關于機立窯水泥煙塵治理的思考
一、 機立窯水泥煙塵治理是一項長期而艱巨的任務
時下談起水泥立窯大部分人會立即聯想到“滾滾煙塵”和“夕陽工業”這兩個詞，因而機立窯“短命論”、“近期淘汰論”一時大行其道。機械化立窯水泥生產線當真會在近幾年內退出歷史舞臺嗎？筆者認為“此論言之過早”，至少在最近10-20年內會有生命力。
“ 立窯”其實是中國特色的水泥生產設備，因為其設備簡單、投資省、建設周期短、收效快的特點，在上個世紀下半葉得到了迅猛發展，幾乎是遍地開花，目前僅省內就有近千家生產線之多。特別是邊遠山區和貧困石灰巖地區，幾乎成為當地的經濟產業支柱和就業保障。可見“立窯”具有深厚的經濟和社會基礎，不可能短時間人為地消失。但是，由于“立窯”自身的低品質高耗能和對環境污染大等因素，又注定了“立窯”必然是一個經濟發展的過渡時期產物。
目前的立窯水泥行業還存在另外兩個與環保治理有關的重要特征：一是所有權大部分屬于國有所有或集體，但經營權大部分已承包給個體，只有少部分任屬于國有或集體經營，占大多數的個體經營者承包期一般3-5年，所以承包者又處于競爭和更換狀態。這樣一來長期的環保治理事業和短期的承包經營行為產生巨大的矛盾，直接結果是大多數承包者產生了“應付了事”的觀點，并將此觀念付諸實際。二是水泥市場近年來一直低迷，水泥又屬重貨物，受運輸費用制約，利潤半徑距離本來就小，這樣一來，高昂的環保治理費用，自然給立窯水泥行業帶來一定的經濟負擔，這是短期承包者所無法忍受的，直接的后果就是“不檢查不開機”。這種“被動開機”行為大行其道。
因此，在近10-20年內機立窯水泥煙塵治理將是一項艱巨的任務其內在的因素應引起環保部門的高度重視。
二、 機立窯水泥煙塵治理現狀
1． 從數量上看，經過2000年“一控雙達標”和近二年“回頭看”的整治，全省立窯水泥煙塵治理基本都上了措施和設備，少數立窯還沒有上措施和設備，主要分布在邊遠山區。
2． 從治理措施的方法看，可以歸納為以下五大措施十種方法：
（1） 布袋除塵器：依據布袋過濾面積可分為大布袋和小布袋；依據清灰方式可分為反吹風型和低壓脈沖型。
（2） 靜電除塵器（指立式）：依據收塵板面積可分為大靜電和小靜電；依據收塵板結構可分為管立式和掛壁式。
（3） 濕法除塵器：可分為水噴淋式、水噴淋加介質過濾組合式等多種方式。
（4） 濕法和靜電組合式除塵器：可分為濕法靜電除塵器和水噴淋靜電二極除塵器。
（5） 超聲波和濕法組合式除塵器。
3． 從治理設備質量和技術上分析：
上述五大措施十余種方法中，只有大布袋和大靜電二種方法能夠達到環保治理和發展的雙要求，其余的措施和方法不是設計質量上靠不住就是不適應環保發展的新要求。例如，小布袋和小靜電除塵器，首先從設計上就存在嚴重的缺陷，其設計處理廢氣量不留余地，更有甚者達不到所需處理廢氣量的要求，根本無法適應溫度、濕度、粉塵濃度均變化無常的立窯煙氣，常常是開機不到幾個小時，就無法正常運行，根本談不上正常使用。其次這種除塵器伴隨著設計粗糙、質量十分低劣，不到一年甚至半年已經腐蝕或損壞得差不多了，又如濕法除塵器，暫且不論設備的質量如何，就設計的角度看，做不到粉塵濃度小于150mg/Nm3（GB4915-1996《水泥廠大氣污染物排放標準》）已經是比較困難，隨著環保治理要求的提高，要求粉塵排放濃度100mg/Nm3（GB44/27-2001《水泥廠大氣污染物排放標準》第一時段二級標準）就幾年是不可能做到的了。濕法和靜電組合式除塵器，由于其自身的缺陷，如濕法靜電除塵器收集下來的泥水存在泥水分離和水回收使用的問題，濕法-靜電二極靜電除塵器存在耗能大，泥水分離和水回收問題，因而不可能得到推廣使用。超聲波和濕法組合式除塵器本身除塵效率低，根本無法適應環保發展的要求。
