先進覆膜濾袋——水泥企業(yè)的節(jié)能之匙，環(huán)保之盾

窯頭和窯尾袋式除塵器的濾料應用分析

  導讀

  近年來，國家水泥窯的粉塵排放標準不斷提高。作為水泥廠袋式除塵器的核心部件，濾料的選擇直接決定著除塵器的使用狀況。目前市場上供應的用于處理窯頭及窯尾廢氣的濾料在性能方面都有各自的局限性，本文所介紹的新型玻纖覆膜濾料，由美國戈爾（GORE）公司 研發(fā)，有效解決了玻纖機織布濾料的缺陷，大大提高了其抗折性能及過濾性能，受到國內(nèi)多家企業(yè)的認可。本文將以全國“千家”重點節(jié)能企業(yè)之一的河北鹿泉金隅鼎鑫水泥股份有限公司為例，進一步介紹戈爾新型玻纖覆膜濾料在實際應用中的效果。

  我國大部分地區(qū)近幾年來頻繁發(fā)生霧霾污染，空氣質(zhì)量指數(shù)長期處于重度污染級別。大規(guī)模霧霾不僅是天災，更是人禍。

  環(huán)境專家強調(diào)，“高強度排放”是導致霧霾的根本原因。中國環(huán)境科學研究院副院長柴發(fā)合表示，鋼鐵、水泥等工廠直接排放顆粒物導致了PM2.5的形成。為此國家下定決心大力治理環(huán)境污染。根據(jù)《國家環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃基本思路》，初步考慮在電力、鋼鐵、水泥等重點行業(yè)開展煙粉塵總量控制，實施基于新排放標準的行業(yè)治污減排管理，把問題突出、影響范圍廣的煙粉塵排放量降下去。

  因生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的粉塵，水泥行業(yè)被列入高污染行業(yè)。水泥行業(yè)在除塵抗霾的綠色發(fā)展道路上，勢必要直面來自粉塵污染治理方面的挑戰(zhàn) --  《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》 規(guī)定，水泥窯粉塵排放標準將由原來的50mg/Nm³(水泥窯等熱力設備)及30mg/Nm³(水泥磨等通風設備)下降為30mg/Nm³和20mg/Nm³。作為水泥廠袋式除塵器的核心部件，濾料直接決定了除塵器的應用狀況。

  基于ePTFE（膨體聚四氟乙烯）的覆膜濾料替代解決方案

  玻纖機織布濾料作為最常見的用于處理窯頭及窯尾廢氣的濾料之一，有著耐高溫、抗化學腐蝕、抗拉性強等優(yōu)點，但抗折性差是其不可忽略的缺陷，需要通過對其進行表面覆膜以提高其過濾性能。

  為解決玻纖機織布濾料的缺陷，美國戈爾（GORE）公司發(fā)明了玻纖覆膜濾料，并對玻纖濾料進行了良好的后處理，不但大大改善了玻纖的抗折性能，也極大地提高了玻纖機織布的過濾性能。

  覆膜濾料，即在濾料表面覆上一層PTFE（聚四氟乙烯） 或ePTFE（膨體聚四氟乙烯） 薄膜。該薄膜是一種利用聚四氟乙烯材料，經(jīng)科學拉制形成的極薄的致密多微孔薄膜。將其壓覆在濾料表面作為迎塵面，充分保證了透氣性、過濾性和除塵器的低壓差運行。加之薄膜表面非常光滑，粉塵很容易被清除，減少了清灰頻率，大大節(jié)省了壓縮空氣的能耗。

  覆膜濾料對薄膜的技術質(zhì)量要求很高，其中薄膜的微孔直徑、孔隙率和微孔分布均勻性是非常重要的指標，其質(zhì)量直接影響覆膜濾料的過濾性能。同時，薄膜與濾料的覆壓技術也很重要，差的覆壓技術不但影響透氣性，在使用中還會造成薄膜與濾料的分離或損壞，影響使用壽命，當然被覆的濾料本身質(zhì)量也是重要因素，因而并不是所有的覆膜濾料都一定是好濾料。

  美國戈爾公司的覆膜濾料在業(yè)內(nèi)擁有良好的口碑以及廣泛的成功應用案例，其使用的薄膜兼顧高透氣性及耐磨損雙重性能，不但在窯尾廢氣處理中應用成功，在國外，因其具有卓越的耐磨性，在窯頭廢氣處理的成功案例也比比皆是。

