DAGONG-TEX覆膜濾料在水泥工業(yè)上的應(yīng)用

　　近幾年，隨著新型干法水泥生產(chǎn)的快速發(fā)展，水泥行業(yè)技術(shù)裝備水平不斷提高，一些高新技術(shù)在環(huán)保裝備中也得到了應(yīng)用。而水泥企業(yè)在環(huán)保、節(jié)能等方面如何達(dá)到新的國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2004）的要求，以及如何完成國務(wù)院2006年初提出的能耗降低4%、污染物排放降低2%的目標(biāo)，是亟待解決的問題。我國水泥行業(yè)單位產(chǎn)量綜合能耗比國際先進(jìn)水平高45%，這是因?yàn)槟壳安即諌m設(shè)備大多采用的普通濾料，在進(jìn)行過濾時造成粉塵阻塞濾料、清灰不凈，設(shè)備運(yùn)行阻力增加直接導(dǎo)致了能耗升高，最終因粉塵不斷深入濾料纖維內(nèi)部造成堵塞而報(bào)廢，故使用周期短；同時，對粒徑小于10滋m的超細(xì)粉塵的分級脫除效率低。不僅不能滿足環(huán)保要求，也相應(yīng)地加大了企業(yè)的環(huán)保成本。

　　隨著新型濾料——聚四氟乙烯（Poly-TetraFluoroethylene-PTFE）覆膜濾料的出現(xiàn)，在我國市場上，一些國外知名品牌產(chǎn)品開始流行。但在價格、現(xiàn)場維護(hù)和服務(wù)等方面，均還存在不足。因此，為滿足新的排放指標(biāo)要求和國內(nèi)環(huán)保市場需求，我們以國產(chǎn)化為目標(biāo)，研發(fā)出了一種性能和價格均優(yōu)的新型PTFE覆膜濾料——DAGONG-TEX誖，從微觀結(jié)構(gòu)、過濾性能、使用周期等均在水泥企業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用和考驗(yàn)，證明了該濾料與國外同類產(chǎn)品相比，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性。

　　一、濾料的工作原理眾所周知，在水泥工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵一般采用靜電除塵器或袋式除塵器加以脫除，后者的核心部件是普通濾料或覆膜濾料，但兩種濾料的過濾原理有本質(zhì)的區(qū)別。

　　普通濾料即傳統(tǒng)的針刺氈、編織濾料等。其工作原理是所謂的“深層過濾”技術(shù)（圖1a），即通過濾料纖維的捕集，先在濾料表面形成“一次粉塵層”（即粉餅），再通過這層粉餅來過濾后續(xù)的粉塵。在使用初期，由于濾料本身的空隙較大，部分粉塵會穿過濾料排放出去。只有當(dāng)粉餅形成后，過濾過程才真正開始。繼續(xù)使用后，濾料表面的粉塵會逐漸滲入到濾料中，導(dǎo)致濾料孔隙堵塞，使設(shè)備運(yùn)行阻力不斷增加，直至必須更換濾料為止。

　　覆膜濾料則是將聚四氟乙烯（PTFE）薄膜覆在普通濾料表面而成的一種新型濾料。這層薄膜相當(dāng)于起到了“一次粉塵層”的作用，物料交換是在膜表面進(jìn)行的，使用之初就能進(jìn)行有效的過濾。薄膜特有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使粉塵無法穿過，無孔隙堵塞之虞。這種過濾方式稱為“表面過濾”（圖1b）。覆膜濾料不僅可實(shí)現(xiàn)近于零排放，同時由于薄膜不粘性、摩擦系數(shù)小，故粉餅會自動脫落，確保了設(shè)備阻力長期穩(wěn)定，因此充分發(fā)揮了袋式除塵器的優(yōu)越性，是理想的過濾材料。

　　普通濾料具有價格低廉優(yōu)勢，但運(yùn)行后阻力較大、能耗高，且難以實(shí)現(xiàn)低于30mg/Nm³的排放指標(biāo)要求，尤其在含塵濃度較高的工作環(huán)境中，隨著粉塵堵塞的加劇，濾袋表面積灰增厚，清灰效率日漸低下，最終影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行而不得不更換濾袋，濾袋更換期（使用周期）較短，綜合成本反而更高。