4． 從環保意識上看，據筆者了解由于占立窯多數的個體承包者持有“應付了事” 和“不檢查不開機”的觀點，因此水泥立窯行業總的講環保意識較薄弱。這樣一種環保意識給環保治理事業帶來的后果幾乎是不堪設想的、災難性的。從以下二個方面可以看出這種后果的嚴重性。
（1） 占大比例的水泥廠立窯除塵器造型失誤。在““應付了事” 和“不檢查不開機”的意識主導下，在一控雙達標其間，大部分立窯除塵選擇投資少的小布袋、小靜電、濕法除塵、超聲波除塵器等，只有少部分立窯在環保部門強硬措施下，才選擇了大布袋和大靜電除塵器。這樣隨著時間推移，環保治理力度的加強，和環保治理要求的提高，不達標排放或假達標排放這一矛盾逐步暴露出來，許多水泥廠立窯被環保部門強令拆除，進行二次除塵設備選型和投資也時有見報，不再是什么新聞了。相信隨著時間推移，更多的矛盾會暴露出來，會有愈來愈多的水泥廠立窯除塵設備需要拆除，需要付出二次投資的代價，這樣給已是經濟不景氣的水泥立窯行業雪上加霜，也造成了極大的社會浪費。
（2） 由于在短時間內就要進行二次投資，這樣給環保治理事業帶來更大的困難。使該行業的環保治理任務更加艱巨。
5． 綜上所述，我們可以將機立窯水泥煙塵治理現狀總結如下：
（1） 已上措施設備、能正常運行、且能日常運行的立窯占少數。
（2） 還沒有上措施設備的立窯任有少數，主要在邊遠山區。
（3） 已上措施設備、無法正常運行或不適應環保治理發展要求的立窯占多數。主要是小布袋、小靜電、濕法、超聲波等除塵設備。
三、 大布袋和大靜電除塵器技術成熟的原因及技術和經濟指標對比。
所謂大布袋除塵器是相對小布袋除塵器而言，小布袋除塵器是指除塵器體型小、過濾面積小（小于或等于所需處理廢氣量要求的面積），過濾風速大的布袋除塵器。主要設計缺點是沒有調節余量，無法應付溫度、濕度、粉塵濃度變化無常的立窯廢氣，這種除塵器基本上無法正常運行。優點是投資省（38-43萬元/臺），適合畸形的市場要求。大布袋除塵器體型大，大布袋過濾面積大，一般是所需處理廢氣量要求面積的1.2-1.5倍過濾風速小。因此大布袋除塵器能夠從窯應對溫度、濕度、粉塵濃度變化無常的立窯廢氣，從而能夠正常地運行使用。但投資大（一般72-120萬元/臺）
所謂的大靜電除塵器是相對小靜電除塵器而言。小靜電除塵器是指除塵器體型小（一般高12米，截面積16-20米2），極板收塵面積小（600米2），煙氣在除塵器本體中流速大、停留時間短（6秒）的靜電除塵器。設計主要缺點是沒有調節余量，無法應對溫度、濕度、粉塵濃度變化無常的立窯廢氣；另方面施工、材質、精確度和其它配套器材十分低劣，這種除塵器基本上無法正常運行，優點是投資省（23-33萬元/臺），適合畸形的市場要求。大靜電除塵器體型大（一般高17-18米，截面積23-38米2），極板收塵面積大（1000-1800米2）,一般是所需處理廢氣量要求面積的1.2-1.8倍，煙氣在除塵器本體的流速小，停留時間長（16-24秒）。另方面施工、材質、精確度和其它配套器材十分優異。因此，大靜電除塵器能夠從窯應對溫度、濕度、粉塵濃度變化無常的立窯廢氣。從而能夠正常地運行使用。但造價高（一般48-68萬元/臺）。
下面將大布袋和大靜電除塵器主要技術和經濟指標進行對比如下：
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四、 對靜電除塵器理解誤區的原因分析
