肖德才，岳文鋒，邢建偉(駐馬店市龍山通用機械有限公司，河南 駐馬店　463200)

袋式除塵器在珍珠巖行業(yè)的應(yīng)用研究

肖德才，岳文鋒，邢建偉
(駐馬店市龍山通用機械有限公司，河南 駐馬店463200)

珍珠巖是非金屬礦的一種，閉孔珍珠巖在保溫、隔熱這一行業(yè)的使用前景廣闊，本文針對閉孔珍珠巖質(zhì)輕、窯爐尾氣含水分大、不易收集等特點特選用袋式除塵器對其尾氣進(jìn)行粉塵治理，主要提出了“三狀態(tài)”清灰等理念，以及使用過程中的一些經(jīng)驗。

袋式除塵器；閉孔珍珠巖；粉塵再附；“三狀態(tài)”清灰

隨著我國政府節(jié)能減排力度的加大，珍珠巖在保溫、隔熱行業(yè)的使用前景愈加廣泛。珍珠巖分開孔和閉孔兩種產(chǎn)品，閉孔珍珠巖是近年來才開發(fā)出來的一種新產(chǎn)品，由于其具有優(yōu)良的保溫、隔熱、質(zhì)輕、吸水率低、強度高等特點，逐漸受到市場的青睞。閉孔珍珠巖生產(chǎn)的同時不可避免地產(chǎn)生一些粉塵，對環(huán)境也造成了一定程度的污染。我公司從2006年開始采用袋式除塵用于珍珠巖生產(chǎn)過程中窯爐尾氣的治理，已經(jīng)積累了豐富的使用經(jīng)驗。

1　膨化珍珠巖簡介

珍珠巖屬于非金屬礦的一種，它是由火山噴發(fā)的酸性熔巖經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石，因其具有珍珠裂隙結(jié)構(gòu)而得名。河南信陽珍珠巖保有儲量全國第一，約12 136萬t，年產(chǎn)31.17萬t[1]。本文研究的原礦采自河南信陽楊家灣一劉家沖礦區(qū)，其成分穩(wěn)定，主要由火山玻璃組成，鏡下可見少量透長石和石英針狀雛晶?；瘜W(xué)組成(%)為：SiO271.82、A12O312.37、Na2O30.55、K2O 4.69、CaO 0.83、Fe2O30.79、MgO 0.19、LOI 5.76[2]。

1.1閉孔珍珠巖的生產(chǎn)工藝及物理性質(zhì)

閉孔珍珠巖生產(chǎn)的原理是在逐級加熱的情況下，珍珠巖在受熱軟化過程中表面物質(zhì)不斷變軟，粘度減小，不規(guī)則的凸凹部分在滾動過程中會不斷擴(kuò)張并填充覆蓋副微細(xì)孔隙，形成一種玻璃質(zhì)化的外殼。隨著內(nèi)部結(jié)合水不斷蒸發(fā)，較大的氣泡會沖破氣泡膜吞并周圍的小氣泡，最終內(nèi)部形成眾多氣泡合為一體的空心結(jié)構(gòu)[3]，具有強度高、輕質(zhì)、保溫隔熱、電絕緣性能好、顆粒均勻、吸水率低、流散性好等顯著特點。

閉孔珍珠巖生產(chǎn)的原理是在逐級加熱的情況下，珍珠巖在受熱軟化過程中表面物質(zhì)不斷變軟，粘度減小，不規(guī)則的凸凹部分在滾動過程中會不斷擴(kuò)張并填充覆蓋副微細(xì)孔隙，形成一種玻璃質(zhì)化的外殼。隨著內(nèi)部結(jié)合水不斷蒸發(fā)，較大的氣泡會沖破氣泡膜吞并周圍的小氣泡，最終內(nèi)部形成眾多氣泡合為一體的空心結(jié)構(gòu)[3]，具有強度高、輕質(zhì)、保溫隔熱、電絕緣性能好、顆粒均勻、吸水率低、流散性好等顯著特點。

1.2閉孔珍珠巖的用途

珍珠巖廣泛地用于各個領(lǐng)域，國內(nèi)外珍珠巖礦占主導(dǎo)地位的用途是生產(chǎn)膨脹珍珠巖及其制品。目前我國膨脹珍珠巖的年產(chǎn)量已超過400萬m3，占我國保溫材料年產(chǎn)量的5%左右，是國內(nèi)使用最廣泛的一類無機輕質(zhì)保溫材料。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，目前我國膨脹珍珠巖在市場上的應(yīng)用比例為：建筑工程約60%、熱管道保溫約30%、裝飾材料約10%[3]。

1.3閉孔珍珠巖的性能指標(biāo)