  玻纖覆膜濾料在實際案例中的應用

  作為全國“千家”重點節(jié)能企業(yè)之一，擁有兩條2500 t/d熟料生產(chǎn)線，三條5000 t/d熟料生產(chǎn)線的河北鹿泉金隅鼎鑫水泥股份有限公司曾先后引進各類先進技術，在使用袋除塵器處理窯頭和窯尾廢氣，以及窯頭和窯尾電收塵器改袋收塵器等大型技改項目中取得了矚目的節(jié)能減排效果。

  今年年初，國家發(fā)改委主任徐紹史帶隊到河北金隅鼎鑫水泥有限公司現(xiàn)場視察時了解到金隅鼎鑫二分公司 5條新型干法水泥熟料生產(chǎn)線在省內(nèi)水泥行業(yè)率先配備建設了SNCR脫硝項目。其粉塵治理采用美國戈爾濾袋，主排放口粉塵排放濃度最低達到5mg/Nm3，實現(xiàn)了粉塵的近零排放、SO2的零排放和NOx的超低排放。

  2008年10月公司率先將一分廠1號熟料生產(chǎn)線窯尾電除塵器改造為袋除塵器，后順利投入使用，經(jīng)河北省環(huán)境保護廳監(jiān)測其排放濃度穩(wěn)定在10mg/Nm³以內(nèi)，同時窯尾煙氣在線監(jiān)測儀器半年的檢測數(shù)據(jù)顯示收塵效果良好，粉塵排放穩(wěn)定。隨后公司又先后將一分廠和二分廠的全部窯尾、窯頭電除塵器進行了同樣的改造。截至2010年5月，公司完成了對3臺窯尾和3臺窯頭電除塵器的改造。 目前經(jīng)改造的10臺除塵器均采用了袋除塵器，并全部使用戈爾的玻纖覆膜濾料。

  盡管公司首次在窯頭廢氣處理中使用玻纖覆膜濾料，但是截至目前未發(fā)生一條濾袋破損現(xiàn)象，使用效果良好，充分彰顯了窯頭除塵器使用玻纖覆膜濾袋在多方面的優(yōu)勢：首先，粗顆粒粉塵被有效收集，未發(fā)生磨損；其次，避免了熟料粉塵易板結(jié)的問題；再次，耐溫性更強。從實際使用的效果來看，使用7年的玻纖覆膜不但排放依然在10mg/Nm³以內(nèi)，而且壓差也始終低于800Pa。

  運行中的節(jié)能減排分析

  覆膜濾料以其高效的粉塵攔截能力，為接近零排放的目標提供了可能。公司的窯頭窯尾10臺袋除塵器平均使用壽命逾7年，自投運以來始終保持濾料零破損。設備應用后，粉塵排放遠低于國家排放標準，工廠周圍的空氣潔凈度得到顯著提升，當?shù)囟墐?yōu)良天氣創(chuàng)造了歷史新高，為公司員工及當?shù)鼐用翊蛟炝肆己玫墓ぷ鳈C居住環(huán)境。

  能耗對于水泥生產(chǎn)企業(yè)來說至關重要，袋除塵器的能耗主要是引風機及用于清灰的壓縮空氣能耗。自投運以來，三分廠窯頭窯尾布袋的壓差都一直低于600Pa并始終保持平穩(wěn)的狀態(tài)。壓差對比顯示，普通非覆膜濾料通常會比覆膜濾料在同等條件下壓差高500 Pa以上。

  經(jīng)計算，結(jié)合實際排風機的電耗，公司五條熟料生產(chǎn)線的窯頭和窯尾袋除塵器僅風機的能耗每年可節(jié)約逾400萬元。

  另一方面，當前用于清灰的壓縮空氣壓力僅為0.25 MPa，清灰周期較長，就壓縮空氣的費用而言，10個除塵器每年節(jié)省近80萬元，同時減少了清灰時壓縮空氣對濾料的損傷，延長了濾袋的使用壽命。

  結(jié)束語

  針對霧霾帶來的惡劣影響，今年初北京市啟動了大氣污染應急減排措施，據(jù)統(tǒng)計，已有103家重點排污企業(yè)被停產(chǎn)。如不主動采用先進的環(huán)保技術減排降耗，水泥企業(yè)今后的發(fā)展將面臨巨大挑戰(zhàn)。

  水泥廠使用普通的非覆膜濾袋，纖維孔隙大，細顆粒物PM2.5穿透現(xiàn)象嚴重，難以達到理想的排放值；而薄膜濾料孔隙致密，過濾精度高，薄膜代替粉餅，排放低，壓差更低，真正幫助水泥企業(yè)實現(xiàn)了經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益的統(tǒng)一。

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