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水泥工业粉尘治理袋除尘技术发展情况介绍
本文转自建材机械设备网: 、 水泥工业粉尘排放及治理状况

　　水泥工业是高消耗、 高污染工业, 水泥产量的持续大幅增长给资源和环境带来巨大的压力; 水泥工业对大气所产生影响的主要污染源是粉尘和废气, 粉尘污染排放大大高于国外同行业, 粉尘主要是由于水泥生产过程中原、 燃料制备和水泥成品储运, 物料的破碎、 烘干、 粉磨、 煅烧等工序产生的废气排放或外逸而引起的。水泥工业对大气环境产生影响的废气。根据中国每年的水泥总产量推算, 中国当前每年因水泥生产向大气排放的粉尘量和废气量分别为: 各类粉尘约1200万吨以上。

　　水泥工业重点进行节能降耗工作, 主要经过技术进步, 大力推广新型干法窑外分解技术, 促进工艺结构的调整, 大幅降低能耗, 改进环境并使生产技术指标和经济效益显著提高。大型水泥企业烟尘排放达标排放率95.0%以上, 工业粉尘排放达标率98.0%以上, 固体废物综合利用率100%。

　　2、 水泥工业污染防治政策与排放要求

　　2.1 水泥工业大气污染治理的技术依据

　　1、 国家环保产业”十五”计划和 远景规划;
　　2、 水泥工业的”十五”发展规划;
　　3、 《中华人民共和国环境保护法》;
　　4、 《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915- ; 取消了地区类别、 热力设备: <50Mg/Nm3、 通风设备: <30Mg/Nm3、 吨产品排放量: <0.5Kg/吨产品( 现状: 立窑3Kg/吨产品、 旋窑1Kg/吨产品; 发达国家0.04-0.07Kg/吨产品) 、 执行排污许可证制度( 总量550万吨/年) 。
　　5、 《中华人民共和国大气污染防治法》( 修正) ;
　　6、 《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB9137-88;
　　7、 《国务院关于环境保护若干问题的规定》;
　　8、 相关的环保技术政策和水泥工业先进成熟的技术及装备。
　　9、 《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996; SO2 、 颗粒物;
　　10、 《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-1996; 粉尘、 SO2;
　　11、 《工业炉大气污染物排放标准》GB9078-1996; 烟尘;

　　2.2 水泥工业污染排放标准和防治政策

　　水泥行业排放执行新修订的《水泥工业污染物排放标准》; 新标准对烟粉尘、 二氧化硫、 氟化物排放限值大幅度降低, 同时规定了单位产品的最高排放量, 增加了对氮氧化物等排放控制标准。新新修订标准的实施, 将有力促进水泥企业的技术进步, 采用先进的环保技术, 提高环境保护水平。

　　水泥企业对环境的污染主要是粉尘; 根据新修订的标准, 从 1月1日起, 新、 改扩建水泥生产线的粉尘排放浓度就应达到: 破碎机、 磨机、 包装机等通风设备粉尘排放浓度30mg/m3以下, 窑、 烘干机、 篦冷机等热力设备排放浓度在50mg/m3以下; 从 1月1日起现有生产线所有生产设备的粉尘排放浓度均执行上述排放要求。

　　随着水泥工业产业政策的调整, 水泥生产工艺线日趋大型化, 这些大型的水泥生产线, 每条线都有大量的除尘器, 窑尾除尘是水泥工业环保关键所在。大型水泥厂的窑尾除尘, 过去大多采用电除尘器, 由于电除尘器对比电阻的敏感性及其除尘机理决定, 其烟尘排放浓度较高, 一般都在100mg/Nm3以上。随着环保新标准的实施, 窑尾烟尘排放浓度都要求小于等于50mg/Nm3, 沿海经济发达地区、 四川、 河南等省要求窑尾烟尘排放浓度小于10mg/Nm3, 因此, 采用袋式除尘器是窑头、 窑尾除尘发展的趋势。也有不少水泥厂根据企业自身设备、 资金情况, 将不能达标排放的电除尘器改造成袋式除尘器, 也取得了很好的效果。由于袋式除尘器的适应能力比电除尘器要强, 因此, 在窑头、 窑尾采用袋式除尘器越来越多, 发展势头迅猛。

