蔡偉龍:超凈背景下水泥窯袋式除塵器用濾料(袋)若干問題分析
近年來,從各省市陸續(xù)發(fā)布的水泥行業(yè)環(huán)保管控具體目標(biāo)來看,三大污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)逐步提升。對于“肉眼可見”、危害環(huán)境的粉塵排放而言,其指標(biāo)也在不斷收緊。
在“共建共生共享生態(tài)文明”大背景下,作為工業(yè)粉塵排放大戶的水泥行業(yè),在嚴格管控粉塵排放量方面具有義不容辭的責(zé)任。同時,粉塵排放指標(biāo)的提高也進一步增加了對水泥廠除塵設(shè)備的要求。據(jù)了解,目前國內(nèi)水泥廠采用的主要除塵方式為袋除塵和電除塵。對袋除塵器而言,濾袋的選擇是除塵效果的關(guān)鍵。
在剛剛過去的“2020中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會”會議上,福州大學(xué)石油化工學(xué)院教授蔡偉龍以《超凈背景下水泥窯袋式除塵器用濾料(袋)若干問題分析》為主題,向與會觀眾分享了他的觀點。
福州大學(xué)石油化工學(xué)院教授蔡偉龍
一、超凈排放在不同行業(yè)的實施進程
煤電行業(yè)
2014年煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)出臺,煤電行業(yè)正式開始實施超凈排放。
從上述表格中可以看出,火力發(fā)電從老排放標(biāo)準(zhǔn)到新排放標(biāo)準(zhǔn)歷時8年,從新排放標(biāo)準(zhǔn)到超低排放僅2年。
水泥行業(yè)
2018年1月以來,河南、江蘇、廣東、浙江等陸續(xù)發(fā)布水泥排放最低標(biāo)準(zhǔn)。一般來說,新舊標(biāo)準(zhǔn)更新一般以8~10年為限,而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB4915-2013))到超凈排放卻僅有5年左右。
數(shù)據(jù)顯示,鋼鐵行業(yè)90%--95%采用袋式除塵技術(shù);水泥行業(yè)90%采用袋式除塵技術(shù);鋁、有色90%采用袋式除塵技術(shù);燃煤電廠近30%采用袋式/電袋除塵技術(shù);垃圾焚燒100%采用袋式除塵技術(shù)。
總體上來看,袋式/電袋除塵是超凈排放的主流技術(shù),滿足超凈排放是一個系統(tǒng)問題,而濾料(袋)的每一個細節(jié)決定成敗。
二、水泥窯袋式除塵器用濾料(袋)若干問題分析
1.濾料選型問題
針對水泥業(yè)內(nèi)對于濾料選型最為關(guān)心的幾大問題,蔡偉龍教授也分別給出了解答。
問題1:什么樣的濾料能滿足超凈排放?
濾料的精度不僅僅在于纖維、形狀、大小,還與濾料的設(shè)計息息相關(guān)。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,纖維的優(yōu)勢將無法很好地發(fā)揮。濾料的孔隙越小,阻力就越大,要滿足超凈排放,只有從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來不斷優(yōu)化。
目前行業(yè)內(nèi)通用的就是梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計,即迎塵面的孔要小且多,進氣面的孔要大,相當(dāng)于形成了一個喇叭狀的孔隙結(jié)構(gòu)。所以說,要滿足超凈排放,濾料的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常關(guān)鍵,并非僅僅是纖維的大小和形狀。
問題2:針刺濾料好還是水刺濾料好?
針刺濾料是工業(yè)濾料發(fā)展史中一種非常好的工藝,但它有缺陷,在使用中會產(chǎn)生針孔。水刺濾料是新發(fā)展起來的一種工藝,但傳統(tǒng)的水刺是做不了高品質(zhì)的濾料的,必須是高壓的水刺才能做出合格的濾料。另外,高壓的工藝和水刺的壓力分布非常有關(guān),如果沒有好的水刺工藝,就生產(chǎn)不出符合規(guī)定的濾料。目前,針刺濾料和水刺濾料都在超低排放中發(fā)揮了很大作用,但是一定要選擇質(zhì)量過硬的產(chǎn)品。
問題3:PPS可否用在水泥窯工況?
相對于其他濾料,PPS的價格至少便宜了30%--50%,盡管PPS在電力行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,但它的耐溫性、抗氧化性效果一般,在水泥窯中使用需特別熟悉企業(yè)工況,謹慎使用。
問題4:水泥窯協(xié)同處置用什么濾料?
水泥行業(yè)使用的過濾材料都不具有耐酸性,而協(xié)同處置垃圾產(chǎn)生的煙氣中含有大量的酸,這會降低濾料的使用壽命。所以,協(xié)同處置的熟料生產(chǎn)線在超低排放改造中可以選擇使用防腐專用濾料進行過濾。添加一部分耐酸較好的材料,但也不宜添加過量,因為水泥行業(yè)的氧含量和溫度相對較高,有些材料耐酸不耐高溫氧化。所以需要根據(jù)工況煙氣成分設(shè)計一個好的配比,實現(xiàn)優(yōu)劣互補。當(dāng)然,開發(fā)出一種抗酸耐高溫耐氧化且價格適中的新纖維材料將會引領(lǐng)水泥行業(yè)袋式除塵的又一次技術(shù)進步。
問題5:金屬纖維類濾料能用于水泥窯煙塵治理?
在脫硝過程中,金屬纖維類濾料耐高溫,在高溫段除塵中將具備很好的發(fā)展前景。
另外,超低排放背景下,濾袋的使用成本是越來越高的,當(dāng)前對復(fù)合材料的定量分析已非常成熟,也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),所以選擇質(zhì)量可靠的復(fù)合材料一定程度上可以降低成本,實現(xiàn)優(yōu)劣互補。
2.濾袋針孔封堵問題
為了符合超低排放的要求,針孔需要進行封堵,不然可能會成為一個漏點。合格的封堵可以耐高溫耐腐蝕,水泥窯工況比較多變且高溫,對封堵的技術(shù)也提出了相應(yīng)要求。
3.濾袋安裝問題
濾袋安裝是最容易被忽視的環(huán)節(jié),但又是實現(xiàn)超低排放非常關(guān)鍵的步驟,其中有許多細節(jié)需要注意,譬如濾袋袋頭的變形。
4.濾袋全生命周期管理問題
機械壽命指濾袋正常使用情況下,機械性能下降到破袋時所使用的時間。而過濾壽命指,濾袋正常使用情況下,過濾壓差達到極限值時所使用的時間。
通常來說,全生命周期=X*機械壽命+Y*過濾壽命(X指機械壽命系數(shù),Y指過濾壽命系數(shù))。
濾袋維護一般有三種模式,一是響應(yīng)式,即濾袋故障后馬上維修;二是預(yù)防式,即每個月或者每季度做維修計劃,定期維護;三是預(yù)測式,通過預(yù)測的管理模式,可以大幅降低維護成本,但這需要通過憑借AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)收集等。
5.水泥窯袋式除塵器用濾料(袋)發(fā)展方向
未來,科學(xué)選型、智能選型將是水泥窯袋式除塵器用濾料(袋)發(fā)展方向。超凈排放將加快極致性價比濾料的研發(fā)進程,超高溫濾料將有可能成為水泥行業(yè)多污染協(xié)同治理的一匹黑馬,濾料(袋)全生命周期管理將助力水泥行業(yè)實現(xiàn)精細化管理。
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