概述
随着现代人们环保意识的加强，追求更高质量的生存环境和国家对水泥工业环保要求的不断提高，水泥生产中颗粒物排放标准也在不断更新，也越来越严格。
近年来，我国颁布了最新的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）全面执行，进一步降低颗粒物排放水平，要求水泥窑、水泥磨等排放标准由原来的50mg/Nm3 下降至20mg/Nm3，特别是北方京津冀重点地区要求控制在10mg/Nm3 以下，甚至有些大型有社会担当和责任感企业严格要求属下企业做到超低排放，颗粒物排放控制在5mg/Nm3以内。这样一来，行业内先前制作安装的原有除尘设备已不能满足日益严格的环保环境要求，但拆除原有的收尘设备更换为新的收尘设备又会造成很大的资源浪费，对企业来说也是一笔数目不小的开支，给企业增加了很大的负担。如何更好的平衡两者之间的矛盾，是摆在我们新时代水泥人面前一个绕不过的大难题。在此种形势下，经过我们反复计算、论证、实验、模拟，终于得出一套行之有效的利用原收尘设备优化、提效的改造方案。
现列举我公司最初技术改造的一台水泥磨收尘设备提效案例加以说明。
项目简介
我公司现有一台￠4m×13m管式水泥磨，配套一台脉冲气箱袋式除尘器，除尘器型号为PPW128-2×14。2016年之后，在更换排放标准小于15mg/Nm3新滤袋及保证设备漏风率小于2%前提下，设备大概运行8个月后，压差就已经由最初的1800pa增加到高达3500pa左右，出口含尘浓度由最初的小于15mg/Nm3增加至大于25mg/Nm3，与目前环保要求相差甚远，给正常生产造成了很大的影响，也不符合国家对水泥工业环保要求。为此，我们对照图纸反复计算、论证、实验、模拟等做了大量的工作。我们认为没有必要更换新的收尘设备，完全可以利用现有原设备的基础上进行降阻、提效，降低排放改造，使之达到正常的生产工艺要求及环保要求的排放标准。
原设备技术参数如下：
技改设计依据
最大工况下除尘器入口烟气量：270000m3/h
烟气温度：＜120℃
除尘器入口含尘量：≤1000g/Nm3
除尘器本体阻力：≤1500Pa
除尘器出口含尘量：≤5mg/Nm3（折算后）
设备本体漏风率：≤2%
技改设计方案
我公司经过多年积累的布袋除尘器使用经验，总结了影响袋式除尘器过滤性能的几点因素。
(一) 过滤面积、过滤风速对超低排放和阻力的影响
除尘器的过滤风速是反映除尘设备处理气体能力的重要技术经济指标，过滤风速的大小对袋式除尘器设备的工作和性能都有着很大的影响。
在除尘器处理风量不变或者略增的前提下，提高过滤风速虽然可以节省过滤面积，从而提高滤料的处理能力。但过滤风速提高后除尘设备的运行阻力会增加，能耗也随之增加，运行费用也会提高。如果过滤风速太高，那么积聚在滤袋上的粉尘就不容易被清理彻底，进而造成滤袋阻力增大，除尘器滤袋圆周压差过大，导致超微细的粉尘进入到除尘器滤料夹层中，并且随高速度气流穿透过滤料，增加出口含尘浓度，达不到日愈严峻的环保要求。另外高速带有粉尘的过滤风还会导致滤袋表面上迅速形成粉尘层，引起清灰系统过于频繁的工作，造成二次扬尘的同时，增加清灰能耗，进而缩短滤袋的使用寿命。增加更换滤袋周期，增加成本。
所以选取合适的过滤风速，才能保证设备满足超低排放和阻力要求。
(二) 滤料材质对超低排放和阻力的影响
滤袋是决定布袋除尘器的最关键部件之一，它的过滤精度直接决定了布袋除尘器出口排放值大小。