筆者認為時至今日，大多數的環保執法人員、水泥廠管理人員、甚至有些專家人員，對靜電除塵器能否成功地在機立窯水泥煙塵治理上得到應用，還是心存疑問。如2002年4月第二步期《廣東建材信息》中一篇轉載《中國建材報》的文章：《專家談：以高標準治理立窯水泥煙塵，文中談到電除塵器技術是這樣描述的“……但由于立窯煙氣具有水分大、含有大量腐蝕性氣體、粉塵比電阻變化大等特性，存在極板高溫放電現象，造成維修量大，使用壽命短，影響機立窯運轉率的提高，且不易做到全面穩定達標排放，就目前國內技術而言，建議不要選用該類除塵器用于水泥立窯煙氣除塵。”文中談到袋式除塵器又是這樣描述的：“……盡管袋式除塵器存在普遍罖認為的一次性投資大，運行費用高，其操作要求與機械化立窯先進的暗火籪燒工藝相矛盾等缺點，但就目前技術而言，袋式除塵器是機械化立窯粉塵治理唯一可靠的技術裝備。”“低成本熱源的提供，有助于解決袋式除塵器的操作要求與水泥立窯先進的暗火操作工藝相矛盾的問題”。筆者拜讀了該專家的宏論，認為該專家除了向向純國外電除塵器技術外，對國內電除塵技術發展的了解尚處于粥保中的嬰兒階段，而幻想自天而降來個“低成本熱源”簡直是幼到可笑，因為“低成本熱源”是全世界科學家追求的目標，看來布袋除塵器只能等待這個世界難題的解決。又如2002年十月第五期《廣東環保產業》中有一篇由廣東省環保產業專家委員會大氣治理組編寫的《水泥工廠的粉塵治理》的文章，其中談到高壓靜電除塵器有如下描述：“針對煙氣的特點立窯電除塵必須具有以下功能：
①良好的防腐性能；
②良好的絕緣和防閃洛性能；
③寬參數控制和跟蹤控制的高壓供電；
④陰極和陽極具有良好的振打脫灰功能。
文中雖然肯定了靜電除塵器處理立窯煙氣是可行和成功的，但心里似乎任有疑濾，所提出了34個先決條件。筆者認為寫文章的都是些大專家，尚且多有不放心之處，何況那些非專家人員心有疑問？可見電除塵在立窯水泥煙塵治理上確實存在著許多歷史原因和理解誤區。
1． 歷史原因（2000年以前）：電除塵在水泥行業是最早使用于生料磨、熟料磨和烘干機等，并取得了極大的成功。后來雖然使用于立窯尾氣，但畢竟少數，有成功有失敗，原因很多，但失敗的影響力大，成功的影響力小。總的給人以技術不成熟的感覺。
2．近年市場因素（2000年以來）：由于占立窯多數的承包者在2000年一控雙達標期間，持“應付了事”和“不檢查不開機”觀點，形成了一個逆合了個體承包者只求省錢和應付過關需求的畸形市場，使明知技術不過關的小靜電除塵器卻在環保市場上大行其道的奇怪現象。而這些承包小靜電除塵器的廠家，基本上是無技術、無經驗無設計證書的三無廠家，更有甚者，無營業執照的個人也能占得一定的市場，甚至很受個體承包者的歡迎。筆者考慮了省內各地的立窯，發現這些小靜電除塵器設計和制造得十分可笑，舉幾個例子來說明一下。例子（1）：某地區φ3.0m機立窯使用小靜電除塵器，該除塵器高不足10米，收塵本體高不足6米，截面積約15米2，極板結構采用掛壁式，筆者計算了一下收塵極板面積約324米2，大概只能適應于 16000m3/h的廢氣量，卻使用在有50000 m3/h左右廢氣量的立窯上，可見其袖珍和縮水程度了。例子（2）：某地區立窯小靜電除塵器絕緣子采用露天懸掛式，水泥廠長不知原理埋怨一遇到雨天就無法開機。例子（3）：某地區立窯小靜電除塵器振打采用偏心輪振打，但陽極板卻和外框架緊閉相連，振打時聲振如雷，樓層抖動，極板上灰卻打不下來。例子（4）：某地區立窯小靜電除塵器陰極、陽極、外殼板均采用1-2mm的鐵板，鐵板也未進行任何防腐處理，不到半年是時間，里外基本腐蝕破爛……等等。這些廠家和個人，極大程度地敗壞了靜電除塵器在立窯使用的聲譽。