　　3、 水泥工业除尘技术的发展

　　3.1电除尘器和袋式除尘器

　　自静电除尘器(ESP) 被应用于工业以来, 已发展成为一种公认的高效除尘装置, 效率可达到99%以上。在水泥行业, 中国已能生产配套10000t/d水泥熟料生产线超大型除尘器, 处理风量200万m3/h。由于电除尘器的收尘效率受粉尘比电阻制约, 若要获得高收尘效率, 能耗及初投资都将远高于袋除尘; 电除尘器对人体健康危害最大的0.1-2μm的尘粒的除尘效率较差; 当前高效除尘技术越来越倾向于使用袋式除尘。袋除尘器的主要特点是运行稳定, 适应性强,其除尘效率很少受到处理风量变化,能够过滤亚微米级的粉尘颗粒; 不受气体和粉尘性质的影响。因此水泥厂的尘源点, 绝大部分采用袋除尘器, 当然这还有一些其它原因:

　　不受CO浓度影响: 由于电除尘器内的放电, 会造成一氧化碳爆炸。在除尘器内要安装防爆装置, 当CO含量超过一定值时, 防爆装置就会自动切断电源, 使高浓度含尘气体直接排入大气。而袋除尘器则没有放电问题,即使在高CO条件下亦能连续运行。

　　便于维修: 由于袋除尘器设有很多室, 可关闭一个室并在隔离的情况下进行维修, 对工艺过程影响很小。电除尘器一般不设计成独立的室。袋除尘器不会因”停磨”而排放超标—一般全部窑废气在进入除尘器之前先经过生料磨, 当停磨时, 窑废气直接进入除尘器, 此时废气温度、 粉尘特性和废气水分都会发生变化, 这种变化常会造成电除尘器较高的粉尘排放, 直至工艺稳定为止。

　　不需设置喷水系统和消耗水: 一般气体中的水分对袋除尘器并非关键,而对电除尘器却极为重要, 为此袋除尘器不需要喷水系统的投资和操作成本。袋除尘器在后期需要降低排放时有更多的选择—袋除尘器具有采用新开发滤袋的优点, 不需要改造除尘器的基本构造。

　　随着袋除尘器技术的进步, 特别是新型滤料的出现, 使袋除尘器的应用范围更为广泛。当前, 生产中应用最广, 市场占有率最高的大型袋式除尘器是脉冲喷吹除尘器。大型化的高效袋式除尘器是现代除尘技术发展的标志之一。它除尘效率高, 特别是捕集微细粉尘效果更佳。近年来, 袋式除尘器滤料材质的提高和清灰控制自动化与本体结构性能的优化, 为袋式除尘器的发展提供了技术保证, 大型干法水泥窑窑尾烟气处理采用袋式除尘器已渐成趋势。

　　袋式除尘器对窑工况变化的适应能力强, 无论是电除尘器还是袋式除尘器均有很高的捕尘效果, 只要设计选型正确、 产品质量优良、 维护操作合理, 均能保证国家规定的排放标准。相比较而言, 由于设备结构及除尘清灰机理的不同, 当窑工况失稳、 热工参数偏离原设计指标波动变化时, 袋式除尘器的适应能力则要强一些。实际生产中, 当进入电除尘器的废气量或含尘浓度超过原设计值时, 其除尘效率就会下降。而窑尾废气不可能一直保持
在设计指标范围内。当喂料( 煤) 量、 系统漏风超过设计指标时, 均有可能使窑尾废气量超标, 从而使除尘器的除尘效率下降, 排放浓度就会超标。

　　袋式除尘器能够在非正常工况下达到最小的排放; 现有的水泥窑大多采用电除尘器, 运行中, 受电除尘器自身安全的要求, 有2种超标情况: ①点窑时煤燃烧不完全, CO超标, 此时不向电除尘器供电, 引起粉尘浓度超标; 这种情况时间不长, 超标排放量也不大; 点火时, 窑温上升到一定温度, 燃烧基本正常时就投料, 电除尘器也投入运行。时间很短, 而投料之前只有烟尘, 即使有一段时间超标, 超标值很低( 200－300mg/m3) , 排放总量能够忽略。②生产过程中, 由于操作不当造成CO超标, 停止向除尘器供电引起的粉尘浓度超标排放, 此时由于要对窑系统进行调整, 不能停止运行, 因此只能停止向电除尘器供电, 引起粉尘浓度超标排放, 此时粉尘浓度超标排放量就大了。