本產(chǎn)品采用天燃?xì)馀蛎洜t為珍珠巖隱性保護(hù)加熱，礦砂不與明火焰相接觸，且爐子溫度自上而下分區(qū)設(shè)定，礦砂進(jìn)爐后漸進(jìn)受熱膨脹、玻化而成，與傳統(tǒng)開孔珍珠巖產(chǎn)品物理性質(zhì)相比較如表1所示[2]。

表1　閉孔珍珠巖與傳統(tǒng)開孔珍珠巖性能比較

2　珍珠巖生產(chǎn)工藝及尾氣治理

2.1工藝流程

礦砂預(yù)熱干燥—篩分—預(yù)熱—高溫加熱—分級—進(jìn)料倉—袋式除塵器[4]。

礦砂經(jīng)烘干預(yù)熱，即進(jìn)入天燃?xì)馀蚧癄t內(nèi)經(jīng)高溫膨化，膨化好的珍珠巖由風(fēng)送管送入料倉，這樣料倉不可避免產(chǎn)生正壓(約100～300Pa)，料倉往外自然排放尾氣時會帶出一些很細(xì)很輕的微珠，(密度只有70～250kg/m3，且尾氣中含有2%～3%的高溫水蒸汽)。排放的尾氣先由多管旋風(fēng)除塵器進(jìn)行預(yù)除塵和降溫后，一些更細(xì)更輕的微珠再進(jìn)入袋式除塵器進(jìn)行二級除塵，處理后的尾氣達(dá)標(biāo)后對空排放。

2.2尾氣治理

根據(jù)珍珠巖含塵廢氣煙溫高、預(yù)熱廢氣濕度大的特點及旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器的收塵影響因素[7]，采用“旋風(fēng)除塵器+袋式除塵器”的綜合治理模式來解決預(yù)熱爐尾氣的粉塵污染問題。

3　袋式除塵器的特點、原理及運行效果

3.1袋式除塵器特點

由于閉孔珍珠巖比重很小，如果采用常規(guī)的“雙狀態(tài)”清灰，提升閥關(guān)閉的時間很短(只有短短的4～5秒的時間)，沒有足夠的沉降時間，一旦除塵器由清灰狀態(tài)轉(zhuǎn)入過濾狀態(tài)，在負(fù)壓的作用下，就很容易造成粉塵再附現(xiàn)象。經(jīng)過對以往除塵器的觀察，發(fā)現(xiàn)對濾袋上吸附的5μm以下的微細(xì)塵粒根本就無法清掉，久而久之，除塵器的阻力將會越來越大，進(jìn)而造成過濾失效[4]。有些采用雙狀態(tài)清灰的袋式除塵器，只能采用停機進(jìn)行清灰，這樣無疑會導(dǎo)致窯爐和料倉的工況產(chǎn)生波動，影響正常生產(chǎn)。

為此，我公司針對珍珠巖行業(yè)對袋式除塵器采取了以下幾點改進(jìn)：

(1) “三狀態(tài)”清灰。

推出了“三狀態(tài)”清灰的袋式除塵器，即在清灰—過濾狀態(tài)中又加上了“沉降”狀態(tài)，即：清灰—沉降—過濾“三狀態(tài)”，并且有意延長了沉降時間，讓5μm以下的微細(xì)塵粒也有充分的沉降時間，提高了濾袋的清灰效率。

(2) 各氣室和沉降灰斗完全隔離，各自獨立。

由于5μm以下的微細(xì)塵粒非常輕，沉降速度只有0.2～0.3m/s，如果只單純的增加沉降狀態(tài)，不與相鄰氣室、灰斗完全隔離，一旦回到過濾狀態(tài)，還未來得及沉降的灰塵又會被吸附到相鄰氣室的濾袋上，仍然無法起到徹底清灰的作用。為此，我們將每個凈氣室、袋室和灰斗作為一個獨立的過濾單元，與相鄰的過濾單元隔離開來(加工制造時嚴(yán)格保證每個過濾單元的氣密性)。進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口分別由提升閥進(jìn)行同步控制：過濾時同步打開，清灰時同步關(guān)閉并且持續(xù)5～10min作為沉降時間，從而達(dá)到徹底清灰的目的。

(3) 防腐蝕，耐高溫。

由于料倉尾氣中含有一部分水蒸汽，加上溫度較高(約140～160℃)，一旦料倉接近滿倉或膨化爐缺料干燒時，即使經(jīng)過旋風(fēng)筒的降溫，進(jìn)入袋式除塵器的氣體溫度也可能超過130℃，因此防止濾袋結(jié)露和燒壞就成了必需解決的問題。

