塵器電極不帶電時其殼體作為沉降室，沉降率50%，這時排入大氣的粉塵濃度為：65X（1－）(1－)= g/Nm179。當(dāng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)允許排放濃度為100m g/Nm179。時，生產(chǎn)中因CO超標(biāo)而引起電除塵器被迫停電，所產(chǎn)生的粉塵濃度是允許排放濃度的195倍。即小時超標(biāo)排放的粉塵量，等于195個小時正常生產(chǎn)的粉塵達(dá)標(biāo)排放總量。根據(jù)對水泥生產(chǎn)中電除塵器運(yùn)行情況的了解，大部分生產(chǎn)廠CO超標(biāo)時間都在1%左右。部分超過2%，幾乎每天都有1次以上超標(biāo)排放。%以下比較困難。%計算，由于CO超標(biāo)引起的電除塵器年超標(biāo)排放總量與除塵器正常達(dá)標(biāo)排放總量相當(dāng)，可見CO超標(biāo)引起的粉塵排放總量相當(dāng)驚人。 《新標(biāo)準(zhǔn)》對水泥回轉(zhuǎn)窯尾除塵設(shè)備要求嚴(yán)格《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》“征求意見稿”曾規(guī)定“新建水泥生產(chǎn)線窯尾一律采用布袋除塵器”，是考慮到電除塵器有一些難以克服的缺陷（如CO預(yù)警問題）造成不正常排放量很大，通常袋除塵器要好的多。從調(diào)研情況看，不排除電除塵器能解決這一問題（如自控手段），以及開發(fā)出新形式的除塵設(shè)備。因此不再要求新建水泥窯一律采用布袋除塵器。而工藝波動造成除塵器關(guān)閉，此時水泥窯需要調(diào)整運(yùn)行（不能停止）所造成的非正常排放，電除塵器就很嚴(yán)重了。對這種不正常排放要控制。因此新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：新建水泥窯應(yīng)保證在生產(chǎn)工藝波動情況下除塵裝置仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn),禁止非正常排放?，F(xiàn)有水泥窯采用的除塵裝置，其相對于水泥窯通風(fēng)機(jī)的年同步運(yùn)轉(zhuǎn)率不得小于99%。使用電除塵器，需安裝現(xiàn)代化的自動測量與控制系統(tǒng)，進(jìn)行精確、有效的工藝控制。保證電除塵器與水泥窯完全同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)起來難度很大。通常袋除塵器在這方面有明顯優(yōu)勢。袋除塵器袋除塵器是以織物纖維濾料采用過濾技術(shù)將空氣中的固體顆粒進(jìn)行分離的設(shè)備。目前主要有纖維過濾，膜過濾（表面覆膜）和粉塵層過濾，具體表現(xiàn)為：篩分，慣性碰撞，擴(kuò)散，重力沉降等綜合作用。其作用機(jī)理為：（1）慣性捕集：顆粒物與風(fēng)速都較大時，氣流接近過濾材料因受阻而發(fā)生繞流，顆粒物則由于慣性作用而脫離流線，直接與纖維碰撞而被捕集。（2）篩分捕集：當(dāng)顆粒物的粒徑大于過濾材料的孔徑時，顆粒物無法通過而被捕集。（3）擴(kuò)散捕集：由于氣體分子熱運(yùn)動對微粒的碰撞而產(chǎn)生的布朗運(yùn)動線，從而撞擊到纖維上被吸附，對于越小的微粒越顯著，一般不足以靠布朗運(yùn)動使其離開流線碰撞到纖維上。（4）重力沉降捕集：在過濾速度較小時，氣體比較重的顆粒由于重力的作用而脫離流線，沉積在纖維上。圖5圖5表示在袋除塵器過濾過程中濾料的縱斷面圖。這是普通的化學(xué)纖維濾布，網(wǎng)孔為20~50微米，（使用短纖維如果考慮起毛的話，則為5~10微米）。在過濾中，粉塵逐漸在濾布表面形成初始粘附層（也稱粉塵架橋現(xiàn)象），它本身就起對粉塵的過濾作用。目前，國內(nèi)外濾料表面覆膜過濾技術(shù)的應(yīng)用，使袋除塵器的過濾機(jī)理都有所改變。這種技術(shù)對微細(xì)粉塵有更高的捕集率，將粉塵阻留在濾料表面，更容易剝離。不用說1微米的塵粒，也能獲得接近100%的除塵效率，%的除塵效率，已趨近“零排放”。 煙氣粉塵特性影響（1）不受煙氣比電阻影響，干燥煙氣更利于袋除塵器。（2）用于窯尾除塵有脫硫作用。煙氣中SO2在過濾時與濾袋表面粉塵層中的鉀、鈉結(jié)合生成鹽，脫硫80%左右。（3）對窯工況煙氣變化、波動不敏感。尤其是窯系統(tǒng)煤燃燒不完全時導(dǎo)致的CO超標(biāo)，袋除塵器可正常工作，不需對空排放（旁路）。（4）降溫方式多樣。袋除塵器濾袋承受溫度一般在240~260176。C左右，（最高允許溫度在260~280℃）可以用增濕塔降溫，但要求遠(yuǎn)沒有電除塵器高。比如煙氣只需降到260176。C以下露點(diǎn)50176。C以上即可，其用水量不及電除塵器一半。袋除塵器降溫還可用空氣冷卻器，尤其在北方缺水地區(qū)，還有水質(zhì)不好的地區(qū)。（5）袋除塵器在線檢修可保證與窯的同步運(yùn)轉(zhuǎn)率。水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾用袋除塵器，也會因為濾袋損壞引起超標(biāo)排放。水泥窯窯尾用袋除塵器都在10個袋室以上，斷定破袋所在位置從發(fā)現(xiàn)超標(biāo)排放開始，檢查一般需5~30分鐘。目前，濾袋使用壽命均在一年以上，破袋僅在濾袋使用一年以后發(fā)生。查出破損濾袋所在袋室只要關(guān)閉該袋室，對其更換即可，其余袋室仍可正常運(yùn)行。一般關(guān)閉20%袋室不會影響工藝設(shè)備生產(chǎn)和除塵設(shè)施的除塵效率。及時發(fā)現(xiàn)濾袋損壞是減少超標(biāo)排放量的關(guān)鍵，這只能依靠在線連續(xù)檢測設(shè)備的及時報警。一般認(rèn)為：袋除塵器破袋，在少部分破損時即可被發(fā)現(xiàn)，其它濾袋還會起一定的作用，超標(biāo)的排放量遠(yuǎn)小于電除塵器因CO超標(biāo)時的排放量。（6）運(yùn)行阻力問題。袋除塵器運(yùn)行阻力較高（1000~1700Pa）超負(fù)荷通過能力較差，運(yùn)行時阻力能耗比電除塵器大。對窯不同工況變化，袋除塵器入口及本體易產(chǎn)生正壓現(xiàn)象。袋、電除塵器用于水泥回轉(zhuǎn)窯投資及運(yùn)行費(fèi)用比較。 國內(nèi)某大型環(huán)保企業(yè)做的比較（表3）表3 電除塵器和袋收塵器總體經(jīng)濟(jì)對比表（單位：萬元）