　　兩種濾料的不同過濾方式如圖1所示：

　　圖1：普通濾料和覆膜濾料的不同過濾原理（清吹階段）示意圖相比之下，覆膜濾料價格偏高，但排放含塵濃度可達(dá)30mg/Nm³甚至10mg/Nm³以下，設(shè)備是在低壓下運(yùn)行能耗極大的降低，壽命長達(dá)3年以上。折算成每年的運(yùn)行維護(hù)成本后，其性價比可比普通濾料更高。有效節(jié)約了成本和能耗。

　　二、DAGONG-TEX誖膜DAGONG-TEX誖膜是以PTFE樹脂為原料，經(jīng)特殊的雙向拉伸工藝而成，是一層具有不粘性、光滑和多微孔薄膜，微孔數(shù)量可達(dá)1×109/cm²，可以覆合在傳統(tǒng)的針刺氈和編織濾料表面，具有以下特點(diǎn)：

　　優(yōu)異的過濾效率（99.99%以上）；卓越的塵餅剝離性能；光滑表面使糊袋現(xiàn)象大大減少；過濾風(fēng)速高，能耗低；可捕集粒徑1滋m以下的超細(xì)粉塵；開孔率：85%～93%；孔徑分布均勻，控制在0.05滋m～3滋m的范圍內(nèi)（可根據(jù)實(shí)際粉塵的顆粒大小，提供孔徑合適的膜材料，以達(dá)到最佳的效果）；溫度適用范圍：-180℃～260℃；耐化學(xué)腐蝕性（除熔融堿金屬、元素氟氣體有輕微腐蝕以外）。

　　DAGONG-TEX誖膜的優(yōu)良性能與其均勻的微孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如圖2所示。

　　三、薄膜濾料的鑒別市場上已經(jīng)有很多種覆膜濾料，如PTFE膜、PP膜等，連同其他各種涂膜材料統(tǒng)稱為膜材料，但它們的使用效果有很大的區(qū)別，從下面的電鏡照片中即可看出其微觀結(jié)構(gòu)的巨大差異。

　　圖3給出的是一種涂膜材料的掃描電鏡照片。這種材料是在普通濾料表面，涂抹上一層TEFLON物質(zhì)而成的。由圖可見，濾料纖維的表面包裹著一層物質(zhì)，在很低的放大倍率下就能明顯看出纖維之間的孔隙。實(shí)際上，這種濾料并不能提高對粉塵捕集效率，其過濾方式仍是“深層過濾”，具有深層過濾的一切缺點(diǎn)。

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　　而DAGONG-TEX誖薄膜不僅有其他薄膜的共性，更具有其特殊之處，關(guān)鍵是其微孔結(jié)構(gòu)的均勻、纖維剛性及高開孔率等，而且薄膜與基材的復(fù)合強(qiáng)度完全符合相應(yīng)的指標(biāo)要求，高復(fù)合強(qiáng)度不會發(fā)生膜與基材的分離。

　　四、DAGONG-TEX誖薄膜濾料在水泥工業(yè)中的應(yīng)用水泥制備工藝流程中的很多環(huán)節(jié)上都需要進(jìn)行煙塵治理，其相對于其他工業(yè)過程的特殊性在于，同時存在環(huán)保除塵設(shè)備和工藝除塵裝置，既要防止向大氣中排放，也需要回收水泥粉末用于后續(xù)環(huán)節(jié)，如水泥磨部位就裝有典型的工藝收塵裝置。

　　當(dāng)然，在工藝流程中并非處處采用覆膜濾料，否則會加大投資和運(yùn)營成本。按照目前流行的觀點(diǎn)，在水泥磨、水泥窯尾以及煤磨等部位最需要采用覆膜濾料。在引入了低溫余熱發(fā)電技術(shù)后，水泥窯尾的溫度處于濾料可承受的范圍內(nèi)。

　　下面給出了DAGONG-TEX誖薄膜濾料的應(yīng)用實(shí)例，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的條件下使水泥廠環(huán)保達(dá)標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提高、降低成本、節(jié)約能源等方面，發(fā)揮了重要作用。

