0　引言

自1974年辰溪水泥廠首次在回轉(zhuǎn)窯窯尾采用反吹風(fēng)玻璃纖維布袋除塵器以來(lái)，我國(guó)用于回轉(zhuǎn)窯窯尾的袋除塵器已有100多臺(tái)。其中絕大多數(shù)用于中小型回轉(zhuǎn)窯，只有個(gè)別用于大型回轉(zhuǎn)窯(2000t/d)。在這些袋除塵器中，無(wú)一例外的采用玻璃纖維濾料作濾袋，而清灰方式也全都采用反吹風(fēng)清灰。

窯尾袋除塵器之所以用玻纖濾料主要是因?yàn)樗苣透邷?260℃)，窯尾廢氣溫度一般都在350～400℃，稍加降溫就能使用，它也幾乎是七八十年代耐高溫濾料的唯一選擇。另一方面玻纖濾料抗折性能不高，采用反吹風(fēng)清灰，對(duì)玻纖濾袋的損傷較小，這就保護(hù)了濾袋，延長(zhǎng)其使用壽命。雖然在具體設(shè)計(jì)上，上進(jìn)氣和下進(jìn)氣各有千秋，濾袋帶防癟環(huán)和不帶防癟環(huán)，其清灰作用略有差異，但始終沒(méi)有改變玻纖濾料-反吹風(fēng)清灰的模式。

80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外濾料技術(shù)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，新研究成功已獲應(yīng)用的濾料有亞酰胺(190℃)、聚對(duì)苯酰胺(190℃)、聚苯撐硫(190℃)、聚亞酰胺(240℃)、聚四氟乙烯(250℃)、膨化聚四氟乙烯(250℃)及以上述各種濾料為基布，聚四氟乙烯薄膜為覆膜的覆膜濾料和各種復(fù)合濾料。在清灰方式上，也已研究成功了回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)清灰、氣箱脈沖清灰、脈沖噴吹清灰和低壓長(zhǎng)袋脈沖清灰等技術(shù)。

本文擬就窯尾袋除塵器采用不同的濾料、不同的清灰方式及其適當(dāng)?shù)慕M合進(jìn)行初步的分析。

1　采用玻纖覆膜濾料的初步計(jì)算分析

以山西晉牌水泥集團(tuán)有限公司[1]及文獻(xiàn)[2～4]的一些數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行初步計(jì)算分析。

1.1　使用覆膜濾料前后的情況

該公司2000t/d回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣采用摻冷風(fēng)降溫的方法使入袋除塵器的廢氣溫度降到250℃以下。窯尾-生料磨廢氣凈化采用BFRS(P)1200-2×8玻纖袋反吹風(fēng)袋除塵器，并于1995年11月隨窯點(diǎn)火試生產(chǎn)投運(yùn)。1996年9月以后，該除塵器即使在窯、生料磨和煤磨同時(shí)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行阻力也常在1769Pa左右波動(dòng)，而窯單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，袋除塵器進(jìn)、出口壓差竟達(dá)到2744Pa。由于多方面的原因，使該除塵器收塵效率降低，粉塵排放超標(biāo)，窯產(chǎn)量上不去、質(zhì)量下降，曾一度使生產(chǎn)陷于被動(dòng)局面，到1997年4月該袋除塵器內(nèi)的濾袋全部破損。

1997年5月該公司決定采用GORE-TEX覆膜抗酸玻璃纖維濾袋對(duì)袋除塵器進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，清灰方式仍用原反吹風(fēng)清灰系統(tǒng)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

改造后近2年的運(yùn)行中，袋除塵器進(jìn)出口壓差在窯磨同時(shí)運(yùn)行情況下為980～1078Pa，在窯單獨(dú)運(yùn)行情況下為1078～1176Pa，即使在窯滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行及廢氣量高達(dá)455653m3/h情況下，也未超過(guò)1176Pa，標(biāo)況下出口排放濃度52.8mg/m3，濾袋平均使用壽命為3年，實(shí)際可達(dá)4年。

