0、引言

新修訂的《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2013）已于2013年12月27日發布，于2014年3月1日正式實施，新標準除嚴格水泥工業NOx排放控制外，進一步降低顆粒物的排放水平，按照新標準要求，新建企業自2014年3月1日起，現有企業自2015年7月1日起，水泥窯及窯頭余熱利用系統、冷卻機等熱力設備顆粒物排放限值為30mg/Nm3。重點地區企業執行大氣污染物特別排放限值，熱力設備顆粒物排放限值為20mg/Nm3。

作為新型干法水泥生產線熱力設備，窯頭的粉塵排放是水泥廠最大的粉塵污染源，應GB4915-2013新標準的排放限值要求，水泥廠窯頭只有采用高效袋除塵器、高效電除塵器和高效電-袋復合除塵器才能使廢氣排放達標。因袋除塵器具有能處理微細粉塵、除塵效率高、結構簡單、適應性強、系統運行穩定等優點，故袋除塵器更有優勢。

1、窯頭篦冷機煙氣的特性

水泥廠窯頭篦冷機煙氣具有以下工況特性：

（1）風量變化大。篦冷機的余風量隨進入篦冷機內熟料量的增加而增大，尤其是當窯內出現結圈、窯中生料大量堆積的惡劣工況時，一旦窯圈崩塌使窯內黃料在極短時間內進入篦冷機，導致余風量增大到正常余風量的1.5倍。

（2）溫度變化大。正常情況下，出篦冷機余風溫度約為200～250℃左右，隨著篦冷機內熟料量的增加，余風溫度相應增高，一旦窯內出現上述惡劣工況，余風溫度就可能會高達450℃以上。

（3）含塵濃度變化大。正常情況下，出篦冷機余風含塵濃度為2～30g/Nm3左右，含塵濃度隨篦冷機內細粉料的多少作相應的波動，一旦窯內出現上述惡劣工況，余風含塵濃度可能會增加到50g/Nm3以上。

（4）粉塵粒度較粗且磨琢性強。其中≥50μm的粉塵約占50%，又因余風中夾雜的粉塵是熟料粉塵，故其磨琢性較強。

（5）粉塵比電阻高。因余風干燥，含濕量約為1%～2%左右，故粉塵比電阻高達1011Ω.cm以上。

（6）粉塵比重大，比重約為3.2g/cm2左右。

2、窯頭冷卻機袋除塵工藝

根據以上對冷卻機余風特性的分析，窯頭篦冷機煙氣具有風量變化大、溫度變化大、含塵濃度變化大、粉塵粒度粗、磨琢性強等特性，在除塵工藝設計和設備選型時須充分考慮。尤其是溫度特性，因為在不正常工況時，溫度可達450℃,在此煙氣溫度下,就目前環保除塵技術,無論是電除塵器還是袋除塵器,均無法對此類煙氣直接進行高效收塵,只有通過改變含塵氣體的溫度和濕度，或粉塵的電性質，才能使除塵設備對此類粉塵有高效收塵能力，凈化后的氣體才能達到新標準的限值要求。

水泥廠窯頭煙氣治理常采用兩種工藝方案：煙氣調質降溫（或余熱利用）＋袋除塵器；增濕塔+靜電除塵器。近幾年，對于新建生產線和環保改造，絕大部分選用“煙氣調質降溫（或余熱利用）＋袋除塵器”的袋除塵工藝。

3、水泥廠窯頭煙氣調質降溫技術

新型干法水泥廠窯頭篦冷機廢氣溫度不正常時可達450℃,在此工況下,就目前環保除塵技術,無論是電除塵器還是袋除塵器,均無法對此類煙氣直接進行高效除塵, 只有通過降低含塵氣體的溫度，才能進行高效除塵，凈化后的氣體才能滿足國家標準規定的排放限值要求。

水泥廠窯頭煙氣調質降溫的主要目的是使煙氣溫度冷卻到250℃以下,以達到高溫袋除塵器的進氣溫度要求，高溫煙氣降溫可以采取直接冷卻或間接冷卻兩種方式，窯頭煙氣調質降溫設備主要有多管冷卻器、余熱鍋爐和增濕塔等，且以多管冷卻器、余熱鍋爐居多。各種冷卻方式的特性見表1。