滤料覆膜是近年来出现的一种比较优越的提高过滤精度的方式，我们将预处理后的各种材质的常规滤料作为基材再进行后续整理，在规定高温下与PTFE膜热压融后制得，覆膜滤料表面拥有一层肉眼识别不到非常致密的微孔膜，热压后的微孔膜的孔径一般小于0.3um，甚至小于0.1um（具体孔径大小视粉尘材质特性而定），而工况烟气的粉尘粒径一般都大于0.3um。通过微孔膜这些细小微孔的筛分，能将极大部分的粉尘阻留在PTFE膜的表面，这层PTFE膜的表面光滑，阻留在PTFE膜表面的粉尘堆积到一定厚度大部分便会自行脱落下来被箱体下部的料斗收集。然后新的粉尘又会阻留在PTFE膜的表面，续而大部分再自行脱落下来。再加上覆膜的基材滤料又能够对烟气中含量极小的超微细粉尘进行二次捕捉，靠反方向喷吹清灰系统把残留在覆膜外部及滤袋基材里少量粉尘清理脱落到料斗中。最终满足超低排放≤5mg/Nm3的要求。
(三) 设备本体制造缺陷对超低排放和阻力的影响
原有设备因为长时间运行，物料中或多或少含有微量有害元素，难免会有设备箱体腐蚀、磨损、漏风的情况；另外设备原设计理念只是以计算得出理论的风场为依据，因此存在诸多设计不合理的地方，比如没有分风板导致风分布不均，弯头角度太小没有过度增加了阻力，离线阀处设计风速较快，导致设备阻力过大，同样对实现超低排放不利。所以在改造过程中，首先要对设备本体进行修复和改动，具体表现为修补腐蚀壳体及漏焊开焊的地方，加大加高箱体，增加分风板并调整合理的角度，使进口含有高浓度的风更加合理均匀的进入各风室，减少漏风率；对设备附属装置进行整改、保养、维护及更换。
(四) 清灰性能对超低排放和阻力的影响
如果设备改造后过滤面积增加，清灰系统也要相应增加其清灰能力，以满足设备需要。我公司在考察某提效改造项目时发现，设备增加过滤面积后，而没有增加其清灰能力，导致设备运行一段时间后，滤袋表面清灰不彻底，造成的后果是设备实际过滤面积达不到改造目标。因此，增加清灰能力也是此次降阻提效的一项非常重要而细致的工作，必须同时进行。
技改措施、实施
综合我公司现有设备情况及烟气工况，决定采用的改造工艺（尽量利旧前提下）为：增大设备过滤面积，在原箱体上部增高2000mm高度，将改造后的过滤风速由原来的≤0.84m/min控制在≤0.74m/min左右；滤料采用耐腐蚀抗结露进口亚力克材质，并进行PTFE高温压融覆膜；检修维护设备本体，减小漏风率，降低设备运行阻力。
（一）除尘器过滤面积的确定
为确保收尘器的连续安全运行，不受除尘设备运行或分区停运的影响，在负荷调整时有良好的、适宜的调节特性，在主设备运行的条件下能可靠和稳定地连续运行，保证除尘器的运行阻力小于要求值和滤袋的使用寿命及排放标准，我们选定技改后的除尘器全过滤风速不大于0.74m/min，经计算并考虑尽量利用现有除尘器基础上，确定本方案袋式除尘器的过滤面积为6035m2。
（二）除尘器布置
根据除尘器运输和设备布置要求，本方案的袋式除尘器改为双列、室外布置。袋室设计28个室，每个袋室采用6×16的矩阵布置96条滤袋。
（三）袋式除尘器的气流分布
在除尘器进风口烟道增加设置了导流系统（分风板），使含尘气体由原来的箱体侧面进风改为在除尘器箱体的底部进入各过滤室，使气流分布更加合理和可靠，从而降低除尘器的阻力。与此同时，一部分大颗粒粉尘在自身重力作用和相互碰撞的过程中自然沉降直接落入灰斗，被气力输送机收集起来，从而减少了粉尘对滤袋的冲击和磨损，延长滤袋的使用寿命。
（四）滤袋
滤袋由原来的Ф130×3500mm改为Ф130×5500mm规格，材质由原来的涤纶针织采用亚克力水刺织并覆膜，致密度更高。滤袋底部采用三层包边缝制，无毛边裸露，底部采用加强环布。拼接处，重叠搭接宽度不小于10mm，提高袋底强度和抗冲刷能力。
（五）袋笼及花板布置
本次技改的袋式除尘器去除原来的整箱喷吹，采用外滤式行喷吹结构，这种结构在每个滤袋上部都留有喷吹口，能够更加均匀地使喷吹高压气体进入每一条滤袋里面。使得清灰更加彻底，不留死角。布袋呈棋盘方格形布置，滤袋内有坚固合理的18根筋条袋笼支撑，结构合理，更换容易，袋笼筋条采用专用焊接工艺点焊牢固，不产生毛刺，不会损坏滤袋。整体采用有机硅浸渡，耐腐蚀、耐磨损。
