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肖容緒

（重慶市環(huán)境科學(xué)研究院）

摘  要  文章對水泥行業(yè)大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀，袋式除塵技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢作了介紹與分析。

關(guān)鍵詞  水泥行業(yè)  大氣污染  袋式除塵技術(shù)  應(yīng)用

1  水泥工業(yè)對大氣環(huán)境的污染

近年來，水泥工業(yè)的發(fā)展速度驚人。1980年至2002年中國水泥產(chǎn)量平均增長為10.6％，水泥總產(chǎn)量由7986萬噸提高到72500萬噸。2005年我國水泥總產(chǎn)量為10.6億噸，超過了世界水泥產(chǎn)量的40％，中國水泥產(chǎn)量連續(xù)19年位居世界第一位。過去，我國水泥工業(yè)的粉塵、煙塵排放量高達(dá)1200萬噸以上，尤其是立窯水泥，生產(chǎn)工藝相對落后，是以浪費資源、高能耗、高污染為沉重代價。每生產(chǎn)1噸水泥要加工3噸物料，過去，立窯的粉塵排放量占水泥工業(yè)粉塵排放量的90％以上，粉塵散失量占總產(chǎn)量的3.5％，如山東淄博、廣東石井，福建龍巖、江蘇徐州等地的立窯群，污染就很嚴(yán)重。己給環(huán)境保護(hù)、資源、能源的合理利用以及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，帶來了巨大壓力。為此，我國下決心淘汰立窯小水泥，到2001年，累計關(guān)閉小水泥廠3940家，壓縮落后生產(chǎn)能力近1億噸。水泥工業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整“上大改小”，注重環(huán)保己成為行業(yè)的共識。2001年至2004年，新型干法水泥增長很快，投產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯由151臺增加到493臺，其水泥產(chǎn)量由7100萬噸增長到3.17億噸，占總產(chǎn)量比例由11.4％上升到32.7％，新型干法水泥窯顯示了其強勁的發(fā)展勢頭。但在2001至2003年期間，由于市場需求旺盛，立窯水泥增長也很快，似乎還很有生命力。2004年立窯水泥開始萎縮，年產(chǎn)量減少了1200萬噸，2008年新型干法水泥生產(chǎn)線已超過700條，產(chǎn)量已超過立窯水泥的產(chǎn)量。標(biāo)志我國水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)，真正走上了正確的軌道，同時也充分證明了只有大力發(fā)展新型干法水泥窯才能淘汰立窯的道理。水泥工業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整并加大污染治理力度，已經(jīng)取得了較好的效果，水泥制造業(yè)排放的粉塵量占全國比率，2001年比2000年下降了15個百分點。排放量比上年減少262萬噸。但水泥制造工業(yè)排放的粉塵量占到全國重點工業(yè)粉塵排放量的64％(506萬噸)，煙塵排放量達(dá)452665噸，水泥工業(yè)控制粉塵，煙塵污染仍然任重道遠(yuǎn)。

