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肖容緒

（重慶市環境科學研究院）

摘  要  文章對水泥行業大氣環境污染現狀，袋式除塵技術在水泥行業的應用及發展趨勢作了介紹與分析。

關鍵詞  水泥行業  大氣污染  袋式除塵技術  應用

1  水泥工業對大氣環境的污染

近年來，水泥工業的發展速度驚人。1980年至2002年中國水泥產量平均增長為10.6％，水泥總產量由7986萬噸提高到72500萬噸。2005年我國水泥總產量為10.6億噸，超過了世界水泥產量的40％，中國水泥產量連續19年位居世界第一位。過去，我國水泥工業的粉塵、煙塵排放量高達1200萬噸以上，尤其是立窯水泥，生產工藝相對落后，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粉塵排放量的90％以上，粉塵散失量占總產量的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，污染就很嚴重。己給環境保護、資源、能源的合理利用以及經濟社會的可持續發展，帶來了巨大壓力。為此，我國下決心淘汰立窯小水泥，到2001年，累計關閉小水泥廠3940家，壓縮落后生產能力近1億噸。水泥工業進行結構調整“上大改小”，注重環保己成為行業的共識。2001年至2004年，新型干法水泥增長很快，投產的回轉窯由151臺增加到493臺，其水泥產量由7100萬噸增長到3.17億噸，占總產量比例由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，年產量減少了1200萬噸，2008年新型干法水泥生產線已超過700條，產量已超過立窯水泥的產量。標志我國水泥工業結構，真正走上了正確的軌道，同時也充分證明了只有大力發展新型干法水泥窯才能淘汰立窯的道理。水泥工業進行結構調整并加大污染治理力度，已經取得了較好的效果，水泥制造業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。但水泥制造工業排放的粉塵量占到全國重點工業粉塵排放量的64％(506萬噸)，煙塵排放量達452665噸，水泥工業控制粉塵，煙塵污染仍然任重道遠。

2  袋式除塵器在水泥工業的應用

水泥生產企業的塵源點非常多，破碎機、磨機、高效選粉機，輸送帶、料倉、庫頂、庫底及包裝系統，烘干機、烘干磨、煤磨及冷卻機、立窯、回轉窯（窯頭、窯尾）及窯磨一體機等，都產生大量的粉塵和煙塵。過去，水泥生產企業把除塵設備應用于水泥生產線，不是以環境保護為目的，而是出于收集物料，降低消耗，節約成本，兼顧勞動保護的目的。當時使用的除塵設備，除少數回轉窯窯尾采用電除塵器外，水泥生產各個塵源點以旋風除塵器，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、工藝與設備落后，致使水泥工業粉塵散失量占到水泥總產量的7%。我國在上世紀五十年代末期，在水泥生產企業主要采用機械振打式和人工振打式袋式除塵器，適應的工作溫度低、處理風量小、清灰效果差、設備故障多、工人勞動強度大。二十世紀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袋式除塵器。由于當時脈沖閥質量差、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的應用受到很大限制。二十世紀八十年代后期，我國引進美國富樂公司的氣箱脈沖，大型分室反吹風，富樂單機等袋式除塵器。經過幾年的消化吸收，我國水泥企業逐漸接受和采用。與此同時，國內的工程技術人員開拓創新、自己研發了立窯、烘干機專用袋式除塵器和煤磨袋式收塵器，應用于水泥企業。這些袋式除塵器的除塵效率都很高，基本在99.9%以上，使水泥生產企業的塵源點，排放濃度降到100 mg/Nm³以下，使我國水泥工業除塵設備水平大幅度提高，我國水泥工業粉塵散失量占水泥總產量的比例下降到3.5%左右。二十世紀九十年代，我國袋式除塵行業已完成對美國富樂袋式除塵技術的轉化工作，并在此技術的基礎上進行了不少修改和完善，各個環保企業都在普遍生產氣箱脈沖、分室反吹風和富樂單機等袋式除塵器。國內自己研制的立窯、烘干機玻纖袋式除塵器和煤磨袋式收塵器日趨成熟、穩定，應用越來越多。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的各種磨機、立窯、回轉窯也逐漸推廣應用。