　　运行费用方面, 袋式除尘器的阻力较大, 而电除尘器阻力低, 因而很多人就认为袋式除尘器主风机消耗的电功率也要大很多。其实电除尘器除了主风机消耗的电能外, 还有高压供电机组、 电除尘器绝缘加热器及极板的振打等都会耗电, 算起来两者的功率消耗相差也不是很大。初投资2类除尘器接近, 运行费和维护费袋式除尘器比电除尘器高一些。不过关键还在于袋式除尘器选用何种滤料。有的滤料价格每平方米只有几十元, 而有的却是200-300元, 这就直接影响了初投资。滤袋的使用寿命有的1-2年, 有的可达4-5年, 这就给维护费拉开了很大的差距。另外, 虽然电除尘器和袋式除尘器都有很高的除尘效率, 但袋式除尘器在处理微细粉尘时要强一些, 因而在当前对环保要求日趋严格的情况下, 采用袋式除尘器更为有利。

　　3.2水泥工业滤料的技术进步

　　袋式除尘器的除尘效率高是和滤料分不开的, 滤料性能和质量的好坏, 直接关系到袋式除尘器的好坏和使用寿命的长短。滤料的性能和质量也促进袋式除尘技术进步。从国内这几年的水泥工业应用情况来看, 现有滤料的性能和寿命都能满足新型干法窑用户的要求。从国外进口的玻纤薄膜滤料和P84滤料, 价位都很高, 且使用的数量也很大, 一台除尘就是1-2万m2, 价值数百万元。这对袋式除尘器在水泥工业新型干法窑的广泛应用, 带来不利的影响, 必须国产化, 降低滤料成本。近年来国产的复合滤料、 P84针刺毡、 氟美斯针刺毡都已开发出来, 并在多台窑尾袋式除尘器上试用, 平均使用寿命能够达二年以上。值得一提的是国产高端纤维均也已批量生产, 国产PTFE、 PPS和芳纶纤维每年产量都达到3000吨以上; 国产P84纤维到年底产量也能达到300吨左右; 质量与国外产品差异不大, 高端纤维的国产化将有利于水泥工业袋式除尘器的更加普及, 投资和运行费用将进一步降低。

　　3.3 水泥工业除尘主机的技术进步

　　水泥生产企业的尘源点非常多, 破碎机、 磨机、 高效选粉机, 输送带、 料仓、 库顶、 库底及包装系统, 烘干机、 烘干磨、 煤磨及冷却机、 回转窑( 窑头、 窑尾) 及窑磨一体等, 都产生大量的粉尘和烟尘。过去, 水泥生产企业把除尘设备应用于水泥生产线, 不是以环境保护为目的, 而是出于收集物料, 降低消耗, 节约成本, 兼顾劳动保护的目的。中国上世纪五十年代末期, 水泥生产企业主要采用机械振打式和人工振打式袋式除尘器, 适应的工作温度低、 处理风量小、 清灰效果差、 设备故障多、 工人劳动强度大。二十世纪七十年代开始采用压缩空气清灰的脉冲袋式除尘器和反吹风袋式除尘器。由于当时脉冲阀质量差、 品种少、 故障多, 滤料的种类少、 性能差、 寿命短, 袋式除尘器在水泥工业的应用受到很大限制。

　　上世纪八十年代后期, 中国引进美国富乐公司的气箱脉冲和大型分室反吹风袋式除尘器。经过消化吸收, 中国水泥企业逐渐接受和采用。与此同时, 国内的工程技术人员开拓创新、 自己研发了窑、 烘干机等高温、 高湿工况专用袋式除尘器和煤磨袋式收尘器, 应用于水泥企业。这些袋式除尘器的除尘效率都很高, 基本在99.9%以上, 保证水泥生产企业的尘源点, 排放浓度降到30mg/Nm3以下, 使中国水泥工业除尘设备水平大幅度提高, 中国水泥工业粉尘散失量占水泥总产量的比例下降到2.0%左右。九十年代国内自己研制的立窑、 烘干机玻纤袋除尘器和煤磨袋式收尘器日趋成熟、 稳定, 应用越来越多。长袋低压脉冲除尘器和其它脉冲喷吹的袋式除尘器在水泥工业的各种磨机和回转窑也大量推广应用。

