水泥工業中最新的袋收塵技術
引言
布袋收塵器是目前最常用的收塵系統，種類極為廣泛。根據濾袋幾何形狀的不同，收塵器有袋式收塵器、扁袋式收塵器、卷筒式收塵器和多孔盤狀收塵器等。壓縮空氣脈沖噴射式布袋收塵器是目前水泥工業中主要采用的類型。布袋收塵器的主要優點是：即使在過程參數波動的情況下，其仍可保持不變的高效除塵效率。這使其特別適用于煅燒窯、熟料冷卻機及水泥磨的“起動”和“停機”階段。
1參數和設計標準
收塵器參數的設定取決于其不同的應用場合。其設定值會隨氣體容積流量、溫度范圍、氣體組成及顆粒含量等變化而有所不同。然而盡管如此，袋式收塵器設計的一般特征參數是由收塵器生產商及許多水泥廠商基于其實踐經驗開發出來的，且這些參數必須不斷加以修正以適應當前最先進的技術水平。
有關主要參數如下：
氣布比
氣布比（ACR）為每分種每平米有效過濾面積，以m3計的單位容積流量，其值等于平均濾袋的入口速度，以m/min表示。
窯/生料磨、水泥磨和煤磨、旁路及一般熟料冷卻機作業中，其收塵的氣布比一般為1.0m3(m2·min)。
在對水泥料倉、輸送帶及原料預處理的二次除塵系統中，其氣布比可達到2m3(m2·min)。
“罐速”
近年來，“罐速”一詞常用在各種產品說明中，用來表征過濾袋組入口處過濾袋間的平均流速。氣體可從“罐”的下部、或側面和下部進入，這主要取決于原設計，其宗旨是讓氣流從多個渠道進入。
本項參數設定目的是確保各袋間有充足的開放橫截面，以避免袋間的磨蝕和接觸。其標準值是1.0m/sec。
袋長
袋長對收塵器設備的占地面積有很大的影響，其原因是當較長的過濾袋用于同樣的過濾面積時，收塵器的外形會是短或窄。然而沿著整個袋長必須達到足夠的清潔，其必然需要按袋準確地定制清袋系統。
一般工藝過程收塵器中的袋長為6.0。而低壓清袋系統中，袋長可放寬到8.0m。只在煤磨后的裝置中，袋長可限定在4.5m。
2各設計參數的相互影響
布袋收塵器必需的表面積由氣布比決定。較高的氣布比會造成收塵器表面積的縮小，并且它也決定收塵器裝置的整體規格大小。同時也使清袋系統的組分（例如，膜片閥和支撐架等）在規格上減小。較高的氣布比使整個收塵系統變得緊湊、同時成本也較低。然而氣布比大于1.0的收塵系統，其基本前提下是必須要有一個功能極好的清袋系統。較差的清袋系統只有通過提高清袋頻率和壓力才能增大氣布比。正是清袋頻率和壓力這兩個主要參數決定著昂貴的過濾袋材料的化學磨損性。尤其是，較高的氣布比會引起收塵室流體阻力及壓力損失的增大。
總體上講，通過收塵器的壓力差主要由以下幾種因素構成：含塵風管的壓力損失、流入收塵室氣體的壓力損失、穿過過濾袋（包括噴嘴管）的壓力損失，以及清潔室中的壓力損失。其中，穿過濾袋的壓力損失占的比例最大，過濾材料的基本壓力損失隨時間的推移會有微小的增加，這是由于超細粉塵會不可逆地嵌入過濾材料中。較高的壓力差必然需要較大的風機的額定功率。從設備操作者的觀點來說，當然最希望能夠保持盡可能低的壓力差。若能確保收塵裝置內低的過濾壓力差，就可設計出具有較低總壓頭驅動額定功率的風機。
例如，在一個收塵系統中，風機的能量消耗占其整個運行費用的60%左右。運行成本中第二大組成是濾袋，濾袋的使用壽命對整個成本構成影響很大，尤其是成本昂貴的熱氣流過濾袋的應用在不斷增加。此外，第三大運行耗費是壓縮空氣的費用也不容低估。
3清袋系統
袋式收塵器的清袋系統對整個收塵器裝置運行的可靠性及運行費用具有決定性的作用。當含塵空氣穿過濾袋，根據物料類型的不同在濾袋上會形成一個塵“餅”。因此，濾袋必須定時進行清理，清除掉其上沉積的粉塵，否則，其過濾阻力會不斷增大。在脈沖噴射式清袋系統中，收塵器中多排過濾袋逐排（在線）或逐室（離線）地進行清潔。清袋工作主要是由同含塵氣流方向相反注入過濾袋的壓縮空氣來完成的。專用閥能夠非常精確地控制壓縮空氣的脈動。沉積在濾袋表面的粉塵由脈動的壓縮空氣吹落并落入收塵器的下部。
目前，在收塵器市場上有高壓/小容積（HPLV）和低壓/大容積（LPLV）兩種不同的概念在競爭。HPLV因其較低的壓縮空氣消耗量備受關注。在清袋操作環節中，較高的加速和減速力必然導致塵餅的散落。高清袋壓力（3-6bar）又對過濾袋的使用壽命有不利的影響。在LPLV系統的情況下，是在較低的清袋壓力（＜3bar＝？和較高的壓縮空氣流量下進行濾袋清理的。因此，能減少對過濾袋的破壞性清潔，延長過濾袋的服務壽命。然而，這會造成較大的壓縮空氣消耗量，且這只出現在一定的氣布比限度內。當清灰質量不夠高時，只能通過增加清袋壓力和清袋頻率的方式得以改善。