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備及整個系統的成敗，以強力清灰為特征的脈沖袋式除塵器成為首選的設備。長袋低壓脈沖袋式除塵器等新一代脈沖袋式除塵技術完全克服了傳統脈沖除塵的缺點，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，維修工作量小等優點，杜絕了弱清灰類袋式除塵器普遍存在阻力過高的現象。袋式除塵器的除塵效率更加提高，排放濃度低于50mg/Nm³  已是普遍現象，低于10 mg/Nm³ ，也非罕見。其原因，清灰和濾料的進步固然重要，而主機的濾袋接口技術有了長足進步，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個數量級。新的固定方式是嚴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的凹槽嵌入袋孔內，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，性能達到國際先進水平，5000t/d水泥生產線窯尾處理煙氣量100萬m³ /h左右，10000t/d水泥生產線窯尾煙氣量172萬m³ /h左右。袋式除塵器在適應高含塵濃度方面實現突破，能夠直接處理含塵濃度高達1400 g/m³ 的氣體，比以往提高數十倍，并達標排放。因此，許多物料回收系統拋棄原有的多級收塵工藝，而以一級袋式收塵取代，經濟效益顯著，并大幅度減少環境污染。袋式除塵器各主要部件的質量提高，脈沖閥制作更加精良，膜片和電磁閥使用壽命成倍延長;袋籠均是專機制作，質量達到或接近國外先進水平;袋式除塵器的自動控制已普遍采用PLC機，工控機（IPC）也已進入這一領域。中、小型設備多采用單片機或集成電路為核心的控制技術;耐高溫濾料多樣化，P84，玻纖薄膜濾料在回轉窯窯尾袋式除塵器上應用越來越多。針刺氈的應用更為廣泛，其后處理技術多樣化，原來較少應用的防油、防水、阻燃、抗水解等處理日漸普遍，使濾料能適應多種復雜環境。表面過濾材料的出現和應用，連袋式除塵過濾的機理都有所變化。它對微細粉塵有更高的捕集率，并將粉塵阻留于濾料表面，容易剝離。使設備阻力降低;濾袋的制作更加規范，一些企業引進先進設備和技術，濾袋的制作質量達到或接近國際先進水平。上世紀九十年代以來袋式除塵技術上述方面有了長足的進步，在不少細節上下功夫，在技術性能和產品質量方面與國外發達國家相差無幾。進一步凈化了水泥工業排出的污染物，使粉塵散失量下降到現在的1.7%左右，對我國的大氣環境保護做出了重要的貢獻!