3． 水泥廠家原因：大部分水泥廠家由于對環保治理的不重視，因此對使用管理更加不重視，基本上只使用不管理維護。由于管理使用不善，造成靜電除塵器在立窯煙氣治理上使用得不理想，常常處于停停打打局面，這也是造成誤解原因之一。
五、靜電除塵器在立窯水泥煙塵治理上的成功實例簡介
我公司最早于1996年在海南省白沙縣白沙水泥廠設計制作了第一臺機立窯FSD型靜電除塵器，該除塵器至今性能良好，能夠穩定運行。2001年在韶關市仁化水泥一廠、新豐萬豐水泥廠、翁源縣水泥廠設計制作三臺機立窯FSD-23型管立式靜電除塵器，其中翁源縣水泥廠φ2.7m機立窯FSD-23型管立式靜電除塵器榮獲2002年廣東省優秀示范工程稱號，這是多年來廣東省水泥立窯行業唯一獲得省環保優秀示范工程榮譽的立窯設備。2002年在韶關市黃崗水泥廠同時設計制作了二臺FSD-30型靜電除塵器，該型號立窯靜電除塵器是我公司第二代產品，具有比第一代FSD-23型靜電除塵器更強大的處理立窯煙氣容量（最大處理煙氣能力：75000m3/h），更長的使用壽命（≥8年）更穩定可靠的高壓電源供給，并確保半明火工況能達標排放。因此，操作更方便、運行更穩定可靠、效果更加理想(≤80 mg/Nm3)。目前我公司已經研制出第三代FSD-38型立窯除塵器，該型號靜電除塵器功能比第二代FSD-30型功能更強大，（最大處理立窯煙氣容量 9000 m3/h）解決了振打二次揚塵問題，可使粉塵排放濃度達到≤50mg/Nm3，并且確保窯面正常操作時出現的半明火和明火工況都能達標排放。
我公司設計制作的FSD型立窯管立式靜電除塵器歷經了7年時間磨練，現已有FSD-23、30、38型三代產品。已完全能夠可靠穩妥的解決立窯煙氣除塵問題。并且具有造價低（48、58、68萬元/臺），相對大布袋而言，運行維護費用低（1-2元/噸水泥），能給水泥廠帶來環保治理純經濟效益的優點（參見……），最具重要的是，適應目前迅猛發展的先進的立窯超低溫（50-70℃）深暗火煅燒工藝，并且在這種工況下獲得更好的收塵效果。
六、述五點闡述，筆者認為機立窯水泥煙塵治理現狀雖然不盡人意，任務長期而艱巨，但要做好這項環保事業也并非十分困難。筆者認為只要從以下6個方面入手，就可以形成一個：①立窯環保治理事業得到保障；②水泥廠家獲得效益；③環保治理專業信譽廠家獲得發展壯大，這樣一個三贏的大好局面。
1． 加強環保治理的宣傳力度，讓水泥企業、承包者徹底明白環保治理不是走過場，應付了事一定要吃苦頭。
靜電除塵器 2． 加強對水泥廠環保管理力度。
3． 加強環保市場管理，打擊李鬼，維護信譽廠家利益。
4．在加強環保治理宣傳和管理力度同時，應主動幫助水泥廠家進行設備選型，把好選型關。筆者認為大部分水泥廠家對除塵設備不了解或了解不夠，這也是造成選型失誤的主要原因之一，因此環保部門幫助廠家了解、認識除塵設備和廠家，是一項十分必要和重要的工作。以免水泥廠家造成二次甚至三次投資失誤，造成社會浪費。
5． 指導性建立環保設備運營市場，讓專業環保設備廠家有償幫助水泥廠對除塵設備進行日常檢修、維護和管理。這樣第一可以克服水泥廠對專業技術人員不足的缺陷，確保除塵設備長期正常運行減少不必要的損失；第二有利于環保執法部門非監督管理；第三有利于專業廠家發揮特長和獲得運營利潤。
6． 環保執法部門可以通過開現場監覽會等方式樹立典型范例，大力推廣先進的靜電除塵技術，讓水泥廠、承包者明白立窯水泥煙塵環保治理是一項有利可圖的事業，這樣水泥廠、承包者就會棄下有的“應付了事”“不檢查不開機”等陳舊觀點，積極主動加入立窯水泥煙塵治理事業，形成一個大好局面。
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