水泥磨除塵器用滌綸濾袋的應用探討

陳好，陳建文，張靜云

（1.廈門中創環保科技股份有限公司，福建 廈門 361101；2.福建省袋濾材料與技術重點實驗室，福建 廈門 361101；3.廈門市袋濾材料與技術重點實驗室，福建 廈門 361101）

水泥作為國民經濟發展的支柱產業，在發展的同時也對環境產生了極大影響[1]。隨著國家對環保要求的日益嚴格，粉塵排放要求也不斷趨嚴。2014 年實施的《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915—2013）對水泥磨顆粒物排放限值提出了更加嚴格的要求：一般地區小于20mg/m3、重點地區不超10mg/m3[2]。水泥磨含塵量高達1000g/m3，粉塵具有磨蝕性和凝聚性，煙氣溫度為80℃—150℃。常見的水泥磨除塵系統如圖1 所示，其中袋式除塵器由于具有除塵效率高（高達99.99%）、不受粉塵比電阻影響等優點，在水泥磨除塵領域具有很好的應用效果[3,4]。而濾袋作為袋式除塵器的核心部件，對袋式除塵器的除塵效果起到了決定性的作用。滌綸針刺氈具有良好的耐折、耐磨等性能，而且長期運行溫度可達130℃，瞬間溫度可達150℃。因此，滌綸濾袋可以滿足水泥磨除塵工況要求，而且設備能保持長期穩定運行[5]。由于水泥磨除塵器設計及使用工況的差異，滌綸濾袋在使用過程中也出現了一些問題，如糊袋、高溫損傷、濾袋未到使用壽命周期就出現破損、粉塵排放濃度難以達到超低排放要求等。本文以貴州某水泥廠水泥磨用破損濾袋為例，對其進行檢測分析，總結濾袋失效的原因，以期為水泥磨袋式除塵器的穩定運行提供技術參考。

1 項目分析

1.1 分析測試儀器

氣動電子織物強力機、電子天平、全自動透氣量儀、IRAffinity-1S 傅里葉變換紅外光譜儀、Phenom Pure 電子掃描顯微鏡、光學顯微鏡。

1.2 測試依據

《紡織品 非織造布試驗方法 第3 部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》（GB/T 24218.3—2010）、《紡織品 機織物單位長度質量和單位面積質量的測定》（GB/T 4669—2008）、《紡織品 織物透氣性的測定》（GB/T 5453—1997）。

1.3 運行工況

貴州某水泥廠水泥磨袋除塵器運行工況如表1所示。該項目袋除塵器用滌綸覆膜濾袋于2018 年6 月投運，粉塵排放濃度僅為8mg/m3，可以滿足小于10mg/m3的設計要求。但袋除塵器運行8 個月后，出口粉塵排放濃度為22mg/m3，超出設計值。停機檢測袋除塵器情況，發現破袋數量約有200 條，破損主要集中在濾袋底部的中心位置。該水泥廠將其中1 條濾袋送至檢測中心進行檢測分析。

表1 袋除塵器運行工況

圖1 水泥磨除塵系統圖

1.4 測試結果

1.4.1 外觀分析

濾袋袋底采用單層包底縫制工藝，袋底迎塵面出現多處皸裂紋路，其中有1 處長約5.5cm 的迎塵面纖維破損，另有1 處貫穿凈氣面約2.5cm 的破口，如圖2所示。

圖2 濾袋外觀圖

1.4.2 力學及透氣性能檢測

濾袋使用了8 個月后，其機械強力良好，如表2所示。結合外觀分析，由于濾袋破損，凈氣面有大量的粉塵污染，造成載灰時的濾袋克重增大，透氣量衰減。

表2 濾袋常規性能測試結果

1.4.3 材質變化分析

濾袋迎塵面、基布、凈氣面的主要特征吸收峰與滌綸標準譜線基本符合，如圖3 所示，1712cm-1、1242cm-1、1095cm-1處為酯鍵（C=O）的伸縮振動峰，1408cm-1處為苯環骨架振動峰，1018cm-1處為苯環碳氫鍵（C-H）面內彎曲振動峰，872cm-1、723cm-1處為苯環上的碳氫鍵（C-H）平面外彎曲振動峰。迎塵面表面膜檢測出1205cm-1、1151cm-1歸屬于碳氟鍵（C-F）的特征吸收峰。由此可知，濾袋材質為滌綸，迎塵面表面經聚四氟乙烯（PTFE）覆膜處理，未受到明顯的化學腐蝕。

圖3 濾袋的紅外譜圖

1.4.4 形貌分析

圖4 為濾袋電鏡圖。從圖4 可看出，袋身纖維較完好，而袋底大部分纖維則發生明顯開裂、斷裂現象，說明袋底纖維受到明顯的損傷。

圖4 濾袋電鏡圖

1.4.5 顯微鏡分析

濾袋從膜、迎塵面、基布到凈氣面側整個橫截面粉塵污染嚴重,可見大量的粉塵滲透在纖維層上，如圖5 所示。這也是濾袋透氣量降低、過濾性能衰減的主要原因。

圖5 濾袋橫截面圖

圖6 袋底雙層包底設計圖

2 結語

綜上，該水泥廠水泥磨袋除塵器用濾袋失效原因是袋除塵器氣流分布不均，造成除塵器底部位置煙塵流速偏大，含塵氣流對濾袋底部沖刷嚴重，導致濾袋底部位置磨損而失效。如圖6 所示，在未對袋除塵器進行調整進氣方式、加裝導流板的情況下，袋底縫制采用雙層包底方式，增加一層加固層，可有效減少氣流對該部位的沖刷磨損作用，該水泥廠水泥磨袋除塵器濾袋更換為上述設計濾袋后，目前運行穩定，粉塵排放濃度滿足設計要求。水泥磨運行過程中濾袋失效還有過濾失效、噴吹破損、高溫損傷、化學水解等多種原因，并且水泥磨袋除塵器的安全穩定運行是一個系統性的問題，應綜合考慮除塵器設計、煙氣條件、運行維護等因素，對濾袋設計及制作提出新的要求，方能確保除塵器安全、穩定、高效的運行。