　　3.4 水泥工业除尘清灰等技术进步

　　袋式除尘器使用的关键在清灰, 清灰效果很大程度决定着袋式除尘器及整个系统的成败, 以强力清灰为特征的脉冲袋式除尘器成为首选的设备。新一代脉冲袋式除尘技术完全克服了传统脉冲除尘的缺点, 清灰能力强的特征更为突出, 使滤袋更长( 6m或更长) , 占地面积少, 设备阻力低, 清灰所需气源压力低, 工作可靠, 维修工作量小等优点, 杜绝了弱清灰类袋式除尘器普遍存在阻力过高的现象。袋式除尘器的除尘效率更加提高, 排放浓度低于30mg/Nm3已是普遍现象, 低于10mg/Nm3也非罕见。主机和滤袋接口技术也有了长足进步。过去采取绑扎或螺栓压紧的固袋方式, 滤袋接口存在泄漏, 往往使除尘器的除尘效率, 同滤料相差1-2个数量级。新的固定方式是严格控制花板的袋孔以及袋口的加工尺寸, 依靠弹性元件使袋口外侧的凹槽嵌入袋孔内, 二者公差配合, 密封性好, 从而消除了接口处的泄漏。脉冲袋式除尘器大型化的趋势明显, 性能达到国际先进水平。袋式除尘器在适应高含尘浓度方面实现突破, 能够直接处理含尘浓度很高的含尘气体, 并达标排放, 因此, 许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺, 而改用一级袋式收尘取代。

　　3.5水泥工业除尘配件的技术进步

　　袋式除尘器主要部件质量的提高, 脉冲阀制作更加精良, 膜片和电磁阀使用寿命成倍延长;袋笼的专机制作, 质量都能达到国外先进水平;袋式除尘器的自动控制已普遍采用PLC机, 工控机( IPC) , 大型袋式除尘器还采用DCS控制系统。耐高温滤料多样化、 P84、 玻纤薄膜滤料在回转窑窑尾袋式除尘器上应用越来越多。针刺毡的应用更为广泛, 后处理技术的多样化, 原来较少应用的防油、 防水、 阻燃、 抗水解等处理日渐普遍, 使滤料能适应多种复杂环境。表面过滤材料的出现和应用, 对微细粉尘有更高的捕集效率, 并将粉尘阻留在滤料表面, 容易剥离, 使设备阻力降低;滤袋的制作也更加规范, 一些企业引进先进设备和技术, 滤袋的制作质量达到了国际先进水平。袋式除尘技术有了长足的进步, 在不少细节上下功夫, 在技术性能和产品质量方面与国外发达国家相差无几。进一步净化了水泥工业排放的污染物, 使粉尘散失量下降到现在的1.7%左右。

　　4、 袋式除尘器在水泥工业的发展趋势

　　节能减排是水泥工业永恒的主题, 水泥结构调整, 大量新上的新型干法水泥生产线, 具有工艺先进、 设备优良, 企业规模比较大, 有利于对烟尘、 粉尘的控制。新修订的国家标准GB4915- 《水泥工业大气污染物排放标准》是任何水泥厂都必须执行的。有些城市和地区的标准严于国家的标准, 排放浓度提高到30mg/m3, 甚至10mg/m3; 广东、 四川、 江苏、 河南等省, 新上的工艺线均要求从原料处理到产品采用袋式除尘器, 同时, 全国各省、 市逐步在大、 中型水泥生产线安装在线监测仪器, 随时监控烟尘和粉尘的排放。

