窑头和窑尾袋式除尘器的滤料应用分析
导读
近年来，国家水泥窑的粉尘排放标准不断提高。作为水泥厂袋式除尘器的核心部件，滤料的选择直接决定着除尘器的使用状况。目前市场上供应的用于处理窑头及窑尾废气的滤料在性能方面都有各自的局限性，本文所介绍的新型玻纤覆膜滤料，由美国戈尔（GORE）公司 研发，有效解决了玻纤机织布滤料的缺陷，大大提高了其抗折性能及过滤性能，受到国内多家企业的认可。本文将以全国“千家”重点节能企业之一的河北鹿泉金隅鼎鑫水泥股份有限公司为例，进一步介绍戈尔新型玻纤覆膜滤料在实际应用中的效果。
我国大部分地区近几年来频繁发生雾霾污染，空气质量指数长期处于重度污染级别。大规模雾霾不仅是天灾，更是人祸。
环境专家强调，“高强度排放”是导致雾霾的根本原因。中国环境科学研究院副院长柴发合表示，钢铁、水泥等工厂直接排放颗粒物导致了PM2.5的形成。为此国家下定决心大力治理环境污染。根据《国家环境保护“十三五”规划基本思路》，初步考虑在电力、钢铁、水泥等重点行业开展烟粉尘总量控制，实施基于新排放标准的行业治污减排管理，把问题突出、影响范围广的烟粉尘排放量降下去。
因生产过程会产生大量的粉尘，水泥行业被列入高污染行业。水泥行业在除尘抗霾的绿色发展道路上，势必要直面来自粉尘污染治理方面的挑战 -- 《水泥工业大气污染物排放标准》 规定，水泥窑粉尘排放标准将由原来的50mg/Nm3(水泥窑等热力设备)及30mg/Nm3(水泥磨等通风设备)下降为30mg/Nm3和20mg/Nm3。作为水泥厂袋式除尘器的核心部件，滤料直接决定了除尘器的应用状况。
基于ePTFE（膨体聚四氟乙烯）的覆膜滤料替代解决方案
玻纤机织布滤料作为最常见的用于处理窑头及窑尾废气的滤料之一，有着耐高温、抗化学腐蚀、抗拉性强等优点，但抗折性差是其不可忽略的缺陷，需要通过对其进行表面覆膜以提高其过滤性能。
为解决玻纤机织布滤料的缺陷，美国戈尔（GORE）公司发明了玻纤覆膜滤料，并对玻纤滤料进行了良好的后处理，不但大大改善了玻纤的抗折性能，也极大地提高了玻纤机织布的过滤性能。
覆膜滤料，即在滤料表面覆上一层PTFE（聚四氟乙烯） 或ePTFE（膨体聚四氟乙烯） 薄膜。该薄膜是一种利用聚四氟乙烯材料，经科学拉制形成的极薄的致密多微孔薄膜。将其压覆在滤料表面作为迎尘面，充分保证了透气性、过滤性和除尘器的低压差运行。加之薄膜表面非常光滑，粉尘很容易被清除，减少了清灰频率，大大节省了压缩空气的能耗。
覆膜滤料对薄膜的技术质量要求很高，其中薄膜的微孔直径、孔隙率和微孔分布均匀性是非常重要的指标，其质量直接影响覆膜滤料的过滤性能。同时，薄膜与滤料的覆压技术也很重要，差的覆压技术不但影响透气性，在使用中还会造成薄膜与滤料的分离或损坏，影响使用寿命，当然被覆的滤料本身质量也是重要因素，因而并不是所有的覆膜滤料都一定是好滤料。
美国戈尔公司的覆膜滤料在业内拥有良好的口碑以及广泛的成功应用案例，其使用的薄膜兼顾高透气性及耐磨损双重性能，不但在窑尾废气处理中应用成功，在国外，因其具有卓越的耐磨性，在窑头废气处理的成功案例也比比皆是。
玻纤覆膜滤料在实际案例中的应用
作为全国“千家”重点节能企业之一，拥有两条2500 t/d熟料生产线，三条5000 t/d熟料生产线的河北鹿泉金隅鼎鑫水泥股份有限公司曾先后引进各类先进技术，在使用袋除尘器处理窑头和窑尾废气，以及窑头和窑尾电收尘器改袋收尘器等大型技改项目中取得了瞩目的节能减排效果。
今年年初，国家发改委主任徐绍史带队到河北金隅鼎鑫水泥有限公司现场视察时了解到金隅鼎鑫二分公司 5条新型干法水泥熟料生产线在省内水泥行业率先配备建设了SNCR脱硝项目。其粉尘治理采用美国戈尔滤袋，主排放口粉尘排放浓度最低达到5mg/Nm3，实现了粉尘的近零排放、SO2的零排放和NOx的超低排放。
2008年10月公司率先将一分厂1号熟料生产线窑尾电除尘器改造为袋除尘器，后顺利投入使用，经河北省环境保护厅监测其排放浓度稳定在10mg/Nm3以内，同时窑尾烟气在线监测仪器半年的检测数据显示收尘效果良好，粉尘排放稳定。随后公司又先后将一分厂和二分厂的全部窑尾、窑头电除尘器进行了同样的改造。截至2010年5月，公司完成了对3台窑尾和3台窑头电除尘器的改造。 目前经改造的10台除尘器均采用了袋除尘器，并全部使用戈尔的玻纤覆膜滤料。
尽管公司首次在窑头废气处理中使用玻纤覆膜滤料，但是截至目前未发生一条滤袋破损现象，使用效果良好，充分彰显了窑头除尘器使用玻纤覆膜滤袋在多方面的优势：首先，粗颗粒粉尘被有效收集，未发生磨损；其次，避免了熟料粉尘易板结的问题；再次，耐温性更强。从实际使用的效果来看，使用7年的玻纤覆膜不但排放依然在10mg/Nm3以内，而且压差也始终低于800Pa。
运行中的节能减排分析
覆膜滤料以其高效的粉尘拦截能力，为接近零排放的目标提供了可能。公司的窑头窑尾10台袋除尘器平均使用寿命逾7年，自投运以来始终保持滤料零破损。设备应用后，粉尘排放远低于国家排放标准，工厂周围的空气洁净度得到显著提升，当地二级优良天气创造了历史新高，为公司员工及当地居民打造了良好的工作机居住环境。
能耗对于水泥生产企业来说至关重要，袋除尘器的能耗主要是引风机及用于清灰的压缩空气能耗。自投运以来，三分厂窑头窑尾布袋的压差都一直低于600Pa并始终保持平稳的状态。压差对比显示，普通非覆膜滤料通常会比覆膜滤料在同等条件下压差高500 Pa以上。
经计算，结合实际排风机的电耗，公司五条熟料生产线的窑头和窑尾袋除尘器仅风机的能耗每年可节约逾400万元。
另一方面，当前用于清灰的压缩空气压力仅为0.25 MPa，清灰周期较长，就压缩空气的费用而言，10个除尘器每年节省近80万元，同时减少了清灰时压缩空气对滤料的损伤，延长了滤袋的使用寿命。
结束语
针对雾霾带来的恶劣影响，今年初北京市启动了大气污染应急减排措施，据统计，已有103家重点排污企业被停产。如不主动采用先进的环保技术减排降耗，水泥企业今后的发展将面临巨大挑战。
水泥厂使用普通的非覆膜滤袋，纤维孔隙大，细颗粒物PM2.5穿透现象严重，难以达到理想的排放值；而薄膜滤料孔隙致密，过滤精度高，薄膜代替粉饼，排放低，压差更低，真正帮助水泥企业实现了经济、社会及生态效益的统一。
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