袋式除尘器在珍珠岩行业的应用研究

肖德才，岳文锋，邢建伟(驻马店市龙山通用机械有限公司，河南 驻马店　463200)

袋式除尘器在珍珠岩行业的应用研究

肖德才，岳文锋，邢建伟
(驻马店市龙山通用机械有限公司，河南 驻马店463200)

珍珠岩是非金属矿的一种，闭孔珍珠岩在保温、隔热这一行业的使用前景广阔，本文针对闭孔珍珠岩质轻、窑炉尾气含水分大、不易收集等特点特选用袋式除尘器对其尾气进行粉尘治理，主要提出了“三状态”清灰等理念，以及使用过程中的一些经验。

袋式除尘器；闭孔珍珠岩；粉尘再附；“三状态”清灰

随着我国政府节能减排力度的加大，珍珠岩在保温、隔热行业的使用前景愈加广泛。珍珠岩分开孔和闭孔两种产品，闭孔珍珠岩是近年来才开发出来的一种新产品，由于其具有优良的保温、隔热、质轻、吸水率低、强度高等特点，逐渐受到市场的青睐。闭孔珍珠岩生产的同时不可避免地产生一些粉尘，对环境也造成了一定程度的污染。我公司从2006年开始采用袋式除尘用于珍珠岩生产过程中窑炉尾气的治理，已经积累了丰富的使用经验。

1　膨化珍珠岩简介

珍珠岩属于非金属矿的一种，它是由火山喷发的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石，因其具有珍珠裂隙结构而得名。河南信阳珍珠岩保有储量全国第一，约12 136万t，年产31.17万t[1]。本文研究的原矿采自河南信阳杨家湾一刘家冲矿区，其成分稳定，主要由火山玻璃组成，镜下可见少量透长石和石英针状雏晶。化学组成(%)为：SiO271.82、A12O312.37、Na2O30.55、K2O 4.69、CaO 0.83、Fe2O30.79、MgO 0.19、LOI 5.76[2]。

1.1闭孔珍珠岩的生产工艺及物理性质

闭孔珍珠岩生产的原理是在逐级加热的情况下，珍珠岩在受热软化过程中表面物质不断变软，粘度减小，不规则的凸凹部分在滚动过程中会不断扩张并填充覆盖副微细孔隙，形成一种玻璃质化的外壳。随着内部结合水不断蒸发，较大的气泡会冲破气泡膜吞并周围的小气泡，最终内部形成众多气泡合为一体的空心结构[3]，具有强度高、轻质、保温隔热、电绝缘性能好、颗粒均匀、吸水率低、流散性好等显著特点。

闭孔珍珠岩生产的原理是在逐级加热的情况下，珍珠岩在受热软化过程中表面物质不断变软，粘度减小，不规则的凸凹部分在滚动过程中会不断扩张并填充覆盖副微细孔隙，形成一种玻璃质化的外壳。随着内部结合水不断蒸发，较大的气泡会冲破气泡膜吞并周围的小气泡，最终内部形成众多气泡合为一体的空心结构[3]，具有强度高、轻质、保温隔热、电绝缘性能好、颗粒均匀、吸水率低、流散性好等显著特点。

1.2闭孔珍珠岩的用途

珍珠岩广泛地用于各个领域，国内外珍珠岩矿占主导地位的用途是生产膨胀珍珠岩及其制品。目前我国膨胀珍珠岩的年产量已超过400万m3，占我国保温材料年产量的5%左右，是国内使用最广泛的一类无机轻质保温材料。据有关部门统计，目前我国膨胀珍珠岩在市场上的应用比例为：建筑工程约60%、热管道保温约30%、装饰材料约10%[3]。

1.3闭孔珍珠岩的性能指标

本产品采用天燃气膨胀炉为珍珠岩隐性保护加热，矿砂不与明火焰相接触，且炉子温度自上而下分区设定，矿砂进炉后渐进受热膨胀、玻化而成，与传统开孔珍珠岩产品物理性质相比较如表1所示[2]。

表1　闭孔珍珠岩与传统开孔珍珠岩性能比较

2　珍珠岩生产工艺及尾气治理

2.1工艺流程

矿砂预热干燥—筛分—预热—高温加热—分级—进料仓—袋式除尘器[4]。

矿砂经烘干预热，即进入天燃气膨化炉内经高温膨化，膨化好的珍珠岩由风送管送入料仓，这样料仓不可避免产生正压(约100～300Pa)，料仓往外自然排放尾气时会带出一些很细很轻的微珠，(密度只有70～250kg/m3，且尾气中含有2%～3%的高温水蒸汽)。排放的尾气先由多管旋风除尘器进行预除尘和降温后，一些更细更轻的微珠再进入袋式除尘器进行二级除尘，处理后的尾气达标后对空排放。

2.2尾气治理

根据珍珠岩含尘废气烟温高、预热废气湿度大的特点及旋风除尘器、袋式除尘器的收尘影响因素[7]，采用“旋风除尘器+袋式除尘器”的综合治理模式来解决预热炉尾气的粉尘污染问题。