1.2　初步計(jì)算分析

1.2.1　年消耗濾袋費(fèi)用

由表1看出，玻纖濾袋平均使用壽命1年，年消耗1套濾袋的費(fèi)用為110.4萬(wàn)元；覆膜濾袋平均使用壽命按3年計(jì)算，則年消耗濾袋費(fèi)為99.6萬(wàn)元。

1.2.2　使用覆膜濾料降低了電耗

使用覆膜濾料后，袋除塵器的運(yùn)行阻力至少比用玻纖濾袋低500Pa，使運(yùn)行電耗降低，每年可節(jié)約30萬(wàn)元左右的風(fēng)機(jī)電耗費(fèi)用[1]。

1.2.3　減輕袋除塵器本體質(zhì)量

采用覆膜濾料后，濾袋過(guò)濾風(fēng)速由0.36m/min提高到0.84m/min，每室濾袋數(shù)量由138條減少到60條。其余袋帽不用，多余的(下)花板扎袋口封死。

這種改造方案是因地制宜，舊物利用。如果按改造后的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)該窯尾袋除塵器，則可設(shè)計(jì)選用LFGF526-2×8型或LFGF1200-7型(單列布置)。而兩者以后者更省一些。

該袋除塵器的鋼耗量為26kg/m2[2，3]。鋼耗量是指袋除塵器本體質(zhì)量(在進(jìn)、出風(fēng)口法蘭之間，排灰口法蘭以上部分，不包括支架和保溫層，但包括必要的工藝性扶梯和平臺(tái)的設(shè)備質(zhì)量)與過(guò)濾面積之比。

現(xiàn)推算新設(shè)計(jì)或選用的袋除塵器的本體質(zhì)量:

8419×26=218894kg≈219t

再考慮增加10%的支架質(zhì)量:219×1.1=240.9t

這樣采用覆膜濾料后袋除塵器本體質(zhì)量則減少約240t[3](原重477t)，如每噸本體(含管路、閥門(mén)和壓縮空氣系統(tǒng)等)按8000元/t計(jì)，則可節(jié)省本體設(shè)備投資約192萬(wàn)元。

此外，由于運(yùn)行阻力低而穩(wěn)定，加之清灰容易，增大了窯內(nèi)通風(fēng)量，從而保證了熟料的產(chǎn)質(zhì)量。

2　采用玻纖覆膜濾料和脈沖清灰的初步計(jì)算分析

2.1　清灰方式

目前，國(guó)內(nèi)用的脈沖清灰袋除塵器其脈沖方式主要有3種:氣箱脈沖、噴吹脈沖和低壓長(zhǎng)袋脈沖。

氣箱脈沖:采用1(或2)支脈沖閥對(duì)整箱(1個(gè)分室)的濾袋同時(shí)進(jìn)行清灰，由于壓縮空氣首先進(jìn)入潔氣室接著再進(jìn)入濾袋口對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，其分布欠均且壓力損失較大。因此，對(duì)濾袋的清灰能量有所減弱，濾袋的長(zhǎng)度最多只能到4m，常用長(zhǎng)度為2.5m。但所用脈沖閥少，潔氣室內(nèi)無(wú)噴吹管，換袋方便。使用0.5～0.7MPa的壓縮空氣。

噴吹脈沖:每室的清灰按濾袋排數(shù)進(jìn)行，每排1根噴吹管和一個(gè)脈沖閥，噴吹孔對(duì)準(zhǔn)每條濾袋的袋口，在噴吹孔前加噴嘴或文氏管以加強(qiáng)引流和導(dǎo)向。因此，其對(duì)濾袋的清灰能力很強(qiáng)，濾袋長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)7m，其用壓縮空氣壓力需0.5～0.7MPa。