4、國內窯頭袋除塵技術的現狀及趨勢

自上世紀80年代中期以來，我國研究和設計單位先后引進了美國富樂公司的氣箱脈沖、反吹風等系列袋除塵技術和歐洲的脈沖袋除塵器技術。目前，國內1000t/d以上規模的新型干法水泥生產線窯頭幾乎全部用篦冷機，自洛陽水泥廠窯頭煙氣治理首次采用袋除塵器后，由于其具有投資省、效率高且穩定等優點，袋除塵器很快在鄭州金龍水泥廠1000t/d生產線、南京青龍山1000t/d和1500t/dｄ生產線、岐星水泥廠1000t/d生產線、四川都江堰3000t/d生產線、峨眉山1500t/d生產線等幾百家水泥廠窯頭陸續成功應用。針對窯頭工藝系統和含塵煙氣的特性，國內先后研制和應用的典型技術和產品有四種： CXS型反吹風高溫玻纖袋除塵器、 GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器、FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器和CDMC新型低壓長袋脈沖高溫袋除塵器。

CXS型反吹風高溫玻纖袋除塵器采用三狀態清灰工藝，同時在鋼結構本體設計方面，采用了標準箱體式和用戶型板塊結構，在200℃以下窯頭高溫煙氣條件下，能長期高效運行，收塵效率可穩定在99.99％以上，如采用諾梅克斯滲膜濾袋，可進一步提高濾袋性能和降低阻力，該類除塵器具有很多優越性。但其也具有以下特點和不足：①采用內濾式，如清灰不徹底會造成袋內積灰；②過濾風速選取值偏低，設計過濾風速正常取0.45m/min以下，因此設備鋼耗較高、體積較大； ③采用反吹風清灰，清灰動能較低，很難清灰徹底，清灰時引入大量新鮮冷空氣，不利于防結露。隨著節材、節能和環保意識的逐步提高，尤其新標準排放濃度限值的降低，CXS型反吹風高溫玻纖袋除塵器將會逐步被脈沖類袋除塵器取代。

GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器是在新型XMC型高壓脈沖袋除塵器研制基礎上研制成功的，其具有以下顯著的性能特點：①采用外濾式，設計過濾風速可取1.0～1.2m/min，設備鋼耗較低；②能處理窯頭高濃度含塵氣體，只要一級收塵；③采用高壓脈沖清灰，清灰氣源壓力控制在0.5～0.7MPa，清灰動能大，清灰徹底； ④除塵效率高，出口排放濃度可控制在30mg/Nm3以下。

FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器具有與GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器以上所列四條相同的性能特點，但也存在以下三個主要區別：①清灰方式不同。FGM氣箱脈沖高溫袋除塵為離線清灰方式，GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器為在線清灰方式；②脈沖閥規格和數量不同。FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器采用的脈沖閥規格相對大但數量少，每室只配1或2個，GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器采用較小口徑的脈沖閥，脈沖閥配置數量多。③袋長和袋室高度的允許取值不同。FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器袋長最大取3500mm，由于GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器采用行噴且利用文丘里管，其濾袋袋長可取6000mm以上，故GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器的袋室可做得比FGM氣箱脈沖高溫袋除塵器高一些，因此GMC型高溫高壓脈噴袋除塵器具有占地面積小的優點。

CDMC系列低壓長袋脈噴高溫袋除塵器綜合了分室反吹和脈沖清灰兩類除塵器的優點，克服了分室反吹清灰強度不足和一般脈沖清灰粉塵再吸附缺點，使清灰效率提高，噴吹頻率大為降低。該產品使用淹沒式脈沖閥，降低了噴吹氣源壓力和設備運行能耗，延長了濾袋、脈沖閥的使用壽命，綜合技術性能大大提高。與以上GMC和FGM兩類窯頭袋除塵器相比，該類除塵器具有以下明顯優點：①清灰氣源壓力為0.2～0.4MPa，清灰周期比一般脈沖除塵器長，清灰能耗低，②因清灰頻率低，故提高了濾袋和脈沖閥的壽命；③因采用了6米以上長度的濾袋，鋼耗低，占地面積小，節約設備和土建等投資；④與反吹風袋除塵器相比，采用上部抽袋方式，改善了換袋的操作環境。

隨著脈沖閥和濾料技術的發展，再加上低壓長袋脈沖袋除塵器具有的顯著優點，在新建水泥生產線或老廠窯頭除塵改造中，低壓長袋脈噴高溫袋除塵器技術將得到越來越廣泛的應用。

作者：朱宗林

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