摘要電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器，前級電區(qū)繼續(xù)保留，后級電場布置為袋區(qū)。但要達到顆粒物排放≤10mg/m3，除塵效率達到99.97%，一電場區(qū)的結(jié)構(gòu)參數(shù)已固定，除了電場修復(fù)以外，只能從布袋區(qū)的設(shè)計、制造、安裝等各個環(huán)節(jié)去實現(xiàn)。設(shè)計時，不僅要科學(xué)選擇過濾風(fēng)速，還要將實物模擬和cfd氣流仿真技術(shù)有機結(jié)合，解決好氣流均布問題，除塵器的焊縫必須有良好的密封性能、殼體各板之間進行氣密焊；焊縫密封檢測必須做兩次熒光粉檢漏。改造后在線檢測結(jié)果為：1號線窯頭廢氣顆粒物排放6.4 mg/m3，2號線3.5 mg/m3。

0 前言

我國經(jīng)濟快速發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境保護要求越來越高。我國是水泥生產(chǎn)大國與消費大國，水泥工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的大氣污染物，危害性極大。2014年3月1日，新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（gb4915-2013)正式實施，顆粒物排放限值30mg/m3，重點地區(qū)20mg/m3。隨著燃煤電廠的超低排放改造完成，近兩年大部分地區(qū)的水泥企業(yè)已按燃煤電廠的標準，要求水泥窯顆粒物排放濃度要求≤10mg/m3。

西礦環(huán)保作為大氣污染治理的環(huán)保企業(yè)，緊跟市場需求，研發(fā)出水泥窯排放濃度≤10 mg/m3的超低排放除塵設(shè)備。目前西礦環(huán)保有超低排放技術(shù)的袋除塵器、電除塵器及電袋復(fù)合除塵器。本文將著重介紹電改電袋超低排放技術(shù)及其工程應(yīng)用。

1 電袋除塵器的工作原理

工業(yè)生產(chǎn)煙塵的凈化治理，以電除塵器和布袋除塵器為主，在不同場合各自都發(fā)揮了重要作用，同時也存在各自的局限性。結(jié)合電除塵器和布袋收塵器各自優(yōu)缺點，揚長避短，發(fā)揮最大潛能[1]，西礦環(huán)保推出epb型電袋復(fù)合除塵器。

電袋復(fù)合除塵器指在一個箱體內(nèi)緊湊安裝電場區(qū)和濾袋區(qū)，有機結(jié)合靜電除塵和過濾除塵兩種機理的一種除塵器[2]。

含塵氣體通過氣流分布裝置進入電區(qū)（1~2個電場），發(fā)揮電除塵器的高效作用，除去80~85%的高濃度、大顆粒粉塵（見圖1電除塵效率按指數(shù)變化的規(guī)律），然后剩余的15~20%帶電的粉塵進入袋區(qū)，發(fā)揮袋收塵器穩(wěn)定低排放優(yōu)勢，同時荷電粉塵在捕集過程，利用互相排斥降低阻力從而達到節(jié)能的目的。在收塵機理上，利用荷電粉塵在濾袋上沉積成有序排列,過濾阻力減小、粉塵層疏松、易清灰。荷電粉塵同性排斥，強化了氣溶膠效應(yīng)，使粉塵濃度分布均勻。靜電凝聚使小顆粒變成大顆粒，減少pm2.5顆粒數(shù)量，提高濾袋過濾效率。

電除塵效率曲線

2 項目概況

四川利森建材集團有限公司位于四川省德陽市什邡市，海拔約680米，目前有兩條新型干法水泥生產(chǎn)線，一線規(guī)模為3200t/d熟料，二線規(guī)模為5000t/d熟料。為了滿足國家日益嚴格的環(huán)保要求，需對一線、二線的窯頭電除塵器進行技改以提高除塵效率。2019年4月，利森公司決定，該項目委托西礦環(huán)保進行改造，總體要求：兩臺窯頭電除塵保留第一電場，把后邊電場全部清空，用來布置濾袋，保留原有的排灰系統(tǒng)、殼體、灰斗、進氣口、出氣口和進出口風(fēng)管；原有的非標管道和土建基礎(chǔ)不用變動，改造后窯頭除塵器出口排放≤10mg/m3。

3 電改電袋超低排放措施

電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器，前級電區(qū)繼續(xù)保留，后級電場布置為袋區(qū)，是目前投資最小效益最高的方式。但要達到顆粒物排放≤10 mg/m3，除塵效率達到99.97%，一電場區(qū)的結(jié)構(gòu)參數(shù)已固定，除了電場修復(fù)以外，只能從布袋區(qū)的設(shè)計、制造、安裝等各個環(huán)節(jié)去實現(xiàn)。

