芳綸濾袋在水泥窯袋式除塵器中的應用

2016-07-27 08:29:18蔡偉龍張靜云鄭智宏嚴坤富陳建文廈門三維絲環保股份有限公司福建廈門361101

中國環保產業 2016年2期

蔡偉龍，張靜云，鄭智宏，凡芳，嚴坤富，陳建文（廈門三維絲環保股份有限公司，福建廈門 361101）

芳綸濾袋在水泥窯袋式除塵器中的應用

蔡偉龍，張靜云，鄭智宏，凡芳，嚴坤富，陳建文
（廈門三維絲環保股份有限公司，福建廈門 361101）

摘要：窯頭除塵器“電改袋”正隨著環保要求的提高而加速改造，選擇合適的濾料將會帶來多方面的效益。通過分析芳綸濾袋在四川某4600t/d水泥熟料生產線窯頭袋式除塵器上的使用情況，闡明芳綸濾袋完全勝任當前水泥行業窯頭的除塵，保證了低阻、低排放、長壽命的優異性能。

關鍵詞：芳綸濾袋；水泥窯頭；袋式除塵器

引言

一直以來，水泥行業的環保問題始終牽動著整個行業的發展，全國性的霧霾天氣更是將水泥企業的污染問題推上了輿論的風口浪尖。新型干法水泥生產線窯頭窯尾粉塵排放是水泥廠最大的粉塵污染源。針對水泥廠大氣污染防治，《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2013）明確規定：“新建企業自2014年3月1日起、現有企業自2015年7月1日起，水泥窯等熱力設備顆粒物排放限值由原標準的50mg/m3收嚴至30mg/m3，重點地區要求控制在20mg/m3以下”［1］。隨著新標準的頒布實施，許多新型干法水泥生產線窯頭窯尾電除塵器已無法滿足粉塵排放要求，袋式除塵器由于具有除塵性能不受粉塵比電阻、煙氣工況、飛灰特性等影響，且對微細顆粒物的控制效果好等優點，在水泥行業除塵上逐步取代了電除塵器，應用越來越廣泛［2］。

水泥生產線窯頭的氣體溫度很高，一般在200℃左右，粉塵具有磨蝕性，含塵濃度約為100g/m3，但氣體濕度較低，含水率一般是6%左右，露點溫度大約60℃［3］。隨著余熱發電的應用，窯頭煙氣中較粗的粉塵顆粒基本被余熱發電裝置捕集，進入除塵器的粉塵主要為細粉，煙氣溫度明顯下降，但是余熱發電的維護又可能導致煙氣的溫度波動性更大，且低溫運行增加了粉塵板結的風險。當前用于窯頭煙氣除塵的高溫濾料呈現多樣化，主要有芳綸（或稱諾梅克斯或芳香族聚酰胺）、氟美斯（玻纖復合濾料）等，不同濾料均存在優勢和劣勢，比如芳綸不耐水解、玻纖易折破，因此對于濾料的選擇至關重要［4、5］。窯頭煙氣治理目前已有不少應用效果良好的成功案例，本文通過對芳綸濾袋在4600t/d窯頭袋式除塵器的應用效果進行跟蹤，研究其性能變化，以供用戶選型參考。

1 項目基本概況

四川某4600t/d水泥項目熟料生產線于2010年10月正式投入運行，該生產線窯頭除塵選用天津某公司生產的行噴脈沖袋式除塵器（基本設計參數見表1），配備了芳綸濾袋（基本性能參數見表2）。投運至今，該除塵器已正常穩定運行將近4年，期間未更換過濾袋，且排放濃度、運行阻力等主要技術性能指標一直優于國家最新的環保標準水平。

表1 除塵器的基本設計參數

表2 濾袋的基本性能參數

2 實際應用效果分析

三維絲濾袋技術研究院通過對項目運行情況進行跟蹤及對用戶定期抽檢使用中的濾袋進行壽命預估測試，分析濾袋性能變化趨勢。

2.1 除塵器的使用狀況

除塵器自2010年10月投運以來，運行非常穩定，表3為定期現場回訪了解的實際運行參數。由表3可知，該除塵器從開始運行至今，阻力平穩，4年后的阻力仍低于900Pa，為用戶大大節約了風機能耗，且運行期間的排放濃度遠優于標準規定的要求，解決了水泥企業的環保問題。基于余熱發電的應用和良好的現場維護管理，運行期間，該項目窯頭的煙氣溫度波動性較小，一直穩定在100℃左右，未出現異常高溫的情況，該運行溫度高于煙氣露點溫度25℃左右（除塵器煙氣露點溫度為75℃左右），發生結露糊袋的可能性較小，為濾袋的使用營造了良好環境。

2.2 濾袋的使用狀況

三維絲濾袋技術研究院對濾袋進行性能測試分析和壽命評估，主要的測試儀器和方法見表4。

表3 除塵器的實際運行效果

表4 主要測試儀器和方法依據

（1）強度變化分析

從表5可知，該項目的芳綸濾袋隨著運行時間的增加，橫向強度緩慢下降，但降幅較小（運行46個月后僅下降約10%），而縱向強度始終保持平穩，未有明顯的下降趨勢，說明該項目芳綸濾袋具有良好的機械強度和優秀的耐磨性能，因其常規機械勞損造成的強度下降較小（見圖1），據此推測當前濾袋的剩余使用壽命至少還可達2年以上。

表5 芳綸濾袋不同使用時間的強度狀態

圖1 濾袋運行期間的強度變化曲線

（2）透氣量變化分析

一般針刺氈濾料的過濾機理是“深層過濾”，即粉塵會進入新濾料迎塵面堵塞表層的纖維孔隙形成致密的粉餅層而實現精細過濾（見圖2）。圖3為濾袋近4年運行期間的橫截面粉塵附著情況，從顯微鏡圖片上可清楚觀察到濾袋內部干凈無粉塵附著，粉塵幾乎完全被阻擋在濾袋表面或表層；由表6可知，濾袋載灰時的透氣量比較穩定，且手動徹底清灰后透氣量恢復性較好，可見該濾袋纖維之間的纏結性較好，在長期的脈沖噴吹作用下仍可保持良好的密實度，有效阻擋微細粉塵進入深層，減緩濾袋固有阻力的上升速度，且表面粉餅層較穩定、易清除，是濾袋實現低壓差運行的重要原因之一。

圖2 濾袋清灰前后透氣量的變化曲線

圖3 濾袋運行期間的粉塵滲透情況

表6 芳綸濾袋不同使用時間的透氣量狀態

（3）紅外及SEM分析

為了進一步探究芳綸濾袋是否受到化學損傷，通過紅外光譜和電鏡掃描等手段進行了深入分析，結果如圖4、圖5所示。如圖所示，濾袋運行近4年后迎塵面、基布、凈氣面的吸收峰仍與芳綸纖維（MX）保持一致，未有其他新吸收峰出現，說明該濾袋運行期間并未受到化學損傷，即該芳綸濾袋適合窯頭工況除塵，并不存在水解腐蝕風險［6］。此外，通過電鏡掃描圖也可觀察到芳綸纖維經過長時間的使用仍保持良好，并未有明顯的孔洞或裂痕，進一步驗證了強度保持率較高的測試結果。