２袋除尘器
袋除尘器是以织物纤维滤料采用过滤技术将空 气中的固体颗粒进行分离的设备。目前主要有纤维
圈５
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中同硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集
２．１袋除尘器用于水泥回转窑除尘 ２．１．１烟气粉尘特性影响 （１）不受烟气比电阻影响，干燥烟气更利于袋除 尘器。 （２）用于窑尾除尘有脱硫作用。烟气中Ｓ０２在 过滤时与滤袋表面粉尘层中的钾、钠结合生成盐，脱 硫８０％左右。 （３）对窑工况烟气变化、波动不敏感。尤其是窑 系统煤燃烧不完全时导致的ＣＯ超标，袋除尘器可 正常工作，不需对空排放（旁路）。 （４）降温方式多样。袋除尘器滤袋承受温度一般 在２４０～２６０。Ｃ左右，（最高允许温度在２６０～ ２８０＂（２）可以用增湿塔降温，但要求远没有电除尘器 高。比如烟气只需降到２６０。Ｃ以下露点５０。Ｃ以上即 可，其用水量不及电除尘器一半。袋除尘器降温还可 用空气冷却器，尤其在北方缺水地区，还有水质不好
６５×（１—０．４）（１—０．５）一１９．５ ｇ／Ｎｍ３
过滤，膜过滤（表面覆膜）和粉尘层过滤，具体表现 为：筛分，惯性碰撞，扩散，重力沉降等综合作用。其 作用机理为：（１）惯性捕集：颗粒物与风速都较大时， 气流接近过滤材料因受阻而发生绕流，颗粒物则由 于惯性作用而脱离流线，直接与纤维碰撞而被捕集。 （２）筛分捕集：当颗粒物的粒径大于过德材料的孔分 时，颗粒物无法通过而被捕集。（３）扩散捕集：由于６ 体分子热运动对微粒的碰撞而产生的布朗运动线． 从而撞击到纤维上被吸附，对于越小的微粒越显著， 大于０．３，ｍ的微粒其布朗运动减弱，一般不足以靠 布朗运动使其离开流线碰撞到纤维上。（４）重力沉降 捕集：在过滤速度较小时，气体比较重的颗粒由于重 力的作用而脱离流线，沉积在纤维上。 图５表示在袋除尘器过滤过程中滤料的纵断面 图。这是普通的化学纤维滤布，网孔为２０～５０微米， （使用短纤维如果考虑起毛的话，则为５～１０微米）。 在过滤中，粉尘逐渐在滤布表面形成初始粘附层Ｃ也 称粉尘架桥现象），它本身就起对粉尘的过滤作用。 目前，国内外滤料表面覆膜过滤技术的应用，使袋除 尘器的过滤机理都有所改变。这种技术对微细粉尘 有更高的捕集率，将粉尘阻留在滤料表面，更容易剥 离。不用说１微米的尘粒，就是０．１微米的烟雾，也 能获得接近１００％的除尘效率，国内生产的袋除尘 器可达到９９．９９％的除尘效率，已趋近“零排放”。
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工业电除尘器在实际运行中，除尘是一个极为 复杂的过程，受诸多因素的影响，如图１、图２所示。 从理论计算的除尘效率与实际运行数据相差较大， 这些因素包括物理、电力、流体力学等，而晟强干扰 作用，是烟气和粉尘的性质，如粉尘的比电阻；气体 的温度和湿度；化学成分ｌ尘粒分布；压力，气体流速 等等。
Ｉ．人口条件
气』啪度
庠Ｉ气体戚分
，含尘量
ｒ气体古量
Ｌ气体压力
舒Ｊ垃度分布
尘１密度
Ｌ粉尘成分
带电状态 振打状态 收尘效率 ２．运行条件
３．烟道条件 气体分布
粉尘分布
电除尘器荷电和除生过程 １一电晕线Ｉ ２－－电予ｌ ３一离于Ｉ
４－－粉尘颗粒Ｉ ５－－阳极板
‘
影响电除尘器性能的主簧因索
圈２ 田１
１．１比电阻是主要影响因素 电除尘器要求控制烟气粉尘比电阻在１０４～