　　水泥工业结构调整, 新型干法水泥生产线快速增长和环保法规和监管愈来愈严格。在国外发达国家, 欧洲、 北美等环保标准和执法都很严格, 她们的水泥生产线绝大部分都采用袋式除尘器, 窑头、 窑尾大都采用袋式除尘器。德国水泥90%的废气是经过袋式除尘器净化的, 这使其水泥粉尘的散失量小于其产量的0.05%。很好的保护了当地的大气环境。近年来, 中国在新型干法生产线窑头、 窑尾采用袋式除尘器越来越多。全国几大水泥公司全工艺线均采用袋式除尘器; 中联水泥、 冀东水泥、 华新水泥、 海德堡、 中材国际、 亚东等大型水泥集团新上5000t/d到10000t/d整条工艺线都是采用袋式除尘器; 为了减少排放, 中联水泥的100多条新型干法水泥工艺线逐步开始把电除尘器改为袋式除尘器; 河南南阳中联、 郏县中联于 完成改造。
本文转自建材机械设备网:
本文转自建材机械设备网: 、 电除尘器在水泥行业的应用与比较
【中国水泥网】 作者:毛志伟, 侯大刚, 胡建鹏, 梁显文 单位: 【 -04-27】
　　0 概述: 水泥回转窑系统除尘设备的选择
　　中国水泥工业取得了长足发展, 产量达12.4亿吨, 近几年平均增速为12%。新型干法水泥技术在节能、 大型化方面取得突破性进展, 其生产量占全部水泥产量的百分比由 12%上升到50%, 而粉尘排放减少500万吨。当前新型干法窑中以5000t/d窑规模为主的工艺线迅速推广, 水泥生产线规模的扩大, 不但促进了与之配套的的环保设备的大型化, 同时也促进了环保装备及技术的进步。
　　水泥回转窑是水泥厂最大的粉尘污染源, 新型干法水泥生产线均将窑尾烟气用于烘干原料、 并与窑尾共用一台除尘器。因此, 窑尾系统的粉尘排放量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－ 中规定”水泥窑及窑磨一体机”排放标准为50mg/m³, 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( BAT) 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20~30 mg/Nm³。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/Nm³, 特别近年来”趋零排放”已成为一种潮流( 表1) 。
表1 国外水泥工业颗粒物排放标准( mg/Nm³)
国家
或地区
德国
奥地利
意大利
法国
爱尔兰
葡萄牙
卢森堡
荷兰
瑞典
英国
欧盟IPPC
指　令
日　本
美国2
水泥窑
50
50
50
30
15
50
40
20~30
一般地区100
特殊地区50
~70
~40
　　当前, 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百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50mg/Nm³以下, 通风设备可控制在30 mg/Nm³以下。中国水泥回转窑据统计10%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。
　　1 电除尘器
　　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) 。当含尘气体经过电极间通道时, 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, 经过振打装置将粉尘打落入灰斗排出。
　　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, 而最强干扰作用, 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; 尘粒分布; 压力, 气体流速等等。

图1 电除尘荷电和除尘过程
1-电晕线; 2-电子; 3-离子; 4-粉尘颗粒; 5-阳极板

图2  影响电除尘器性能的主要因素
　　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104~1011Ω.cm这个范围, 其除尘效率最佳, 这也是长期实践得出的结论。
　　低于1011Ω.cm的粉尘称为低阻粉尘, 这种粉尘导电良好, 荷电粒子与集尘极接触立即放出电荷, 同时获得与集尘极相同电荷的正电荷, 受到集尘极相同电荷的排斥又脱离集尘极返回到气流中, 形成二次飞扬( 图3) , 又称”跳跃现象”。
　　高于1011Ω.cm的粉尘称为高阻粉尘。这种粉尘在集尘极放电缓慢, 因此粉尘层间形成很大的电压梯度, 产生一个强电场, 这一电场不但减弱了电极间的电场强度, 排斥其它粉尘继续向集尘极运动, 还会发生局部放电, 出现反电晕现象( 图4) , 在集尘极和物料层中形成大量的阳离子, 中和了迎面而来的阴离子, 使电能消耗增加甚至无法工作。