低壓長(zhǎng)袋脈沖:系統(tǒng)與噴吹脈沖大體相似，由于采用了淹沒(méi)式脈沖閥，簡(jiǎn)化了噴嘴管?chē)姶悼浊暗慕Y(jié)構(gòu)，其阻力損失減少。因此，所需壓縮空氣壓力低，能對(duì)5～6m長(zhǎng)的濾袋進(jìn)行滿(mǎn)意的清灰。

以往認(rèn)為玻璃纖維濾料耐折性能較差，用于脈沖清灰的袋除塵器其壽命較低。因?yàn)橥鉃V式必須加袋籠，而玻纖袋經(jīng)不住籠骨的摩擦與反復(fù)折彎。但是炭黑行業(yè)引進(jìn)的PHR脈沖除塵器，其玻纖濾袋卻能具有較長(zhǎng)的使用壽命(>14個(gè)月)[5]，其中一個(gè)主要原因就是其耐折能力強(qiáng)、濾袋與袋籠的相配尺寸設(shè)計(jì)合理。我國(guó)近年已研制成功了高耐折玻纖濾料，與傳統(tǒng)配方處理的濾料相比，其耐折性能提高10倍以上，達(dá)到美國(guó)進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平[6]。所以，將玻纖覆膜濾料用于脈沖清灰也已具備條件。

2.2　過(guò)濾風(fēng)速的確定

表1中反吹風(fēng)清灰其過(guò)濾風(fēng)速v=0.84m/s；國(guó)外G公司濕法窯用反吹風(fēng)清灰，v=0.693m/min[7]；廣東一白水泥窯用換熱器降溫，低壓長(zhǎng)袋脈沖，滌綸針刺氈濾袋，v=0.9～1.0m/min；另一白水泥窯用低壓長(zhǎng)袋脈沖，玻纖膨體紗濾袋，v=0.9～1m/min[8]。根據(jù)上列數(shù)據(jù)，綜合分析并考慮到覆膜濾料比其基布的過(guò)濾風(fēng)速可以有一定比例的提高[9]，脈沖清灰比反吹風(fēng)清灰的能力更強(qiáng)。因此采用玻纖覆膜和脈沖清灰的過(guò)濾風(fēng)速選取1m/min。

2.3　初步計(jì)算分析

計(jì)算分析仍是以表1為例。

1)濾袋面積可減少:(1-0.84/1)×8419≈1347m2

覆膜濾袋價(jià)格為298.8×104/8419≈355元/m2

則節(jié)省濾袋費(fèi)用1347×355≈47.8萬(wàn)元

2)袋除塵器本體可節(jié)約:按產(chǎn)品樣本統(tǒng)計(jì)了3種脈沖袋除塵器的鋼耗量，在這樣一個(gè)過(guò)濾面積數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，其鋼耗量基本接近，為25～30kg/m2，則減少質(zhì)量約33.7t。按8500元/t計(jì)，則本體可節(jié)約一次性投資28.6萬(wàn)元。

3)運(yùn)行阻力:運(yùn)行阻力在1.2～1.5kPa，但玻纖覆膜濾袋的壽命可能會(huì)比采用反吹風(fēng)清灰略低。

3　采用滌綸針刺氈和脈沖清灰的初步計(jì)算分析

袋除塵器采用滌綸針刺氈和脈沖清灰方式相結(jié)合方案基于如下考慮，普通滌綸濾料其最高使用溫度為120℃，這樣就必須把窯尾煙氣溫度降到120℃+Δt(Δt為冷卻器出口至袋除塵器入口的溫度降)，而相應(yīng)的工況煙氣量則減少了許多，從而減少所需濾袋的面積，也就是降低了袋除塵器本體的費(fèi)用(當(dāng)然，冷卻器的成本要增加)。另一方面，滌綸濾料可在較高的過(guò)濾風(fēng)速下運(yùn)行，也減少了過(guò)濾面積，相應(yīng)也就減輕了袋除塵器本體的質(zhì)量。

1)計(jì)算廢氣量(t=120℃時(shí))

