蔡伟龙：超净背景下水泥窑袋式除尘器用滤料（袋）若干问题分析
水泥 中国水泥网信息中心 2020-09-14
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近年来，从各省市陆续发布的水泥行业环保管控具体目标来看，三大污染物的排放标准逐步提升。对于“肉眼可见”、危害环境的粉尘排放而言，其指标也在不断收紧。
在“共建共生共享生态文明”大背景下，作为工业粉尘排放大户的水泥行业，在严格管控粉尘排放量方面具有义不容辞的责任。同时，粉尘排放指标的提高也进一步增加了对水泥厂除尘设备的要求。据了解，目前国内水泥厂采用的主要除尘方式为袋除尘和电除尘。对袋除尘器而言，滤袋的选择是除尘效果的关键。
在刚刚过去的“2020中国水泥行业超洁净排放技术交流大会”会议上，福州大学石油化工学院教授蔡伟龙以《超净背景下水泥窑袋式除尘器用滤料（袋）若干问题分析》为主题，向与会观众分享了他的观点。
福州大学石油化工学院教授蔡伟龙
一、超净排放在不同行业的实施进程
煤电行业
2014年煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）出台，煤电行业正式开始实施超净排放。
从上述表格中可以看出，火力发电从老排放标准到新排放标准历时8年，从新排放标准到超低排放仅2年。
水泥行业
2018年1月以来，河南、江苏、广东、浙江等陆续发布水泥排放最低标准。一般来说，新旧标准更新一般以8~10年为限，而现行标准（水泥行业大气污染物排放标准（GB4915-2013））到超净排放却仅有5年左右。
数据显示，钢铁行业90%--95%采用袋式除尘技术；水泥行业90%采用袋式除尘技术；铝、有色90%采用袋式除尘技术；燃煤电厂近30%采用袋式/电袋除尘技术；垃圾焚烧100%采用袋式除尘技术。
总体上来看，袋式/电袋除尘是超净排放的主流技术，满足超净排放是一个系统问题，而滤料（袋）的每一个细节决定成败。
二、水泥窑袋式除尘器用滤料（袋）若干问题分析
1.滤料选型问题
针对水泥业内对于滤料选型最为关心的几大问题，蔡伟龙教授也分别给出了解答。
问题1：什么样的滤料能满足超净排放？
滤料的精度不仅仅在于纤维、形状、大小，还与滤料的设计息息相关。如果结构设计不合理，纤维的优势将无法很好地发挥。滤料的孔隙越小，阻力就越大，要满足超净排放，只有从结构设计的角度来不断优化。
目前行业内通用的就是梯度结构设计，即迎尘面的孔要小且多，进气面的孔要大，相当于形成了一个喇叭状的孔隙结构。所以说，要满足超净排放，滤料的结构设计非常关键，并非仅仅是纤维的大小和形状。
问题2：针刺滤料好还是水刺滤料好？
针刺滤料是工业滤料发展史中一种非常好的工艺，但它有缺陷，在使用中会产生针孔。水刺滤料是新发展起来的一种工艺，但传统的水刺是做不了高品质的滤料的，必须是高压的水刺才能做出合格的滤料。另外，高压的工艺和水刺的压力分布非常有关，如果没有好的水刺工艺，就生产不出符合规定的滤料。目前，针刺滤料和水刺滤料都在超低排放中发挥了很大作用，但是一定要选择质量过硬的产品。
问题3：PPS可否用在水泥窑工况？
相对于其他滤料，PPS的价格至少便宜了30%--50%，尽管PPS在电力行业应用非常广泛，但它的耐温性、抗氧化性效果一般，在水泥窑中使用需特别熟悉企业工况，谨慎使用。
问题4：水泥窑协同处置用什么滤料？
水泥行业使用的过滤材料都不具有耐酸性，而协同处置垃圾产生的烟气中含有大量的酸，这会降低滤料的使用寿命。所以，协同处置的熟料生产线在超低排放改造中可以选择使用防腐专用滤料进行过滤。添加一部分耐酸较好的材料，但也不宜添加过量，因为水泥行业的氧含量和温度相对较高，有些材料耐酸不耐高温氧化。所以需要根据工况烟气成分设计一个好的配比，实现优劣互补。当然，开发出一种抗酸耐高温耐氧化且价格适中的新纤维材料将会引领水泥行业袋式除尘的又一次技术进步。
问题5：金属纤维类滤料能用于水泥窑烟尘治理？
在脱硝过程中，金属纤维类滤料耐高温，在高温段除尘中将具备很好的发展前景。
另外，超低排放背景下，滤袋的使用成本是越来越高的，当前对复合材料的定量分析已非常成熟，也有相应的标准，所以选择质量可靠的复合材料一定程度上可以降低成本，实现优劣互补。
2.滤袋针孔封堵问题
为了符合超低排放的要求，针孔需要进行封堵，不然可能会成为一个漏点。合格的封堵可以耐高温耐腐蚀，水泥窑工况比较多变且高温，对封堵的技术也提出了相应要求。
3.滤袋安装问题
滤袋安装是最容易被忽视的环节，但又是实现超低排放非常关键的步骤，其中有许多细节需要注意，譬如滤袋袋头的变形。
4.滤袋全生命周期管理问题
机械寿命指滤袋正常使用情况下，机械性能下降到破袋时所使用的时间。而过滤寿命指，滤袋正常使用情况下，过滤压差达到极限值时所使用的时间。
通常来说，全生命周期=X*机械寿命+Y*过滤寿命（X指机械寿命系数，Y指过滤寿命系数）。
滤袋维护一般有三种模式，一是响应式，即滤袋故障后马上维修；二是预防式，即每个月或者每季度做维修计划，定期维护；三是预测式，通过预测的管理模式，可以大幅降低维护成本，但这需要通过凭借AI技术、大数据收集等。
5.水泥窑袋式除尘器用滤料（袋）发展方向
未来，科学选型、智能选型将是水泥窑袋式除尘器用滤料（袋）发展方向。超净排放将加快极致性价比滤料的研发进程，超高温滤料将有可能成为水泥行业多污染协同治理的一匹黑马，滤料（袋）全生命周期管理将助力水泥行业实现精细化管理。
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