寰１ 德国 国家 爱尔兰 罾外水泥工业颗粒物排艟标准（ｍｇ／ＮｍＤ 欧盟 法国 葡萄牙
占到整条生产线的二分之一强。新修订的《水泥工业 大气污染物排放标准）ＧＢ４９１５—２００４中规定“水泥 窑及窑磨一体机”排放标准为５０ｍｇ／ｍｚ，需要高效、 稳定的除尘设备才能达标运行。世界发达国家对水 泥窑的排放要求愈来愈严格，欧盟ＩＰＰＣ（综合污染 预防与控制）指令（９６、６１、ＥＣ）关于《水泥制造业的 最佳可用技术（ＢＡＤ与污染物排放指南》指出：采用 袋除尘和电除尘技术，对应的排放控制水平为２０～
均标况浓度约为１３０ ｇ／Ｎｍ３。当出现ｃＯ超标时，调 整水泥窑系统，减少喂料量，假设可使预热器出口粉 尘浓度下降一半，为６５ ｇ／Ｎｍ３。增湿塔或冷却器使 粉尘沉降２０％～４０％，下面计算取４０％ｆ电除尘器
一１７８一
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电极不带电时其壳体作为沉降室，沉降率５０％，这 时排人大气的粉尘浓度为：
６０
・
１０００
不同步运行，也就是工艺设备运行时，电除尘器 本身只起到类似沉降室的作用，污染物排放量急剧 增加。假定该沉降室的除尘效率为５０％，收尘装置 不同步污染物排放总量与同步运行时污染物排放总 量相等时。不同步时间的百分比与除尘装置入口污 染物浓度有关。当人口粉尘浓度为１０、１００、１０００ ｇ／ Ｎｍ３时，不同步的时间分别为１％；０．１％；０．０１％。 水泥生产中除烘干磨Ｏ－－ｓｅ！＊ｌ选粉机外，一般设备 产生的粉尘浓度在１００ ｇ／Ｎｍ３左右，若收尘装置与 工艺设备有千分之一不同步就能使不同步的粉尘排 放总量与同步运行的排放总量相等。 （２）排放总量估算如下： 水泥窑正常工作时，出预热器粉尘浓度平均为 ｇ／Ｎｍ３，气体温度３２０。，换算到标准状态下粉尘平
特殊地区５０
～７０
～４０
目前，国内外用于水泥回转窑除尘都是电、袋两 大类除尘器。国内生产的袋除尘器、电除尘器每小时 能处理几十到一百多万立方米风量的含尘废气，进 口浓度允许超过１００ ｇ／Ｎｍ３，排放浓度热力设备可 控制在５０ ｒａｇ／Ｎｍ３以下。通风设备可控制在３０ ｒｏｇ／ Ｎｍ３以下。我国水泥回转窑据统计ｌｏ蟛使用袋除尘 器，９０％使用电除尘器，但随着《水泥工业大气污染 物排放标准》的出台，袋除尘器应用愈来愈多，国内 外均出现“电改袋”的现象。袋、电除尘器由于除尘机 理不同，应用情况，除尘效果也不尽相同。以下就电、 袋两种除尘器工作原理，用于水泥回转窑除尘实际 情况作简要分析比较。 一】７６— 电除尘器是利用高压静电来进行气尘分离的， 它除尘基本过程分三个阶段：（１）进入电除尘器内的 粉尘粒子先荷电；（２）荷电尘粒移动后沉降（即收 尘）｝（３）振打使沉积粉尘脱落（即清灰）。当含尘气体 通过电极间通道时，电晕电流中的电子和负离子就 会吸附到粉尘上，称为荷电。荷电的粉尘在电场的作 用下向收尘极运动，最后沉积在收尘极板上并将电 荷释放出来，当粉尘沉积到一定厚度时，通过振打装 置将粉尘打落人灰斗排出。 １电除尘器
７蝴
气流拍
证垒氍
田３
低比电阻粉尘的跣跃现象
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然抽力，排风量很小。燃烧基本正常时才开系统风机
氇尘扳
并投料，这时电除尘器也投入了运行，超标时间很
＼