表1數(shù)據(jù):Q0=423000m3/h，t0<250℃

即較原風(fēng)量減少約1/4，工況含塵濃度增加約1/3，但比閉路水泥磨的濃度低得多。

2)過(guò)濾面積:過(guò)濾風(fēng)速取1.2m/min

F=317856/(1.2×60)=4414m2

即為原玻纖濾料面積的23%，或?yàn)椴捎酶材V料面積的52%。如果選型則選用氣箱脈沖袋除塵器3臺(tái)PPCS96-2×8型組合或2臺(tái)PPCA128-2×7型組合使用。

3)冷卻設(shè)施

文獻(xiàn)[1]中采用摻冷風(fēng)的方法將窯尾廢氣降到250℃以下。

采用滌綸針刺氈設(shè)定采用空氣冷卻器將窯尾廢氣溫度從250℃再降至120～150℃，則新增冷卻器質(zhì)量為2×60t。冷卻器價(jià)按6000元/t計(jì)，則其投資額增加72萬(wàn)元。

4)袋除塵器相關(guān)數(shù)據(jù)初步計(jì)算

所需滌綸針刺氈面積4414m2，按30元/m2計(jì)，即濾袋價(jià)為132420元，使用壽命按2年計(jì)算，則年費(fèi)用為6.65萬(wàn)元。

氣箱脈沖袋除塵器本體鋼耗量為25kg/m2計(jì)算，則本體重為110350kg，約110t。

本體按8500元/t計(jì)，則該除塵器一次性投資價(jià)為93.5萬(wàn)元。

5)運(yùn)行阻力和電耗

窯尾煙氣降為250℃采用覆膜濾料和反吹風(fēng)清灰的袋除塵器風(fēng)量，為窯尾煙氣溫度降至120～150℃采用滌綸針刺氈和氣箱脈沖袋收塵器風(fēng)量的1.33倍，而后者的運(yùn)行阻力為前者的1.3倍，故風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功耗相差不多。

4　結(jié)束語(yǔ)

1)回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣凈化用袋除塵器，20多年來(lái)一直采用玻璃纖維濾料和反吹風(fēng)清灰的方式，隨著袋濾技術(shù)多方面的進(jìn)步，應(yīng)該加以改進(jìn)。

2)以2000t/d回轉(zhuǎn)窯廢氣凈化為例，當(dāng)保持原有工況參數(shù)不變，將玻璃纖維濾料改用覆膜濾料并根據(jù)覆膜濾料的過(guò)濾風(fēng)速重新選用或設(shè)計(jì)反吹風(fēng)袋除塵器時(shí)，玻纖濾袋和覆膜濾袋的年消耗價(jià)值趨于一致。而使用覆膜濾料比玻纖濾料每年可節(jié)約30萬(wàn)元的風(fēng)機(jī)電耗費(fèi)用；袋除塵器本體一次性投資可節(jié)約192萬(wàn)元。此外，采用覆膜濾料降低粉塵排放濃度，同時(shí)也保證了窯的通風(fēng)良好，從而保證了熟料的產(chǎn)質(zhì)量。

3)采用玻纖覆膜濾料和幾種脈沖清灰的袋除塵器，濾袋和袋除塵器本體投資約可節(jié)約70多萬(wàn)元。

4)如在原基礎(chǔ)上將廢氣溫度再降低至120℃，采用滌綸針刺氈和氣箱脈沖除塵器則濾袋年費(fèi)用僅需6.65萬(wàn)元，比覆膜濾料年節(jié)約100萬(wàn)元。而袋除塵器(含冷卻器)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用兩者大體相當(dāng)。

5)本文的計(jì)算分析是初步的，但在數(shù)量級(jí)和思路上能看出一個(gè)大概輪廓。袋和袋除塵器本體的價(jià)格，受多種因素的影響，如供貨渠道、生產(chǎn)規(guī)模和裝備、人員素質(zhì)和管理水平等。因此，只有在招標(biāo)和定貨時(shí)才能有一個(gè)準(zhǔn)確的價(jià)格。

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