2  袋式除塵器在水泥工業(yè)的應(yīng)用

水泥生產(chǎn)企業(yè)的塵源點非常多，破碎機(jī)、磨機(jī)、高效選粉機(jī)，輸送帶、料倉、庫頂、庫底及包裝系統(tǒng)，烘干機(jī)、烘干磨、煤磨及冷卻機(jī)、立窯、回轉(zhuǎn)窯（窯頭、窯尾）及窯磨一體機(jī)等，都產(chǎn)生大量的粉塵和煙塵。過去，水泥生產(chǎn)企業(yè)把除塵設(shè)備應(yīng)用于水泥生產(chǎn)線，不是以環(huán)境保護(hù)為目的，而是出于收集物料，降低消耗，節(jié)約成本，兼顧勞動保護(hù)的目的。當(dāng)時使用的除塵設(shè)備，除少數(shù)回轉(zhuǎn)窯窯尾采用電除塵器外，水泥生產(chǎn)各個塵源點以旋風(fēng)除塵器，沉降室為主，還采用一些濕法除塵器和顆粒層除塵器。這些除塵器，除塵效率低，再加上生產(chǎn)、工藝與設(shè)備落后，致使水泥工業(yè)粉塵散失量占到水泥總產(chǎn)量的7%。我國在上世紀(jì)五十年代末期，在水泥生產(chǎn)企業(yè)主要采用機(jī)械振打式和人工振打式袋式除塵器，適應(yīng)的工作溫度低、處理風(fēng)量小、清灰效果差、設(shè)備故障多、工人勞動強度大。二十世紀(jì)七十年代開始采用壓縮空氣清灰的脈沖袋式除塵器和反吹風(fēng)袋式除塵器。由于當(dāng)時脈沖閥質(zhì)量差、品種少、故障多，濾料的種類少、性能差、壽命短，袋式除塵器在水泥工業(yè)的應(yīng)用受到很大限制。二十世紀(jì)八十年代后期，我國引進(jìn)美國富樂公司的氣箱脈沖，大型分室反吹風(fēng)，富樂單機(jī)等袋式除塵器。經(jīng)過幾年的消化吸收，我國水泥企業(yè)逐漸接受和采用。與此同時，國內(nèi)的工程技術(shù)人員開拓創(chuàng)新、自己研發(fā)了立窯、烘干機(jī)專用袋式除塵器和煤磨袋式收塵器，應(yīng)用于水泥企業(yè)。這些袋式除塵器的除塵效率都很高，基本在99.9%以上，使水泥生產(chǎn)企業(yè)的塵源點，排放濃度降到100 mg/Nm³以下，使我國水泥工業(yè)除塵設(shè)備水平大幅度提高，我國水泥工業(yè)粉塵散失量占水泥總產(chǎn)量的比例下降到3.5%左右。二十世紀(jì)九十年代，我國袋式除塵行業(yè)已完成對美國富樂袋式除塵技術(shù)的轉(zhuǎn)化工作，并在此技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不少修改和完善，各個環(huán)保企業(yè)都在普遍生產(chǎn)氣箱脈沖、分室反吹風(fēng)和富樂單機(jī)等袋式除塵器。國內(nèi)自己研制的立窯、烘干機(jī)玻纖袋式除塵器和煤磨袋式收塵器日趨成熟、穩(wěn)定，應(yīng)用越來越多。長袋低壓脈沖除塵器和其它脈沖噴吹的袋式除塵器在水泥工業(yè)的各種磨機(jī)、立窯、回轉(zhuǎn)窯也逐漸推廣應(yīng)用。

