靳爽，張曉梅

1 概述

袋收塵技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是新型濾料的不斷涌現(xiàn)，以及脈沖噴吹技術(shù)的提高和相關(guān)配套件的完善，使得以往廢氣溫度較高、風(fēng)量較大、多采用電除塵器的窯尾、窯頭和烘干機等大的塵源點，也有逐步改用袋收塵器的趨勢，故新建的大型新型干法水泥生產(chǎn)線上的揚塵點全部采用袋除塵器的并不罕見。袋收塵器的類型很多，現(xiàn)在水泥廠應(yīng)用比較廣泛的是脈沖噴吹清灰袋收塵器，有些袋收塵器在運行過程中會出現(xiàn)一些問題，其中最為致命的是氣體冷凝結(jié)露堵塞濾袋，使運行阻力劇增，輕則影響通風(fēng)，使主機產(chǎn)量降低，重則使生產(chǎn)系統(tǒng)陷于癱瘓。本文僅就氣體冷凝結(jié)露產(chǎn)生的原因和防止措施加以闡述。

2 氣體冷凝結(jié)露的原因

所謂冷凝結(jié)露，通俗地講，是指濕氣體中的水蒸氣在一定的氣壓和溫度下，開始析出飽和水分而凝結(jié)成水滴的現(xiàn)象。開始結(jié)露的溫度稱為露點溫度，也稱“水露點”。氣體中水蒸氣多時，水蒸氣的分壓力就高，所對應(yīng)的飽和溫度（即露點）也高；反之，空氣中的水蒸氣少時，水蒸氣分壓力就低，露點也低。氣體冷凝結(jié)露的原因如下：

（1）氣體中的含濕量過高。

被處理氣體中的含濕量過高和溫差較大時，如新型干法窯的煙氣中就含有一定量的水分，水分來自燃料的燃燒、原料中的內(nèi)在水分、煙氣調(diào)質(zhì)的噴水和煙氣用于烘干物料的水分等。煙氣中的水分總量均呈氣態(tài)，當(dāng)煙氣溫度達到露點溫度時，水蒸氣便會冷凝成水滴。

（2）除塵系統(tǒng)漏風(fēng)。

由于除塵器存在漏風(fēng)，特別是人孔門和排灰裝置，當(dāng)外界大量的冷空氣被吸進除塵器內(nèi)，氣體溫度急劇下降，不僅會引起冷凝結(jié)露，還會造成粉塵二次飛揚和氣流分布不均，使處理風(fēng)量增多，相應(yīng)過濾風(fēng)速增大，清灰頻率縮短，降低濾袋的使用壽命。按照我國袋除塵器標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，漏風(fēng)率不得＞3%，但水泥廠袋除塵器的實際漏風(fēng)率多大于此值。

（3）氣體溫度過低。

正常操作時，煙氣溫度接近或低于露點。

（4）脈沖噴吹氣體含有水分。

脈沖噴吹清灰的壓縮空氣相對濕度為100%的飽和空氣。由于其氣壓大于大氣壓，換算至大氣壓下的露點較環(huán)境露點要低，一般不出現(xiàn)結(jié)露。但是當(dāng)壓縮空氣溫度與除塵器內(nèi)部氣體溫度相差較大時，就有可能產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。尤其是在我國北方的冬季，氣溫通常在零下，壓縮空氣與除塵器內(nèi)部的氣體溫差過大，壓縮空氣瞬間噴入濾袋時的溫度也隨之大幅下降，通常呈白色凝結(jié)水霧的高速氣流噴出，在噴口以下一定距離內(nèi)，形成低溫區(qū)。由于噴管內(nèi)的壓縮空氣為飽和空氣，所以氣體噴出后的溫度下降會導(dǎo)致該區(qū)域水分析出而引起結(jié)露。此時的結(jié)露主要集中在被噴吹的濾袋表面，粘附在濾袋表面的粉塵因吸收結(jié)露析出的水分而產(chǎn)生粘結(jié)，使堵塞濾袋阻力升高。