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

表1  用于窯尾除塵的兩種除塵器技術經濟比較

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

②反吹風袋式除塵器由于閥門多，漏入風量多，還要加入反吹風量，造成系統風量的損失。

通過用于窯尾除塵的兩種除塵器技術經濟比較，應該選擇脈沖袋式除塵器，這也是國內外袋式除塵技術發展的方向。

3  袋式除塵器在水泥工業的發展趨勢

2004年我國水泥總產量為9.7億噸，其中新型干法水泥產量為3.15億噸，占水泥總產量的比例達到32.5%，投產的回轉窯增加到493臺。立窯水泥產量為5.76億噸，占水泥總產量的59.4%，其它旋窯水泥產量為7900萬噸，占總產量的8.1%，2005年水泥產量為10.4億噸，年增長率為7.2%，相應的熟料產量將達7.3億噸，其中回轉窯熟料約3.3億噸，立窯熟料約3.4億噸。其它窯型約0.6億噸。從熟料產量衡量，回轉窯將與立窯持平，但是實際上熟料生產能力回轉窯將首次超過立窯，立窯水泥產量將繼續削減1300萬噸。2006-2010年間預計水泥總產量將凈增2.6億噸，平均年增約5000萬噸，其中新型干法窯水泥產量將凈增4.48億噸，而立窯及其它落后窯型的產量將削減1.88億噸。新型干法水泥的發展和立窯的淘汰進程，主要取決于各個地區的經濟發展水平，當其人均GDP達到12000-15000元以后，立窯水泥的需求及其生存空間將銳減，預計2015年立窯將基本退出我國水泥工業的舞臺。水泥工業結構調整的過程中，回轉窯享有巨大的發展空間。新型干法水泥生產線工藝先進、設備優良，企業規模比較大，有利于對煙塵、粉塵的控制。新修訂的國家標準GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》，已由國家環保總局正式發布，從2005年1月1日開始執行。新標準中的水泥窯，煙塵排放濃度從過去的100 mg/m³，提高到50 mg/m³ 。有的城市和地區的標準嚴于國家的標準，濃度提高到30 mg/m³，甚至10 mg/m³。同時，國家環保總局還在全國各省、市逐步推行，在大、中型水泥生產線安裝在線監測儀器，隨時監控煙塵、粉塵的排放。介于上述形勢：水泥工業結構調整新型干法水泥生產線快速增長和環保法規和監管愈來愈嚴格。袋式除塵行業應該抓住在水泥工業的這一發展機遇，在抓緊對中、小型水泥企業、立窯企業的治理，使其能達標排放的同時，重點抓緊對新型干法水泥生產線和回轉窯、窯頭、窯尾的袋式除塵工程的推廣和應用。在國外發達國家，歐洲、北美等環保標準和執法都很嚴格，他們的水泥生產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量的0.05%。很好的保護了當地的大氣環境。近年來，我國在新型干法生產線窯頭、窯尾采用袋式除塵器越來越多。都江堰拉法基公司3300t/d水泥生產線，全部采用中材環保公司生產的袋式除塵器，窯頭、窯尾采用分室反吹風袋式除塵器。山東青州6000t/d窯頭、窯尾均采用了合肥水泥研究設計院生產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，采用了天津水泥設計院的袋式除塵器。遼寧5000t/d窯尾采用了蕪湖華林環保公司的脈沖袋式除塵器。國內還有不少3200t/d、5000t/d水泥生產線窯頭、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)反吹風袋式除塵器，河南中材環保公司出口沙特阿拉伯5000t/d和浙江潔華環保科技股份有限公司出口阿聯酋10000t/d水泥生產線的全部袋式除塵器，包括窯頭、窯尾的脈沖袋式除塵器。詳細羅列這些項目，充分說明了回轉窯、窯頭、窯尾除塵的發展趨勢是采用袋式除塵器，并愈來愈大型化。根據幾個項目的監測，安裝在窯尾的袋式除塵器不但能除塵還能脫硫。在新的國家標準GB4915-2004沒有公布以前，窯尾的排放濃度為100mg/m³ ，回轉窯、窯頭、窯尾采用電除塵器還比較多。但是，現在不少窯頭，窯尾的電除塵器達不到新的排放標準，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℃）采用行噴脈沖結構，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。過濾風速0.98m/min,濾袋材質，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月天津水泥工業設計研究院僅用了18天就完成了改造工程，改造后系統產量提高到了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生產線窯尾配備的是引進的電除塵器，隨著廣州市對環境要求的日益嚴格和海德堡珠江水泥有限公司對環境保護的高度重視，要求改造后煙塵排放濃度達到歐洲排放標準<10mg／Nm³。處理風量100萬m³／h，過濾風速<1．2m／min，入口溫度50—260℃，入口濕度<25％，設備漏風率<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，窯尾系統阻力<1100Pa，窯產量達5400t／d，實測煙塵排放濃度7.92mg／m³。

這二項2005年實施完成的，將不能達標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量，這也是今后發展的趨勢。

    袋式除塵器的關健是濾料，濾料的性能和壽命非常重要。從國內這幾年的應用情況來看，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，尤其是從美國進口的玻纖薄膜濾料和從歐洲進口的P84濾料，價位都很高，并且用的數量也很大，一臺袋式除塵器，一用就是l～ 2萬m²，價值數百萬元。這種情況不能長期這樣下去，這對袋式除塵器在水泥工業PC窯的廣泛應用，帶來不利的影響。必須國產化，降低濾料成本。事實上國產的玻纖覆膜濾料，P84針刺氈、氟美斯針刺氈都已開發出來，并在好幾臺窯尾袋式除塵器上應用，已達二年以上。下一步，還需深入做工作，繼續開拓和應用，讓國產濾料能在回轉窯、窯頭、窯尾，袋式除塵器上普遍推廣應用，逐步取代進口濾料。到那時，袋式除塵器在水泥工業的應用將更加普遍，水泥工業的粉塵散失量將下降到水泥總產量的0.5％以下，水泥工業的煙塵、粉塵將下降數百萬噸。讓我國的袋式除塵行業和水泥工業攜起手來，共同努力，為我們神州大地的天更藍，空氣更清新，做出更大的貢獻!

                                           選自2009全國袋式除塵技術研討會論文集