芳纶滤袋在水泥窑袋式除尘器中的应用

2016-07-27 08:29蔡伟龙张静云郑智宏严坤富陈建文厦门三维丝环保股份有限公司福建厦门361101

中国环保产业 2016年2期

蔡伟龙，张静云，郑智宏，凡芳，严坤富，陈建文（厦门三维丝环保股份有限公司，福建厦门 361101）

芳纶滤袋在水泥窑袋式除尘器中的应用

蔡伟龙，张静云，郑智宏，凡芳，严坤富，陈建文
（厦门三维丝环保股份有限公司，福建厦门 361101）

摘要：窑头除尘器“电改袋”正随着环保要求的提高而加速改造，选择合适的滤料将会带来多方面的效益。通过分析芳纶滤袋在四川某4600t/d水泥熟料生产线窑头袋式除尘器上的使用情况，阐明芳纶滤袋完全胜任当前水泥行业窑头的除尘，保证了低阻、低排放、长寿命的优异性能。

关键词：芳纶滤袋；水泥窑头；袋式除尘器

引言

一直以来，水泥行业的环保问题始终牵动着整个行业的发展，全国性的雾霾天气更是将水泥企业的污染问题推上了舆论的风口浪尖。新型干法水泥生产线窑头窑尾粉尘排放是水泥厂最大的粉尘污染源。针对水泥厂大气污染防治，《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）明确规定：“新建企业自2014年3月1日起、现有企业自2015年7月1日起，水泥窑等热力设备颗粒物排放限值由原标准的50mg/m3收严至30mg/m3，重点地区要求控制在20mg/m3以下”［1］。随着新标准的颁布实施，许多新型干法水泥生产线窑头窑尾电除尘器已无法满足粉尘排放要求，袋式除尘器由于具有除尘性能不受粉尘比电阻、烟气工况、飞灰特性等影响，且对微细颗粒物的控制效果好等优点，在水泥行业除尘上逐步取代了电除尘器，应用越来越广泛［2］。

水泥生产线窑头的气体温度很高，一般在200℃左右，粉尘具有磨蚀性，含尘浓度约为100g/m3，但气体湿度较低，含水率一般是6%左右，露点温度大约60℃［3］。随着余热发电的应用，窑头烟气中较粗的粉尘颗粒基本被余热发电装置捕集，进入除尘器的粉尘主要为细粉，烟气温度明显下降，但是余热发电的维护又可能导致烟气的温度波动性更大，且低温运行增加了粉尘板结的风险。当前用于窑头烟气除尘的高温滤料呈现多样化，主要有芳纶（或称诺梅克斯或芳香族聚酰胺）、氟美斯（玻纤复合滤料）等，不同滤料均存在优势和劣势，比如芳纶不耐水解、玻纤易折破，因此对于滤料的选择至关重要［4、5］。窑头烟气治理目前已有不少应用效果良好的成功案例，本文通过对芳纶滤袋在4600t/d窑头袋式除尘器的应用效果进行跟踪，研究其性能变化，以供用户选型参考。

1 项目基本概况

四川某4600t/d水泥项目熟料生产线于2010年10月正式投入运行，该生产线窑头除尘选用天津某公司生产的行喷脉冲袋式除尘器（基本设计参数见表1），配备了芳纶滤袋（基本性能参数见表2）。投运至今，该除尘器已正常稳定运行将近4年，期间未更换过滤袋，且排放浓度、运行阻力等主要技术性能指标一直优于国家最新的环保标准水平。

表1 除尘器的基本设计参数

表2 滤袋的基本性能参数

2 实际应用效果分析

三维丝滤袋技术研究院通过对项目运行情况进行跟踪及对用户定期抽检使用中的滤袋进行寿命预估测试，分析滤袋性能变化趋势。

2.1 除尘器的使用状况

除尘器自2010年10月投运以来，运行非常稳定，表3为定期现场回访了解的实际运行参数。由表3可知，该除尘器从开始运行至今，阻力平稳，4年后的阻力仍低于900Pa，为用户大大节约了风机能耗，且运行期间的排放浓度远优于标准规定的要求，解决了水泥企业的环保问题。基于余热发电的应用和良好的现场维护管理，运行期间，该项目窑头的烟气温度波动性较小，一直稳定在100℃左右，未出现异常高温的情况，该运行温度高于烟气露点温度25℃左右（除尘器烟气露点温度为75℃左右），发生结露糊袋的可能性较小，为滤袋的使用营造了良好环境。

2.2 滤袋的使用状况

三维丝滤袋技术研究院对滤袋进行性能测试分析和寿命评估，主要的测试仪器和方法见表4。

表3 除尘器的实际运行效果

表4 主要测试仪器和方法依据

（1）强度变化分析

从表5可知，该项目的芳纶滤袋随着运行时间的增加，横向强度缓慢下降，但降幅较小（运行46个月后仅下降约10%），而纵向强度始终保持平稳，未有明显的下降趋势，说明该项目芳纶滤袋具有良好的机械强度和优秀的耐磨性能，因其常规机械劳损造成的强度下降较小（见图1），据此推测当前滤袋的剩余使用寿命至少还可达2年以上。

表5 芳纶滤袋不同使用时间的强度状态

图1 滤袋运行期间的强度变化曲线

（2）透气量变化分析

一般针刺毡滤料的过滤机理是“深层过滤”，即粉尘会进入新滤料迎尘面堵塞表层的纤维孔隙形成致密的粉饼层而实现精细过滤（见图2）。图3为滤袋近4年运行期间的横截面粉尘附着情况，从显微镜图片上可清楚观察到滤袋内部干净无粉尘附着，粉尘几乎完全被阻挡在滤袋表面或表层；由表6可知，滤袋载灰时的透气量比较稳定，且手动彻底清灰后透气量恢复性较好，可见该滤袋纤维之间的缠结性较好，在长期的脉冲喷吹作用下仍可保持良好的密实度，有效阻挡微细粉尘进入深层，减缓滤袋固有阻力的上升速度，且表面粉饼层较稳定、易清除，是滤袋实现低压差运行的重要原因之一。

图2 滤袋清灰前后透气量的变化曲线

图3 滤袋运行期间的粉尘渗透情况

表6 芳纶滤袋不同使用时间的透气量状态

（3）红外及SEM分析

为了进一步探究芳纶滤袋是否受到化学损伤，通过红外光谱和电镜扫描等手段进行了深入分析，结果如图4、图5所示。如图所示，滤袋运行近4年后迎尘面、基布、净气面的吸收峰仍与芳纶纤维（MX）保持一致，未有其他新吸收峰出现，说明该滤袋运行期间并未受到化学损伤，即该芳纶滤袋适合窑头工况除尘，并不存在水解腐蚀风险［6］。此外，通过电镜扫描图也可观察到芳纶纤维经过长时间的使用仍保持良好，并未有明显的孔洞或裂痕，进一步验证了强度保持率较高的测试结果。