（5）除塵器殼體保溫設(shè)施不良。

處理含有水分氣體的袋除塵器，一般都應(yīng)設(shè)有保溫層。但是即使有保溫層，由于保溫材料不符合要求，導(dǎo)熱系數(shù)大，或保溫層厚度不夠，也會導(dǎo)致保溫效果不佳，結(jié)露現(xiàn)象也就難以避免。

（6）有的粉塵本身具有較強的吸濕性。

氣體中含有的水氣被吸濕性較強的粉塵吸收，也容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

（7）季節(jié)變化也會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

冬天氣候嚴(yán)寒，收塵器內(nèi)外溫差較大，尤其是戶外的收塵器比其他季節(jié)更容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

（8）除塵器內(nèi)氣流分布不均。

（9）煙氣冷卻噴水或摻入冷風(fēng)過多。

（10）除塵器啟動和停車頻繁。

3 氣體冷凝結(jié)露的不良后果

（1）冷凝結(jié)露使濾料發(fā)生水解

水解反應(yīng)是指化合物與水反應(yīng)引起自身分解，并形成新的化合物的作用。氣體中的水分和溫度越高，水解反應(yīng)造成的損壞就越快，尤其在堿環(huán)境下更會加速水解反應(yīng)。如烘干機的氣體溫度有時并未達到材質(zhì)的最大允許溫度，但也頻繁出現(xiàn)濾袋破損，這種情況多數(shù)是由于濾袋材質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)而引起的。不僅烘干機的濾袋材質(zhì)會發(fā)生水解反應(yīng)，水泥磨、冷卻機、輸送設(shè)備中氣體中的水分并不高，有時也會發(fā)生水解反應(yīng)，其原因是環(huán)境空氣中的相對濕度很高所造成的。

水泥廠應(yīng)用最為廣泛的濾料是聚酯（Polyester簡稱PE，商品名為滌綸）、聚丙烯（Polypropylene簡稱PP，商品名為丙綸）和芳香族聚酰胺（Aryl polyamide，商品名為芳綸）。這幾種合成纖維制成的濾料過濾性能好、機械強度高，但不足之處是容易發(fā)生水解反應(yīng)。水解反應(yīng)使纖維柔性降低而變得硬脆，抗彎曲應(yīng)力降低造成清灰困難，最終致使濾袋堵塞、穿孔和破裂。

水解反應(yīng)不僅出現(xiàn)在溫度低于露點時，氣體中的水分高時也會發(fā)生。因此，在容易出現(xiàn)水解反應(yīng)的塵源點，特別是烘干機和烘干兼粉碎磨機的收塵，根據(jù)國外的實踐經(jīng)驗，可采用耐溫120℃對水解反應(yīng)不敏感的聚丙烯腈（Polyacrylonitrile簡稱PEA）。這種濾料的強度不如聚酯纖維，但使用效果較好。聚丙烯腈捕集粉塵的性能較差，為彌補其缺陷，將聚酯纖維和聚酰胺纖維混合制成針刺氈，用在煤烘干兼粉碎磨機收塵上取得了很好的效果。另外，可采用單重較大（550～600g/m2）的聚丙烯腈濾袋，抗水解性能更佳。

（2）冷凝結(jié)露使濾袋堵塞

袋收塵器一旦出現(xiàn)冷凝結(jié)露，冷凝水滲入濾袋上的粉塵層中，使粉塵變得潮濕具有粘性而堵塞濾袋，致使濾袋透氣性下降，清灰困難，除塵器的阻力劇增，濾袋過早破損。濾袋堵塞也是引起濾袋磨損、穿孔、脫落等故障的主要原因，嚴(yán)重時還會使管道堵塞，影響收塵系統(tǒng)的正常運行。

以往人們采用袋除塵器的最大顧慮就是結(jié)露堵塞濾袋，尤其是像窯尾的大型袋除塵器，濾袋在數(shù)千條以上，一旦出現(xiàn)濾袋堵塞，就會使窯內(nèi)通風(fēng)不暢，產(chǎn)量降低，嚴(yán)重時可迫使窯停產(chǎn)，不但經(jīng)濟損失嚴(yán)重，還會使人們產(chǎn)生恐懼心理。