短，排放总量可以忽略。在投料之前，只有烟尘，即使 有一段时间超标，但超过值很少，排放总量也可忽 略。只有第二种情况，工艺操作不当，煤燃烧不完全， 引起废气中ＣＯ超标，被迫停止向电除尘器电极供 电，而这时又要对窑系统进行调整，不能停止运行， 引起粉尘浓度超标排放。 １．３．ｚ不同步时间与超标排放量的计算 （１）除尘效率下限； 为了使除尘设备达标排放，当人口浓度为某定 值时，除尘设备必须要具有最低的除尘效率。若粉尘 排放浓度限值为５０ ｍｇ／Ｎｍ＇，入口浓度与除尘效率 的关系如表２。
３０
ｍｇ／Ｎｍｓ。这份文件将成为欧洲各国制定排放标
准的依据。有一些国家（如德国、荷兰）水泥工业粉尘 排放甚至要求达１０ ｍｇ／Ｎｍｓ，尤其近年来。趋零排 放”已成为一种潮流（表１）。
或地区
奥地利
意大利
卢森堡
荷兰
瑞典
英国
ｌＰＰＣ
日本
美国＊ｚ
指令
５０ ５０ ３０ １５ ５０ ４０ ２０～３０
水泥窑
５０
一般地区１００
相当，可见ＣＯ超标引起的粉尘排放总量相当惊人。
１．４《新标准》对水泥回转窑尾除尘设备要求严格 《水泥工业大气污染物排放标准》“征求意见稿” 曾规定“新建水泥生产线窑尾一律采用布袋除尘 器”，是考虑到电除尘器有一些难以克服的缺陷（如
ＣＯ预警问题）造成不正常排放量很大，通常袋除尘
器要好的多。从调研情况看，不排除电除尘器能解决 这一问题（如自控手段），以及开发出新形式的除尘 设备。因此不再要求新建水泥窑一律采用布袋除尘 器。 而工艺波动造成除尘器关闭，此时水泥窑需要 调整运行（不能停止）所造成的非正常排放，电除尘 器就很严重了。对这种不正常排放要控制。因此新 标准规定如下：新建水泥窑应保证在生产工艺波动 情况下除尘装置仍能正常运转，禁止非正常排放。现 有水泥窑采用的除尘装置，其相对于水泥窑通风机 的年同步运转率不得小于９９％。 使用电除尘器，需安装现代化的自动测量与控 制系统，进行精确、有效的工艺控制。保证电除尘器 与水泥窑完全同步运行，实现起来难度很大。通常袋 除以露点表示）变化而变化的性质来进行的， 必须兼顾到温度和露点两个条件。新型干法生产线 窑尾烟气温度在３００。Ｃ～４００。Ｃ之间，进行增湿降 温后，露点为５０。ｃ，温度为１５０。Ｃ，粉尘比电阻可调 到１０ｎｎ ｃｍ以下，是电除尘理想的工作范围。增湿 塔是窑尾除尘系统的重要组成部分，它的工作好坏 直接影响电除尘器的效果。 １．３存在事故排放 １．３．１烟气中ＣＯ超标与对空排放 水泥回转窑窑尾用电除尘器时，为了使电除尘 器安全运行，设置了ｃＯ采样分析，超标自动停止向 电极供电功能。回转窑正常工作时，废气中ｏ。浓度 为０．５％左右．其浓度超过１．５％时报警，超过２％ 时则自动切断电源。关闭高压硅整流器，这时电除尘 器仅是一个烟气通道，粉尘对空排放。这样就造成电 除尘器与窑系统不同步运行问题。 如下两种情况产生ＣＯ浓度超标： １）生产工艺操作不当ＣＯ超标。 ２）点窑时煤燃烧不完全ＣＯ超标。 上述二种情况中，点燃窑的情况是：在窑温上升 到一定温度，刚点窑时不开系统风机，仅靠烟囱的自
当环保标准允许排放浓度为１００ｍ ｇ／Ｎｍ３时， 生产中因（３０超标而引起电除尘器被迫停电，所产 生的粉尘浓度是允许排放浓度的１９５倍。即小时超 标排放的粉尘量，等于１ ９５个小时正常生产的粉尘 达标排放总量。 根据对水泥生产中电除尘器运行情况的了解， 大部分生产厂ＣＯ超标时间都在１％左右。部分超过 ２％，几乎每天都有１次以上超标排放。一般情况下 认为要使ＣＯ超标时间控制在ｏ．５％以下比较困难。 按ＣＯ超标时间ｏ．５％计算，由于ｃＯ超标引起的电 除尘器年超标排放总量与除尘器正常达标排放总量