為此，我公司采取了在除塵器外做保溫的措施，并且把各個檢查口做成雙層密封，密封條采用耐高溫硅橡膠條，使漏風(fēng)率控制在1%以內(nèi)。

(4) 對過濾系統(tǒng)的智能保護(hù)。

本收塵器采用PLC對收塵器的運行進(jìn)行智能控制，收塵器的進(jìn)風(fēng)口裝有溫度感應(yīng)器和冷風(fēng)閥，如遇生產(chǎn)異常(膨脹爐突然斷料，料倉滿倉)，進(jìn)風(fēng)口的溫度一旦超過設(shè)定溫度，在PLC的控制下氣動冷風(fēng)閥會及時打開，此時外界冷風(fēng)的混入使含塵氣體迅速降溫以保護(hù)濾袋。

(5) 骨架的防腐處理。

由于高溫加上濕熱的環(huán)境，骨架的鍍鋅處理已無法滿足使用要求，為此我公司采用了耐高溫、耐腐蝕的有機硅涂料對骨架進(jìn)行處理，且骨架環(huán)筋使用的是內(nèi)八角形式，有效的避免了骨架因銹蝕而與濾袋粘連的現(xiàn)象。經(jīng)過這樣的改進(jìn)，使用時間最長的除塵器已有一年有余，檢修時骨架仍然可以順利的抽出。

(6) 采用耐高溫濾袋。

濾袋采用耐水解、耐高溫的的濾料，如氟美斯、玻纖覆膜等，防止濾袋水解和高溫燙壞，增加濾袋的使用壽命。

3.2袋式除塵原理

袋式除塵運行原理示意圖如下圖所示。

除塵器除塵原理示意圖

技術(shù)參數(shù)為：處理風(fēng)量：7 776m3/h，總過濾面積：144m2，凈過濾面積：108m2，凈過濾風(fēng)速：1.2m/min，收塵器阻力：＜1 500Pa，入口濃度：＜200g/Nm3，出口濃度：＜50mg/Nm3，入口溫度：＜120℃，工作壓力：0.5～0.7MPa，耗氣量：0.37Nm3/min。

如圖，在負(fù)壓的作用下，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器后，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來，落入灰斗。含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過濾袋時，粉塵被濾袋阻留，使氣體得到凈化。凈化后的潔凈氣體由出風(fēng)口排入大氣。

3.3袋式除塵器的運行效果

成品倉采用“多管旋風(fēng)除塵器+耐高溫袋式除塵器”進(jìn)行綜合治理后，根據(jù)投運后近三個月的跟蹤監(jiān)測，其除塵效果見表2。

表2　袋式除塵器除塵效果

由表2可以看出，經(jīng)治理后的外排廢氣完全滿足GB 9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)(50mg/m3)。證明袋式除塵器完全可以在輕質(zhì)粉塵、高溫高濕工況下正常運行。

4　小結(jié)

經(jīng)過改進(jìn)的PPC型氣箱脈沖袋式除塵器已成功用在包括河南信陽、河南羅山、江蘇昆山、四川成都和重慶等地區(qū)，經(jīng)過當(dāng)?shù)丨h(huán)保局的多次監(jiān)測，其排放濃度一直低于50mg/m3，設(shè)備相對主機的運轉(zhuǎn)率也達(dá)到了99%，運行阻力一直低于1 200Pa，使用效果良好，受到了客戶的好評。

因此，掌握膨脹珍珠巖的生產(chǎn)工藝和污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)，對珍珠巖預(yù)熱和膨脹過程中外排廢氣污染物采取有針對性的污染防治措施，對保護(hù)環(huán)境，進(jìn)一步加強珍珠巖加工行業(yè)污染治理，實現(xiàn)節(jié)能減排，都具有重要意義[5]。

[1]張興遼.河南省非金屬礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀及跨世紀(jì)發(fā)展主攻礦種選擇[J].非金屬礦,1996(6):38-40.

[2]張富新,謝海泉.珍珠巖尾砂資源化利用的技術(shù)條件分析[J].礦產(chǎn)綜合利用,2004(3):31-33.

[3]吳琳梅,周春暉,王凡.國內(nèi)外珍珠巖加工利用技術(shù)的對比分析和發(fā)展對策[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2012(2):7-11,23.

[4]陳隆樞.袋式除塵器[C].第三屆中國袋式除塵工程技術(shù)論壇講座文集,2006:46-60.

[5]王世香,鄒法俊，馮亞玲,等.膨脹珍珠巖生產(chǎn)工藝及廢氣治理措施研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2015(S2):350-351.

[6]馬東奎,孫可樂.膨脹珍珠巖粉塵治理及應(yīng)用[J].環(huán)境與開發(fā), 1994(2):60-261.

[7]張偉.袋式收塵器的選用和維護(hù)[J].中國水泥,2009(6):61-62.

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