（3）冷凝結(jié)露使收塵器產(chǎn)生腐蝕

水泥廠收塵器殼體都是普通碳素鋼，當(dāng)相對濕度超過60%～70%，氣體中含有20%（體積）的水蒸氣和廢氣溫度低于露點12℃時，就會造成腐蝕。即使是在水蒸氣露點以上，只要溫度介于60～150℃之間，其中SO2就會加劇水蒸氣的腐蝕作用。腐蝕速度隨著氣體溫度與露點之間差值的減小而提高，并且與廢氣中的S02含量成正比。

4 防止氣體冷凝結(jié)露的措施

（1）加強露點的檢查和監(jiān)測

許多因素都可造成氣體冷凝，只是未被覺察，即使覺察到也未引起重視。如檢查發(fā)現(xiàn)收塵器過濾室內(nèi)壁有水滴，或卸灰閥排除的粉塵有結(jié)塊現(xiàn)象，應(yīng)查明原因，及時消除，所以勤檢查很有必要。

處理含濕量較高的袋收塵器，建議安裝在線露點測試儀，如窯尾廢氣處理系統(tǒng)的袋收塵器?，F(xiàn)在露點儀的技術(shù)比較成熟，國外許多公司在中國都有代銷點，國內(nèi)也有類似的產(chǎn)品出售。雖然增加部分投資，但像窯尾這樣龐大的袋收塵器，能隨時監(jiān)測露點，防止濾袋出現(xiàn)堵塞事故還是很值得的。

一般袋除塵器不一定都裝設(shè)露點儀，但是只要測得相對濕度，水露點就可按式（1）計算得到：

式中：τ——水露點溫度，℃

?——相對濕度，%

t——氣體溫度，℃

相對濕度?可直接用相對濕度儀測出，也可按式（2）計算：

式中：ρq——氣體中水蒸氣的密度，g/m3

ρb——氣體中飽和水蒸氣的密度，g/m3

如果能測得氣體的濕含量，也可直接查表得到水露點，見圖1。

當(dāng)濕氣體中含有SO2時，只要有過剩氧存在，SO2將向SO3轉(zhuǎn)化，SO3占到百萬分之幾就會變成硫酸蒸氣，而使露點顯著提高，這時的露點稱為“酸露點”。酸露點比水露點高得多，所以出現(xiàn)酸露點更容易結(jié)露堵塞濾袋。酸露點可按式（3）計算：

式中：τs——酸露點，℃

H2O，SO3——氣體中水和三氧化硫的含量，%（體積）

（2）降低氣體中的濕含量

要降低氣體的露點溫度，就要降低氣體中的濕含量，并盡可能提高氣體的溫度，使氣體溫度與露點溫度的溫差增大。許多文獻資料都介紹氣體溫度應(yīng)高于露點溫度20℃，但實踐證明這一經(jīng)驗值偏小，因為工況條件有些難以預(yù)計的因素，如漏風(fēng)率的大小和保溫層的完好情況等，所以筆者建議氣體溫度至少要高于露點溫度30℃以上。

圖1 濕氣體的露點和濕含量的關(guān)系

（3）降低除塵器的漏風(fēng)率

漏風(fēng)是袋收塵器冷凝結(jié)露的主要原因之一，漏風(fēng)量與除塵器內(nèi)的負壓密切相關(guān)，負壓越大，漏風(fēng)越嚴(yán)重。為避免漏風(fēng)最好采用正壓操作，正壓操作不會給除塵器的性能帶來不利的影響。但是正壓操作所有連接處如果密封不好，粉塵容易外泄，也會加速排風(fēng)機的磨損。

（4）加強除塵系統(tǒng)的密封

這一措施包括收塵器本身和除塵系統(tǒng)中其他設(shè)備及管道的密封。收塵器本身密封性的好壞主要取決于殼體，要使殼體保持良好的密封性，必須保證其制造和安裝質(zhì)量。殼體所有連接處都要連續(xù)焊，焊縫要用煤油滲透法進行檢查。人孔門處最容易漏風(fēng)，建議采用雙層人孔門，門周邊的密封要采用耐熱硅橡膠，盡量減少人孔門的數(shù)量。從頂部進入除塵器換袋的密封面積遠大于側(cè)部人孔門，所以建議選擇在除塵器的側(cè)部開人孔門。