袋式除塵器的要害在于清灰，清灰效果在最大程度決定著袋式除塵設(shè)備及整個系統(tǒng)的成敗，以強力清灰為特征的脈沖袋式除塵器成為首選的設(shè)備。長袋低壓脈沖袋式除塵器等新一代脈沖袋式除塵技術(shù)完全克服了傳統(tǒng)脈沖除塵的缺點，而其清灰能力強的特征更為突出，從而帶來濾袋更長（6m或更長），占地面積少，設(shè)備阻力小，清灰所需氣源壓力低，能源少，工作可靠，維修工作量小等優(yōu)點，杜絕了弱清灰類袋式除塵器普遍存在阻力過高的現(xiàn)象。袋式除塵器的除塵效率更加提高，排放濃度低于50mg/Nm³  已是普遍現(xiàn)象，低于10 mg/Nm³ ，也非罕見。其原因，清灰和濾料的進(jìn)步固然重要，而主機(jī)的濾袋接口技術(shù)有了長足進(jìn)步，也功不可沒。過去采取綁扎或螺栓壓緊的固袋方式，濾袋接口存在泄漏，往往使除塵器的除塵效率，同濾料相差1-2個數(shù)量級。新的固定方式是嚴(yán)格控制花板的袋孔以及袋口的加工尺寸，依靠彈性元件使袋口外側(cè)的凹槽嵌入袋孔內(nèi)，二者公差配合，密封性好，從而消除了接口處的泄漏。脈沖袋式除塵器大型化的趨勢明顯，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，5000t/d水泥生產(chǎn)線窯尾處理煙氣量100萬m³ /h左右，10000t/d水泥生產(chǎn)線窯尾煙氣量172萬m³ /h左右。袋式除塵器在適應(yīng)高含塵濃度方面實現(xiàn)突破，能夠直接處理含塵濃度高達(dá)1400 g/m³ 的氣體，比以往提高數(shù)十倍，并達(dá)標(biāo)排放。因此，許多物料回收系統(tǒng)拋棄原有的多級收塵工藝，而以一級袋式收塵取代，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并大幅度減少環(huán)境污染。袋式除塵器各主要部件的質(zhì)量提高，脈沖閥制作更加精良，膜片和電磁閥使用壽命成倍延長;袋籠均是專機(jī)制作，質(zhì)量達(dá)到或接近國外先進(jìn)水平;袋式除塵器的自動控制已普遍采用PLC機(jī)，工控機(jī)（IPC）也已進(jìn)入這一領(lǐng)域。中、小型設(shè)備多采用單片機(jī)或集成電路為核心的控制技術(shù);耐高溫濾料多樣化，P84，玻纖薄膜濾料在回轉(zhuǎn)窯窯尾袋式除塵器上應(yīng)用越來越多。針刺氈的應(yīng)用更為廣泛，其后處理技術(shù)多樣化，原來較少應(yīng)用的防油、防水、阻燃、抗水解等處理日漸普遍，使濾料能適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境。表面過濾材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，連袋式除塵過濾的機(jī)理都有所變化。它對微細(xì)粉塵有更高的捕集率，并將粉塵阻留于濾料表面，容易剝離。使設(shè)備阻力降低;濾袋的制作更加規(guī)范，一些企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，濾袋的制作質(zhì)量達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。上世紀(jì)九十年代以來袋式除塵技術(shù)上述方面有了長足的進(jìn)步，在不少細(xì)節(jié)上下功夫，在技術(shù)性能和產(chǎn)品質(zhì)量方面與國外發(fā)達(dá)國家相差無幾。進(jìn)一步凈化了水泥工業(yè)排出的污染物，使粉塵散失量下降到現(xiàn)在的1.7%左右，對我國的大氣環(huán)境保護(hù)做出了重要的貢獻(xiàn)!

水泥生產(chǎn)企業(yè)對大氣環(huán)境的污染，70%來自窯頭、窯尾，現(xiàn)在其除塵、脫硫，采用袋式除塵器越來越多，一般都采用分室吹風(fēng)和脈沖噴吹二種袋式除塵器，以5000T/d生產(chǎn)線為例，列表1加以比較。

表1  用于窯尾除塵的兩種除塵器技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

 注：①反吹風(fēng)袋式除塵器的阻力一般要達(dá)到2000Pa左右，采用覆膜玻纖布在1500 Pa左右

②反吹風(fēng)袋式除塵器由于閥門多，漏入風(fēng)量多，還要加入反吹風(fēng)量，造成系統(tǒng)風(fēng)量的損失。

通過用于窯尾除塵的兩種除塵器技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，應(yīng)該選擇脈沖袋式除塵器，這也是國內(nèi)外袋式除塵技術(shù)發(fā)展的方向。