3.1 設(shè)計

3.1.1過濾風(fēng)速選取

過濾風(fēng)速是布袋區(qū)選型的關(guān)鍵因素，過濾風(fēng)速的選擇關(guān)系到出口粉塵排放、細微粉塵捕捉效率、濾袋阻力、使用壽命、設(shè)備阻力等。

對于水泥窯頭來說，廢氣中粉塵濃度約為3~30g/m3；廢氣成分同空氣（干），按質(zhì)量和體積的比例分別為：o2 23%和20.9%；co2 0.05%和0.03%；n2 75.55%和78.13%；其它組分為氖、氦、氮、甲烷等；熟料的粉塵堅硬而顆粒粗，粉塵粒徑小于10μm者占15%左右，小于45μm者占50%左右[4]，粉塵性質(zhì)一般不變化。本項目窯頭除塵器一電場可以收集大量粗顆粒粉塵。后級袋區(qū)過濾風(fēng)速選低，壓力損失就小，清灰周期變長，細微粉塵捕捉效率高，出口排放濃度小，濾袋壽命長；但同時過濾面積就會增大，經(jīng)濟成本增加。反之，過濾風(fēng)速選高，所需濾料面積小，則投資小，但除塵器運行壓力損失大，耗電量大，濾料損傷增加，濾袋壽命短。所以過濾速度選擇要考慮經(jīng)濟性和對濾塵效率要求等各方面因素。

根據(jù)我公司袋除塵器的設(shè)備供貨經(jīng)驗，結(jié)合實際工程案例，研究濾袋過濾風(fēng)速與透氣量、壓力損失三者之間的相互關(guān)系，最后選取≤0.9m/min的過濾的風(fēng)速。（一般袋除塵器過濾風(fēng)速≤1m/min）

3.1.2氣流均布技術(shù)

氣流均布對袋區(qū)的性能有顯著影響。若各袋室氣流分配不均衡，流量小的袋室，過濾風(fēng)速低對除塵系統(tǒng)運行有好處；流量大的袋室，易產(chǎn)生局部高速氣流沖刷濾袋，使濾袋產(chǎn)生破損，同時袋室內(nèi)氣流紊亂，產(chǎn)生渦流，使袋子晃動，長袋間互相摩擦導(dǎo)致濾袋破損，這都是不利的。

若各袋室氣流均布有以下優(yōu)勢：

(1)氣流速度可控，避免含塵氣流直接沖刷濾袋。防止濾袋的擺動和碰撞，保證濾袋的長壽；

(2)引導(dǎo)除塵器內(nèi)含塵氣流的流向，均布上升氣流，控制can速度，利于粉塵沉降；

(3)促使除塵器不同區(qū)域的過濾負荷趨于均勻；

(4)降低除塵器的結(jié)構(gòu)阻力。

簡而言之，氣流均布得好，除塵效率高，阻力低，濾袋使用壽命長。

利用cfd氣流仿真技術(shù)解決氣流均布問題。整臺設(shè)備做cfd氣流仿真，對每個袋室的氣流均布做模擬，通過設(shè)置導(dǎo)流板使進入每個袋室的氣流偏差小于5%，（一般袋除塵器袋室氣流偏差小于20%），設(shè)備阻力小于1000pa。我公司建造的實驗平臺，將實物模擬和cfd氣流仿真技術(shù)有機結(jié)合，很好地解決了氣流均布問題。

3.1.3濾袋濾料技術(shù)選型

正確地選擇濾料是設(shè)計、使用好袋除塵器的關(guān)鍵。濾料的選擇，首先考慮濾料的使用環(huán)境，包括需要考慮含塵氣體性質(zhì)、含塵濃度、粉塵顆粒大小、溫度等，還需要考慮的因素有易清灰性能、耐腐蝕性能、耐溫性能、高耐磨性能、高過濾精度等。濾袋的材料性能直接影響除塵器的除塵效率和運行阻力。

綜合性價比較，水泥窯頭的濾料多采用芳綸和玻纖覆膜濾料。芳綸化學(xué)名芳香族聚酰胺，具有良好的耐熱性，可在260℃溫度下持續(xù)使用1000h,在200℃溫度下持續(xù)使用20000h,強度仍保持原始值的90%；有很好的阻燃性，耐大多數(shù)酸的腐蝕，穩(wěn)定性好；但耐水解性差。當要求排放≤10 mg/m3時，芳綸必須做成梯度濾料[5]：即濾料的迎塵面與凈氣面的纖維細度不同，迎塵面添加超細纖維以達到降低排放的要求，凈氣面使用較粗的纖維以降低濾料的阻力。迎塵面添加的超細纖維較多使用1.2 ~1.5dtex超細芳綸纖維，凈氣面使用2.2dtex 的普通纖維, 增加克重到580g/m2左右，制作工藝：燒毛、軋光、ptfe乳液浸漬、熱定型，濾袋縫制時針孔涂膠等措施，可以保證排放≤10 mg/m3。