以上設計參數間的相互影響表明，為了使收塵器系統達到最佳的性價比，應做到盡可能大的氣布比、盡可能低的壓力差及盡可能低的清袋壓力。
3.1 具有高壓和低壓清袋系統的布袋收塵器
在過去幾年中，現已成功開發了一系列布袋收塵器。這些收塵器從廣泛的應用范圍及適應特殊目的的類型來看，它們能夠被最佳地采用、最佳地解決個性化的需要。
3.2 IMPULS清袋系統
在此清袋系統中，壓縮空氣在零點幾秒的時間內流經膜片閥進入噴射管。產生的壓力波會以超聲速經由噴射管進入清潔氣體室然后膨脹進入噴射器。此過程中，由一次壓縮空氣形成的脈沖開放的噴射氣流在其到噴射器的過程中帶入周邊的清潔空氣（一次和二次風）。兩股氣流通過脈沖交換在噴射器中混合，同時發生增壓，導致兩股氣流的熱交換。幾十年的實踐經驗表明，這套收塵器清袋系統具有以下幾方面的優點：高運行可靠性和系統穩定性、低壓縮空氣消耗量、低能量輸入、在困難的運行條件下IMPULS清袋系統具有高可靠性、全自動化運行、無活動部件，因此幾乎沒有任何磨損、維修保養簡便、由于二次空氣含量高，在露點以下不會出現露珠，過濾袋使用壽命長等。
3.3 RJMC（能量最小化原理）技術
本項技術的主要目的包括以下幾個方面：優化運行費用、減小過濾系統的壓力損失、使清袋壓力最小化、降低清袋頻率，同時減小能源消耗、延長過濾袋的服務壽命等。其設計理念主要圍繞以下幾點展開，即大袋長、氣布比大大高于1.0 m3(m2·min)及處理粉塵量達到800g/Bm3。
本項技術最突出的一個目標是通過增大氣布比減小投資成本，這意味著較小的收塵器表面積和清袋系統，另外降低整個收塵器的總體積及建造收塵系統基礎、鋼結構、平臺及回收部件等的花費和復雜性。此外，改進系統在運轉率、粉塵和噪音排放等方面的性能也是開發研究目標。
RJMC是一種基于低壓脈沖噴射原理的清袋工藝，它既可在低罐壓條件下，又可在小容積壓縮空氣條件下發揮作用，因此這一系統被稱為“低壓/小容積（LPLV）”清袋系統。由于無流動狀態存在，壓縮空氣脈沖只需輕微振動濾袋，塵餅即以團塊形式從濾袋上垂直滑落下來，而不是被加快離開過濾袋。即使在很低的壓力差下，該清袋系統仍能高效徹底地發揮功能。低罐壓意味著，由于加速和減速力非常低，濾袋可以非常柔和、較小損傷的條件下進行清理。在整個清袋操作中，同其它類型低壓清袋系統相比， RJMC系統的特點是具有穩定和不變的過濾壓差，因此，整個系統的壓力波動降到最小。
RJMC系統的優點
為了評估各種用于窯廢氣除塵的收塵系統，本文選用的裝置參數如下：容積流量660,000 B（？）m3/ H的含塵空氣，固體顆粒含量為50mg/ Bm3 ，溫度為240℃。當顆粒含量大于20 mg/ Bm3 時，選用靜電收塵器為優，在某些情況下還需冷卻或調質。對一些新水泥廠顆粒含量的限制為小于20 mg/ Bm3 ，選用袋式收塵器，其中RJMC收塵器由于它具有最低的運行費用及綜合優勢而正成為決定性的發展趨勢。
RJMC收塵系統的優點簡述如下：
綜合了反吹與脈沖噴射收塵器的優點
低壓力差和低風機能耗
壓縮空氣量顯著減少
清袋壓力（1-3bar）低使過濾袋的使用壽命延長
可使用長達8m的過濾袋
設備基礎面積和收塵器體積小
恒定的高分離效率
無CO問題
極低的顆粒和噪音排放
近幾年來所取得的實踐經驗及目前的測試結果均證明了RJMC技術的高效性，同時也表明該技術明顯優于傳統的脈噴式及反吹式系統。RJMC技術節省的費用實際超過了預期的潛能。若嚴格限制初始條件，RJMC收塵器運行費用要低于靜電收塵器。
隨著在運用RJMC技術進行一系列試驗及在自己的中試廠試驗8m長過濾袋取得成功的結果，現在已經有了從生產實踐中取得的最新的測試數據，它們充分證實了預期的效果。表1列出了來自阿拉伯聯合酋長國Fujairah水泥工業公司的收塵系統測試數據。
表1 設備的技術操作數據
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將設計數據與前實際運行方式所測得的數據進行對比顯示，其氣布比已從1.20增大到1.42 m3(m2·min), 因此,目前每小時處理廢氣量比原來增加了20%。這個從實踐所取得的例子無可爭辯地證實即使采用8m長的過濾袋和只有2.5bar無破壞性清袋壓力，RJMC技術仍是可靠和高性價比的操作方法。氣布比為1.5的目標也即將達到。與市場上其它收塵系統相比，8m長袋RJMC袋式收塵器小于 10mg/B m3的殘余顆粒含量及緊湊的體積是無以倫比的。
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