3  袋式除塵器在水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢

2004年我國水泥總產(chǎn)量為9.7億噸，其中新型干法水泥產(chǎn)量為3.15億噸，占水泥總產(chǎn)量的比例達(dá)到32.5%，投產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯增加到493臺。立窯水泥產(chǎn)量為5.76億噸，占水泥總產(chǎn)量的59.4%，其它旋窯水泥產(chǎn)量為7900萬噸，占總產(chǎn)量的8.1%，2005年水泥產(chǎn)量為10.4億噸，年增長率為7.2%，相應(yīng)的熟料產(chǎn)量將達(dá)7.3億噸，其中回轉(zhuǎn)窯熟料約3.3億噸，立窯熟料約3.4億噸。其它窯型約0.6億噸。從熟料產(chǎn)量衡量，回轉(zhuǎn)窯將與立窯持平，但是實際上熟料生產(chǎn)能力回轉(zhuǎn)窯將首次超過立窯，立窯水泥產(chǎn)量將繼續(xù)削減1300萬噸。2006-2010年間預(yù)計水泥總產(chǎn)量將凈增2.6億噸，平均年增約5000萬噸，其中新型干法窯水泥產(chǎn)量將凈增4.48億噸，而立窯及其它落后窯型的產(chǎn)量將削減1.88億噸。新型干法水泥的發(fā)展和立窯的淘汰進(jìn)程，主要取決于各個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，當(dāng)其人均GDP達(dá)到12000-15000元以后，立窯水泥的需求及其生存空間將銳減，預(yù)計2015年立窯將基本退出我國水泥工業(yè)的舞臺。水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中，回轉(zhuǎn)窯享有巨大的發(fā)展空間。新型干法水泥生產(chǎn)線工藝先進(jìn)、設(shè)備優(yōu)良，企業(yè)規(guī)模比較大，有利于對煙塵、粉塵的控制。新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，已由國家環(huán)保總局正式發(fā)布，從2005年1月1日開始執(zhí)行。新標(biāo)準(zhǔn)中的水泥窯，煙塵排放濃度從過去的100 mg/m³，提高到50 mg/m³ 。有的城市和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于國家的標(biāo)準(zhǔn)，濃度提高到30 mg/m³，甚至10 mg/m³。同時，國家環(huán)保總局還在全國各省、市逐步推行，在大、中型水泥生產(chǎn)線安裝在線監(jiān)測儀器，隨時監(jiān)控?zé)焿m、粉塵的排放。介于上述形勢：水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整新型干法水泥生產(chǎn)線快速增長和環(huán)保法規(guī)和監(jiān)管愈來愈嚴(yán)格。袋式除塵行業(yè)應(yīng)該抓住在水泥工業(yè)的這一發(fā)展機(jī)遇，在抓緊對中、小型水泥企業(yè)、立窯企業(yè)的治理，使其能達(dá)標(biāo)排放的同時，重點抓緊對新型干法水泥生產(chǎn)線和回轉(zhuǎn)窯、窯頭、窯尾的袋式除塵工程的推廣和應(yīng)用。在國外發(fā)達(dá)國家，歐洲、北美等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)法都很嚴(yán)格，他們的水泥生產(chǎn)線絕大部分都采用袋式除塵器，窯頭、窯尾大都采用袋式除塵器。德國水泥90%的廢氣是通過袋式除塵器凈化的，這使其水泥粉塵的散失量小于其產(chǎn)量的0.05%。很好的保護(hù)了當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境。近年來，我國在新型干法生產(chǎn)線窯頭、窯尾采用袋式除塵器越來越多。都江堰拉法基公司3300t/d水泥生產(chǎn)線，全部采用中材環(huán)保公司生產(chǎn)的袋式除塵器，窯頭、窯尾采用分室反吹風(fēng)袋式除塵器。山東青州6000t/d窯頭、窯尾均采用了合肥水泥研究設(shè)計院生產(chǎn)的低壓長袋脈沖袋式除塵器。浙江尖峰5000t/d窯尾采用了浙江潔華環(huán)保科技股份公司的脈沖袋式除塵器。河南確山5000t/d窯尾，采用了天津水泥設(shè)計院的袋式除塵器。遼寧5000t/d窯尾采用了蕪湖華林環(huán)保公司的脈沖袋式除塵器。國內(nèi)還有不少3200t/d、5000t/d水泥生產(chǎn)線窯頭、窯尾采用袋式除塵器，就不在此一一列舉。同時，合肥水泥研究設(shè)計院出口到巴基斯坦的3200t/d窯尾采用了CXS(Ⅱ)1100-2×10(F)反吹風(fēng)袋式除塵器，河南中材環(huán)保公司出口沙特阿拉伯5000t/d和浙江潔華環(huán)保科技股份有限公司出口阿聯(lián)酋10000t/d水泥生產(chǎn)線的全部袋式除塵器，包括窯頭、窯尾的脈沖袋式除塵器。詳細(xì)羅列這些項目，充分說明了回轉(zhuǎn)窯、窯頭、窯尾除塵的發(fā)展趨勢是采用袋式除塵器，并愈來愈大型化。根據(jù)幾個項目的監(jiān)測，安裝在窯尾的袋式除塵器不但能除塵還能脫硫。在新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2004沒有公布以前，窯尾的排放濃度為100mg/m³ ，回轉(zhuǎn)窯、窯頭、窯尾采用電除塵器還比較多。但是，現(xiàn)在不少窯頭，窯尾的電除塵器達(dá)不到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要重新改造成袋式除塵器，下面試舉二例供讀者參考。