　　如江蘇某水泥廠水泥磨用除塵，該公司有一套德國KHD設(shè)計(jì)制造的5250t/d水泥熟料生產(chǎn)線，并采用“一托二”粉磨技術(shù)，配套了設(shè)計(jì)能力為300t/h的水泥粉磨系統(tǒng)，由1臺MPS5000BC立磨預(yù)粉磨和兩臺Φ4.2m×12.5m球磨機(jī)組成。在窯系統(tǒng)提產(chǎn)到6700t/d以后，為消化增產(chǎn)的熟料量，水泥磨系統(tǒng)經(jīng)過改造，除了改進(jìn)了助磨劑、質(zhì)量改進(jìn)劑外，還使用大宮PTFE薄膜濾料，將處理能力提高30%，達(dá)到352t/h（比表面積也從320±10m²/kg增加到360±10m²/kg）。

　　清灰方式為“COANDA”二級噴吹高效清灰，即：壓縮空氣經(jīng)噴吹排管進(jìn)入文丘里噴射器環(huán)氣腔后，通過文氏環(huán)隙噴出，形成垂直向下的高速氣流，并在文丘里管上部形成負(fù)壓，卷吸大量外部空氣向下進(jìn)行清灰。

　　原濾袋為普通針刺氈濾袋，運(yùn)行壓差在150mm～175mmH₂O.在生產(chǎn)普通水泥和復(fù)合水泥時，由于大量使用粉煤灰且比表面積控制在360m²/kg以上，經(jīng)常造成糊袋，袋收塵入口負(fù)壓降低，選粉機(jī)回粉增加，導(dǎo)致產(chǎn)能降低，必須停磨處理。磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率受很大影響。針對以上情況，并考慮到ISO14000認(rèn)證對排放的要求，采用了我們DAGONG-TEX誖覆膜濾袋對兩臺主工藝袋式除塵器進(jìn)行了改造。

　　從2002年8月投入使用后3個月內(nèi)運(yùn)行壓差始終保持在≤95mmH₂O；經(jīng)環(huán)保部門檢測，排放濃度＜20mg/m³；半年后壓差穩(wěn)定在115mmH₂O左右。球磨系統(tǒng)單位產(chǎn)量增產(chǎn)7%～10%，尤其在生產(chǎn)PC32.5水泥時，產(chǎn)量近400t/h，粉煤灰添加量在20%以上時，從未發(fā)生過糊袋現(xiàn)象，生產(chǎn)十分順利。迄今為止，該批DAGONG-TEX誖覆膜濾袋已正常工作了3年多，并仍在使用。

　　球磨工藝袋式除塵器在使用DAGONG-TEX誖覆膜濾袋后，也大大改善了通風(fēng)和粉塵排放，磨機(jī)單位產(chǎn)量和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，維修工作量降低，使綜合成本降低。以1臺除塵器為例，年節(jié)約壓縮空氣約10萬m³，折合電費(fèi)約5萬元，以產(chǎn)量提高5%計(jì)算，單位水泥電耗降低約1.5kWh，1臺磨機(jī)年處理水泥約130萬噸，每年節(jié)省電費(fèi)用約85萬元。雖然覆膜濾袋一次投資成本較高，但按3年的壽命計(jì)算，同普通濾袋相比綜合費(fèi)用更低，所節(jié)省費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成本的增加，故使用覆膜濾袋的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

　　實(shí)踐證明，DAGONG-TEX誖覆膜濾袋不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，也保證了電-袋復(fù)合式除塵器的可靠運(yùn)行，為國內(nèi)大量窯頭靜電除塵器的技術(shù)改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在這種復(fù)合式除塵器中，袋式除塵器起到了收集超細(xì)粉塵的優(yōu)越性，從而彌補(bǔ)了靜電除塵器在這方面的弱勢。無疑，這對于希望低成本改造原有靜電除塵系統(tǒng)的水泥企業(yè)來說，是個有效和可靠的選擇方案。

　　DAGONG-TEX誖覆膜濾袋完全可以滿足低于30mg/Nm³的粉塵排放指標(biāo)。根據(jù)生產(chǎn)工況條件選用合適的膜及過濾材料，利用現(xiàn)有的成熟先進(jìn)技術(shù)改造落后設(shè)備，不僅可以保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定，減少人力、物力資源的浪費(fèi)，還可以減少設(shè)備的投資費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

　　無論從PTFE薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、工作性能、還是實(shí)際使用情況，以及性價比等方面看，DAGONG-TEX誖覆膜濾袋不僅擁有我國的自主知識產(chǎn)權(quán)，而且與國際著名品牌產(chǎn)品的質(zhì)量不相上下，甚至部分性能更為優(yōu)越，完全可以為我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。