图3 低比电阻粉尘的跳跃现象

图4 高比电阻粉尘的反电晕现象
　　1.2  烟气调质控制比电阻
　　为使电除尘器能在正常比电阻范围内工作, 所有干法水泥厂回转窑都要采用增湿塔做为烟气调质处理。而烟气调质是根据粉尘中比电阻随温度和湿度( 湿度以露点表示) 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1011Ω.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CO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, 仅靠烟囱的自然抽力, 排风量很小。燃烧基本正常时才开系统风机并投料, 这时电除尘器也投入了运行, 超标时间很短, 排放总量能够忽略。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。只有第一种情况, 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。
　　1.3.2 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, 当入口浓度为某定值时, 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/Nm³, 入口浓度与除尘效率的关系如表2:
表2 不同入口浓度情况下要求的最低除尘效率
入口浓度( g/Nm3)
排放限值( mg/Nm3)
除尘效率( %)
10
50
99.5
100
50
99.95
1000
50
99.995
　　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。当入口粉尘浓度为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-sepa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60g/Nm³, 气体温度320°, 换算到标准状态下粉尘平均标况浓度约为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65g/Nm³。增湿塔或冷却器使粉尘沉降20%~40%, 下面计算取40%; 电除尘器电极不带电时其壳体作为沉降室, 沉降率50%, 这时排入大气的粉尘浓度为:
　　65X( 1－0.4) (1－0.5)=19.5 g/Nm³
　　当环保标准允许排放浓度为100m g/Nm³时, 生产中因CO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195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0.5%以下比较困难。按CO超标时间0.5%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, 一般袋除尘器要好的多。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。一般袋除尘器在这方面有明显优势。
　　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。当前主要有纤维过滤, 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滤材料的孔径时, 颗粒物无法经过而被捕集。( 3) 扩散捕集: 由于气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0.3µm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
　　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( 也称粉尘架桥现象) , 它本身就起对粉尘的过滤作用。当前, 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”。
　　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SO2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。特别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℃) 能够用增湿塔降温, 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, 特别在北方缺水地区, 还有水质不好的地区。
　　( 5) 袋除尘器在线检修可保证与窑的同步运转率。
　　水泥回转窑窑尾用袋除尘器, 也会因为滤袋损坏引起超标排放。水泥窑窑尾用袋除尘器都在10个袋室以上, 断定破袋所在位置从发现超标排放开始, 检查一般需5~30分钟。当前, 滤袋使用寿命均在一年以上, 破袋仅在滤袋使用一年以后发生。查出破损滤袋所在袋室只要关闭该袋室, 对其更换即可, 其余袋室仍可正常运行。一般关闭20%袋室不会影响工艺设备生产和除尘设施的除尘效率。及时发现滤袋损坏是减少超标排放量的关键, 这只能依靠在线连续检测设备的及时报警。一般认为: 袋除尘器破袋, 在少部分破损时即可被发现, 其它滤袋还会起一定的作用, 超标的排放量远小于电除尘器因CO超标时的排放量。
　　( 6) 运行阻力问题。袋除尘器运行阻力较高( 1000~1700Pa) 超负荷经过能力较差, 运行时阻力能耗比电除尘器大。对窑不同工况变化, 袋除尘器入口及本体易产生正压现象。
　　3  袋、 电除尘器用于水泥回转窑投资及运行费用比较。
　　3.1 国内某大型环保企业做的比较( 表3)
表3 电除尘器和袋收尘器总体经济对比表( 单位: 万元)
生产线规模
700t/d
1000t/d
t/d
收尘器类型
电
袋
电
袋
电
袋
设备一次投资
155
326
176
380
259
638
消
耗
费
用
装机年能耗费用
42.5
37.8
52.7
39.3
85.2
46.7
克服阻力年能耗费用
5.1
38.1
6.2
46.7
12.1
91.1
年维护费用
<10
>53
<10
>62
<15
>105
合计
<57.6
>128.9
<68.9
>148
<112.3
>242.8
                                    说明:表中电――电除尘器; 袋――袋收尘器。
　　3.2 国内某设计院做的比较( 3000t/d生产线) ( 表4)
　　表4 电除尘器和袋除尘器的费用比较