3.1  北京琉璃水泥廠2000t/d水泥生產(chǎn)線窯尾電除塵改袋式除塵器。

處理煙氣量420000 m³/h，入口粉塵濃度<100g/m³，煙氣溫度正常:100℃-150℃,最高：260℃（瞬時300℃）采用行噴脈沖結(jié)構(gòu)，充分利用原電除塵器的殼體，既降低改造費用又縮短了改造工期。過濾風(fēng)速0.98m/min,濾袋材質(zhì)，采用玻纖薄膜濾料，除塵器阻力<1100Pa，出口排放濃度<10mg/m³。2004年3月天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院僅用了18天就完成了改造工程，改造后系統(tǒng)產(chǎn)量提高到了2400t/d。

3.2  珠江水泥有限公司5300t/d窯尾電除塵器改袋式除塵器

5300t/d生產(chǎn)線窯尾配備的是引進(jìn)的電除塵器，隨著廣州市對環(huán)境要求的日益嚴(yán)格和海德堡珠江水泥有限公司對環(huán)境保護(hù)的高度重視，要求改造后煙塵排放濃度達(dá)到歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)<10mg／Nm³。處理風(fēng)量100萬m³／h，過濾風(fēng)速<1．2m／min，入口溫度50—260℃，入口濕度<25％，設(shè)備漏風(fēng)率<2％，采用P84針刺氈濾料15200m²，保證使用壽命3+1年．合肥水泥研究設(shè)計院在2005年4月完成了改造工程，并一次投入成功運行，窯尾系統(tǒng)阻力<1100Pa，窯產(chǎn)量達(dá)5400t／d，實測煙塵排放濃度7.92mg／m³。

這二項2005年實施完成的，將不能達(dá)標(biāo)排放的電除塵器改袋式除塵器的成功案例，說明改造工程比較方便，施工時間不太長，改造后的效果非常好，煙塵排放濃度<lOmg／m³，同時還提高了窯的產(chǎn)量，這也是今后發(fā)展的趨勢。

    袋式除塵器的關(guān)健是濾料，濾料的性能和壽命非常重要。從國內(nèi)這幾年的應(yīng)用情況來看，濾料的性能和壽命都能滿足PC窯用戶的要求，但價格卻太高，尤其是從美國進(jìn)口的玻纖薄膜濾料和從歐洲進(jìn)口的P84濾料，價位都很高，并且用的數(shù)量也很大，一臺袋式除塵器，一用就是l～ 2萬m²，價值數(shù)百萬元。這種情況不能長期這樣下去，這對袋式除塵器在水泥工業(yè)PC窯的廣泛應(yīng)用，帶來不利的影響。必須國產(chǎn)化，降低濾料成本。事實上國產(chǎn)的玻纖覆膜濾料，P84針刺氈、氟美斯針刺氈都已開發(fā)出來，并在好幾臺窯尾袋式除塵器上應(yīng)用，已達(dá)二年以上。下一步，還需深入做工作，繼續(xù)開拓和應(yīng)用，讓國產(chǎn)濾料能在回轉(zhuǎn)窯、窯頭、窯尾，袋式除塵器上普遍推廣應(yīng)用，逐步取代進(jìn)口濾料。到那時，袋式除塵器在水泥工業(yè)的應(yīng)用將更加普遍，水泥工業(yè)的粉塵散失量將下降到水泥總產(chǎn)量的0.5％以下，水泥工業(yè)的煙塵、粉塵將下降數(shù)百萬噸。讓我國的袋式除塵行業(yè)和水泥工業(yè)攜起手來，共同努力，為我們神州大地的天更藍(lán)，空氣更清新，做出更大的貢獻(xiàn)!

                                           選自2009全國袋式除塵技術(shù)研討會論文集