制做濾袋的玻璃纖維基本上使用無堿玻纖，又稱e玻纖。無堿玻璃纖維熔化溫度在1580℃以上，軟化點840℃，有良好的耐水性，因此用無堿玻璃纖維做濾袋在耐溫、耐濕方面更具有優(yōu)勢。當要求排放≤10 mg/m3時，用無堿玻纖，纖維直徑3.5~5.5μm，纖維工藝處理：緯向紗高膨化，緯二重結(jié)構(gòu)，機織素布驗收合格后，高溫烘烤脫臘+ptfe乳液浸漬，高溫?zé)岷细瞤tfe膜。覆膜后濾料，薄膜孔隙均勻分布，孔徑極小，濾袋縫制時在針孔處涂硅膠，此法可攔截大部分細顆粒粉塵；同時，覆膜的孔隙和摩擦系數(shù)較小，容易清灰。這樣既能保證高效除塵過濾，又能保證除塵阻力穩(wěn)定[3]。本項目選用玻纖覆膜濾料。

3.1.4 其它注意事項

窯頭電除塵器改造為袋或電袋時，需要在除塵器前增加專用降溫設(shè)施。篦冷機正常工作出來的廢氣溫度一般在200~250℃，進行余熱利用之后在100℃左右。篦冷機異常時廢氣溫度達到300~400℃，電除塵器可以經(jīng)受高溫考驗，布袋若在300℃的高溫下會導(dǎo)致被燒毀，所以改造為袋或電袋之后控制除塵器入口溫度非常重要。目前窯頭降溫設(shè)施有：篦冷機增濕或空氣冷卻器。

電除塵器改造為電袋或布袋除塵器后，設(shè)備整體阻力增加，對原排風(fēng)機需進行增壓校核或增壓改造。

3.2制造

設(shè)備要求排放≤10 mg/m3，袋除塵器需要精密制造技術(shù)來保證。本項目花板采用激光切割加工方式，花板厚度6mm,花板平面度偏差不大于花板長度的 1‰；花板孔中心位置度公差為φ1.5mm；花板孔徑偏差小于上偏差+0.3mm、下偏差0mm；花板孔間距偏差小于上偏差+0.3mm、下偏差-0.3mm。花板與支撐槽鋼焊接后，必須做煤油滲透檢驗。

3.3安裝

3.3.1焊接控制技術(shù)

常規(guī)的除塵器安裝，現(xiàn)場焊縫只要是連續(xù)焊縫即可，超低排放的除塵器焊縫必須有良好的密封性能，殼體各板之間進行氣密焊，特別是凈氣室與花板安裝必須嚴格保證氣密性，安裝完畢后，花板四周焊縫和花板之間拼接焊縫采用煤油滲透檢驗。本項目安裝過程中，項目技術(shù)負責(zé)人駐扎現(xiàn)場，對施工過程中的難點、要點進行指導(dǎo)和檢查。

3.3.2焊縫密封檢測改進技術(shù)

常規(guī)的袋除塵器安裝完畢僅需做一次熒光粉檢漏，驗證并判定濾袋裝置安裝是否達到規(guī)定密封要求。超低排放的袋除塵器必須做兩次，所有查出的泄漏點及時整改，兩次用不同顏色超細熒光粉進行檢漏。

3.4 運行

專業(yè)的維護與操作有助于設(shè)備穩(wěn)定實現(xiàn)超低排放，設(shè)備調(diào)試時，特別選派有經(jīng)驗的技術(shù)人員與業(yè)主技術(shù)部門一起，引導(dǎo)操作員正確熟練操作除塵器，使設(shè)備最佳狀態(tài)下運行。

4改造效果

改造后，四川利森窯頭除塵器改造后技術(shù)參數(shù)見表1.

2019年10月30日，四川利森建材集團有限公司依據(jù)技改合同，邀請四川某檢測有限公司對兩條生產(chǎn)線進行了在線檢測，檢測結(jié)果1號線窯頭廢氣顆粒物排放6.4 mg/m3，2號線3.5 mg/m3。均滿足超低排放要求。

5 結(jié)束語

電袋除塵器是電除塵器和袋除塵器兩種除塵機理的融合，兩種機理優(yōu)勢互補，投資小，性價比高，特別適合于電除塵的提效改造。再從設(shè)計、制造、安裝、運行各個環(huán)節(jié)去控制，超低排放電袋技術(shù)已成為滿足當前超低排放政策的優(yōu)選技術(shù)之一。