對于窯尾袋收塵器而言，還要改進窯尾密封圈的結(jié)構(gòu)，加強冷煙室和預(yù)熱器的檢查孔和人孔門密封，這些部位都處于負壓下，密封不良也會漏入大量的冷風(fēng)。

（5）盡量減少主機和除塵器開停次數(shù)

開停頻繁，除塵器內(nèi)的氣體溫度容易降到露點以下。在主機停止運行時，應(yīng)對除塵器進行保溫，同時排灰裝置要繼續(xù)運行，直到灰斗的積灰排空為止。而且要調(diào)整生產(chǎn)計劃，盡量將停機次數(shù)和停機時間壓縮到最低限度。

（6）加強除塵器的保溫

許多水泥廠由于對除塵器保溫工作不夠重視，且施工質(zhì)量差，除塵器使用一段時間后，保溫材料大面積脫落，致使殼體內(nèi)、外壁的溫差較大而產(chǎn)生冷凝水，不僅會堵塞濾袋，還會造成殼體和靠近殼體的內(nèi)部構(gòu)件被腐蝕。保溫層的厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁睾统龎m器進出口氣體溫差以≯30℃為宜，并通過計算確定。此外還要重視保溫材料的選用和施工質(zhì)量，保溫層外表面要用薄鋁板或彩色壓型鋼板作為保護層，以延長保溫層的使用壽命。冬季氣候嚴(yán)寒地區(qū)，除加厚保溫層外，必要時還要增設(shè)加熱器，殼體外壁甚至要增設(shè)蒸汽加熱管。

（7）選擇正確的控制系統(tǒng)

調(diào)整溫度控制器使進入袋除塵器的溫度始終在露點以上，控制器的正確控制方式和調(diào)節(jié)，可使袋除塵器不需要有大的安全系數(shù)。用于降溫的冷風(fēng)閥或噴水裝置，其設(shè)計、操作和安裝位置均應(yīng)正確。袋收塵器進口的熱電偶安裝位置要合適，以保證所有氣體有時間充分混和。袋收塵器的出口也應(yīng)安裝熱電偶，以保證煙氣溫度通過袋除塵器后降到最小。如果進出口的溫差過大，說明漏風(fēng)過多。

（8）濾袋噴涂預(yù)涂層

濾袋噴涂預(yù)涂層只是對窯尾袋除塵器而言，因為窯點火時要噴燃油，如果油煙粘附在濾袋表面會造成糊袋。如果窯尾裝設(shè)有點火煙囪，點火噴油時將點火煙囪打開，等到噴煤粉時，再將點火煙囪關(guān)閉。

（9）清除壓縮空氣中的水分

用于脈沖清灰的壓縮空氣必須清潔、不含水分，否則不僅會引起濾袋堵塞，還會腐蝕和堵塞脈沖閥，使清灰失效。袋收塵器脈沖清灰系統(tǒng)的管路上，一般都裝有帶過濾器的三元體，但是壓縮空氣冷凝水不能有效完全清除，所以在管路上有時還要裝設(shè)單獨的干燥器。干燥器有冷凍式和吸附式兩種，各有優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)具體情況選用，必要時可組合使用，除濕效果更佳。

5 結(jié)語

水泥廠袋收塵器結(jié)露堵塞濾袋的因素很多，也很復(fù)雜，其中氣體溫度降到露點而出現(xiàn)冷凝水是堵塞濾袋的主要根源，所以在操作上防止氣體產(chǎn)生冷凝是第一位的。

[1]劉后啟，等.水泥廠大氣污染物排放控制技術(shù)[M].中國建材工業(yè)出版社,2007.

[2]張曉梅.水泥廠窯尾袋除塵器防腐蝕的對策[J].中國水泥,2009.