花板采用6mm厚的冷轧碳钢钢板，使用现代化数控激光工艺切割制作，花板内部孔径与滤袋的外部孔径尺寸误差极小，使得两者配合密封紧固，在滤袋外边与袋孔里边以及滤袋口下底与花板面之间形成双层自密封结构。花板及其支撑梁水平焊接在外壳墙面上，四周做全密封焊接，确保设备各气室的气密性良好。花板的加工采用数控激光工艺切割加工工艺，所有边角都无需打磨就极其光滑，不会产生棱角损坏滤袋。花板孔中心偏差≤0.4mm，袋口里面装有弹性良好的金属钢带，上下部又增加了2mm的加厚层，证号卡在滑板的上下两侧。安装简单且坚固不变形、不脱落，这种形式的滤袋自锁密封装置，确保无一点泄漏，并保证拆装方便。
由于采用冷轧钢板，花板表面平整光洁，没有弯曲、凸凹不平等制作缺陷，其平面度偏差不大于1‰。花板及其井字支撑梁水平焊接在外壳墙面上，四周密封满道焊接，能承受脉冲压缩空气瞬间产生的高压气体，并且不串漏到其他隔壁风室，气密性非常好。
（六）清灰系统
压缩空气由世界知名品牌英格索兰螺杆压缩机产生并通过管道、立式储气罐、输送到位于除尘器上部的管状储气罐。管状储气罐上部装有脉冲阀，脉冲阀和清灰管道架设在净气室的花板上方，形成一个独立完整的清灰系统。
在自动控制的程序控制下进行循环不停地依次完成对每个气室里的每行滤袋的脉冲清灰。
（七）袋式除尘器的控制系统
除尘器整体控制采用PLC（可编程控制器）控制。
控制模式主要有三种方式：自动控制、控制室手动控制、机旁手动控制。三种控制方式有不同级别的授权，不会相互干扰，确保设备在运行中的误操作发生。
自动控制模式下，整个系统的运行控制采用逻辑闭锁控制，在此模式下操作人员不需参与操作，主要是电脑安装预先调试好的程序自动操作。
控制室手动控制模式下，系统具备自动控制模式的特点，但是在此模式下，操作人员需要参与控制，在操作程序上依然受到逻辑闭锁的控制。也就是说在这种控制模式下，人、机共同参与控制，每一步操作PLC会自动检查逻辑关系，发现逻辑错误后系统发出警告性提示，这种控制模式避免了因操作人员误操作引起的故障或事故，并设置操作权限。
机旁手动控制模式下，自动控制模式不再起任何作用，整个系统也不进行逻辑检查，因此不受逻辑闭锁的控制，全靠人工操作。这种模式主要用于设备调试、设定及检修。自由灵活，安全可靠。
以上三种控制模式可以通过授权进行自由切换，互不干扰。平时系统正常运行时一般启动的是自动控制模式。
（八）技术参数表
2018年，我公司利用年底15天的大修时间，按照以上技改方案，通过一系列的技改措施，在原水泥磨收尘器的基础上进行了保质保量的技改。随后投入运行，通过运行后期的仔细统计、测量、标定。技改后的收尘器过滤风速小于0.70m/min，系统阻力降低至1350Pa、小于1500Pa，漏风率≤2%，出口含尘浓度在2-3mg/Nm3 左右、小于5mg/Nm3 ，其他各项指标均达到并超过了预期各项要求，此次技改非常成功。在以后的2020年和2021年这两年公司又对水泥窑窑头、窑尾等不同型号的收尘器根据具体运行工况进行了不同程度的技术改造，都取得了良好的预期效果，总结了丰富的经验。
由此可以看出，国内大部分水泥行业目前使用的收尘器性能效率虽然不能达到日益严格的环保环境要求，但根据实际情况，利用原收尘器进行各种必要的优化技改，完全能够达到甚至高于国家颁布的最新《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）要求中水泥生产中颗粒物排放标准，且运行更加稳定可靠。这样既解决了拆除原有的收尘设备更换为新的收尘设备造成的资源浪费，节省了一笔额外开支，给企业减少了很大的负担。又平衡了国家政策标准与企业两者之间的矛盾，是一套行之有效的利用原收尘设备提效技术改造方案，值得行业内大力推广 ，并将成为大势所趋。
责编/马铭阳