电除尘器
袋除尘器
备注
A、 投资费用( 万元)
设备费用
263
340.3+431.6(滤袋)
用美国GORE覆膜袋
安装费用
40
46

合计
303
817.9

B、 维护费用、 年( 万元)
正常操作
5
5

滤袋消耗
0
143.8
按平均寿命3年
合计
5
148.8

C、 操作费用、 年( 万元) 运转率300天
压力损失 Pa
250(53.2kw)
1500(318.8+11kw)

装机功率KW
343.8
124.9

所需费用
142.9
163.7
按0.5元/KW.h
D、 总费用( 万元)
建设费用
303
817.9

操作维护费用/年
147.9
312.5

　　3.3 合肥水泥研究设计院做的5000t/d袋、 电工艺参数及投资、 运行费用比较。
　　3.3.1 5000t/d袋、 电收尘器选型及工艺参数( 表5、 表6)
 表5 5000t/d袋收尘器选型及工艺参数
                    设备名称

设备参数
单位
袋式收尘器
窑尾袋式收尘器
( 辽源金钢水泥厂)
窑头袋式收尘器
( 河南义马水泥厂)
型号

CDMC220-2×12
CDMC154-2×10
处理风量
m3/h
950000
650000
过滤面积
m2
16000
9300
过滤风速
m/min
＜1.0
＜1.2
入口含尘浓度
g/Nm3
＜200
＜100
出口含尘浓度
mg/Nm3
＜50
＜50
入口温度
℃
＜260
＜260
壳体耐压
Pa
~7000
~7000
通风阻力
Pa
＜1500
＜1500
工作方式

负压外滤
负压外滤
设备结构特征

箱式
箱式
滤袋规格
mm
φ160×6000
φ160×6000
滤袋数量
个
5280
3080
滤袋材质

玻纤+覆膜750g/m2
Nomex700g/m2
进、 排风提升阀
个
24
20
规格
mm
φ900
φ900
壳体材质

Q235
Q235
排
灰
阀
数量
个
12
10
规格
mm
400×400
400×400
功率/台
KW
1.5
1.5
清灰
压缩机
数量
台
1
1
功率
KW
7.5
7.5
PLC控制器( 西门子)
套
1
1
输送机

LS400
LS300
数量
台
2
2
壳体材质

Q235
Q235
厚度
mm
5
5
设备重量
吨
450
230
长×宽×高
mm
33000×18000×17500
27500×18000×12200

     表6 5000t/d电收尘器选型及工艺参数
                 设备名称
设备参数
单位
电收尘器( 湖南印山5000吨/日)
窑尾电收尘器
窑头电收尘器
型号规格

CDPK-E/66×12.5/3×10/0.4
CDPK-E/132×13.5/3×9/0.45
处理风量
M3/h
950000
650000
入口温度
℃
100~150
100~150
最高允许温度
℃
250
250
进口含尘浓度
g/Nm3
≤200
≤100
出口含尘浓度
mg/Nm3
＜50
＜50
烟气露点
℃
＞47
＞25
允许CO含量
%
＜1.0
＜1.0
壳体耐压
Pa
~
~
电场风速
m/s
0.78
0.84
压力损失

≤200
≤200
提供设备主要结构

电场数
个
3
3
室数
个
2
1
通道数
个
33×2
32
电场高度
m
12.5
13.5
电场长度
m
14.4
14.4
极板间距
mm
400
450
电场横截面积
M2
342
196
极板总面积
M2
23825
11500
极板型式

C480
C480
极板厚度
mm
1.25
1.25
极板材质

Q235
Q235
极线型式

V15
V15
极线型式

Q235
Q235
极线材质

X型
X型
气体分布板厚度
mm
3
3
气体分布板材质

Q235
Q235
设备重量
吨
700
405
长×宽×高
mm
23420×45020×22120
23054×17820×23160
　　3.3.2 5000t/d袋、 电收尘器投资及运行费用比较
　　( 1) 设备一次性投资费用比较( 表7)
　　表7 设备一次性投资费用比较( 万元)
          项目
投资
窑头收尘器
窑尾收尘器
备  注
袋收尘器
电收尘器
袋收尘器
电收尘器

出厂价格
400
324
900
560
进口滤料( 475万元)

345

680

国产滤料( 进口原料)
　　( 2) 日常运行维护费用及电耗
　　①袋收尘器