3　袋式除尘器的特点、原理及运行效果

3.1袋式除尘器特点

由于闭孔珍珠岩比重很小，如果采用常规的“双状态”清灰，提升阀关闭的时间很短(只有短短的4～5秒的时间)，没有足够的沉降时间，一旦除尘器由清灰状态转入过滤状态，在负压的作用下，就很容易造成粉尘再附现象。经过对以往除尘器的观察，发现对滤袋上吸附的5μm以下的微细尘粒根本就无法清掉，久而久之，除尘器的阻力将会越来越大，进而造成过滤失效[4]。有些采用双状态清灰的袋式除尘器，只能采用停机进行清灰，这样无疑会导致窑炉和料仓的工况产生波动，影响正常生产。

为此，我公司针对珍珠岩行业对袋式除尘器采取了以下几点改进：

(1) “三状态”清灰。

推出了“三状态”清灰的袋式除尘器，即在清灰—过滤状态中又加上了“沉降”状态，即：清灰—沉降—过滤“三状态”，并且有意延长了沉降时间，让5μm以下的微细尘粒也有充分的沉降时间，提高了滤袋的清灰效率。

(2) 各气室和沉降灰斗完全隔离，各自独立。

由于5μm以下的微细尘粒非常轻，沉降速度只有0.2～0.3m/s，如果只单纯的增加沉降状态，不与相邻气室、灰斗完全隔离，一旦回到过滤状态，还未来得及沉降的灰尘又会被吸附到相邻气室的滤袋上，仍然无法起到彻底清灰的作用。为此，我们将每个净气室、袋室和灰斗作为一个独立的过滤单元，与相邻的过滤单元隔离开来(加工制造时严格保证每个过滤单元的气密性)。进风口和出风口分别由提升阀进行同步控制：过滤时同步打开，清灰时同步关闭并且持续5～10min作为沉降时间，从而达到彻底清灰的目的。

(3) 防腐蚀，耐高温。

由于料仓尾气中含有一部分水蒸汽，加上温度较高(约140～160℃)，一旦料仓接近满仓或膨化炉缺料干烧时，即使经过旋风筒的降温，进入袋式除尘器的气体温度也可能超过130℃，因此防止滤袋结露和烧坏就成了必需解决的问题。

为此，我公司采取了在除尘器外做保温的措施，并且把各个检查口做成双层密封，密封条采用耐高温硅橡胶条，使漏风率控制在1%以内。

(4) 对过滤系统的智能保护。

本收尘器采用PLC对收尘器的运行进行智能控制，收尘器的进风口装有温度感应器和冷风阀，如遇生产异常(膨胀炉突然断料，料仓满仓)，进风口的温度一旦超过设定温度，在PLC的控制下气动冷风阀会及时打开，此时外界冷风的混入使含尘气体迅速降温以保护滤袋。

(5) 骨架的防腐处理。

由于高温加上湿热的环境，骨架的镀锌处理已无法满足使用要求，为此我公司采用了耐高温、耐腐蚀的有机硅涂料对骨架进行处理，且骨架环筋使用的是内八角形式，有效的避免了骨架因锈蚀而与滤袋粘连的现象。经过这样的改进，使用时间最长的除尘器已有一年有余，检修时骨架仍然可以顺利的抽出。

(6) 采用耐高温滤袋。

滤袋采用耐水解、耐高温的的滤料，如氟美斯、玻纤覆膜等，防止滤袋水解和高温烫坏，增加滤袋的使用寿命。

3.2袋式除尘原理

袋式除尘运行原理示意图如下图所示。

除尘器除尘原理示意图

技术参数为：处理风量：7 776m3/h，总过滤面积：144m2，净过滤面积：108m2，净过滤风速：1.2m/min，收尘器阻力：＜1 500Pa，入口浓度：＜200g/Nm3，出口浓度：＜50mg/Nm3，入口温度：＜120℃，工作压力：0.5～0.7MPa，耗气量：0.37Nm3/min。

如图，在负压的作用下，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗。含有较细小粉尘的气体在通过滤袋时，粉尘被滤袋阻留，使气体得到净化。净化后的洁净气体由出风口排入大气。

3.3袋式除尘器的运行效果

成品仓采用“多管旋风除尘器+耐高温袋式除尘器”进行综合治理后，根据投运后近三个月的跟踪监测，其除尘效果见表2。

表2　袋式除尘器除尘效果

由表2可以看出，经治理后的外排废气完全满足GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》的二级标准(50mg/m3)。证明袋式除尘器完全可以在轻质粉尘、高温高湿工况下正常运行。

4　小结

经过改进的PPC型气箱脉冲袋式除尘器已成功用在包括河南信阳、河南罗山、江苏昆山、四川成都和重庆等地区，经过当地环保局的多次监测，其排放浓度一直低于50mg/m3，设备相对主机的运转率也达到了99%，运行阻力一直低于1 200Pa，使用效果良好，受到了客户的好评。

因此，掌握膨胀珍珠岩的生产工艺和污染物产生环节，对珍珠岩预热和膨胀过程中外排废气污染物采取有针对性的污染防治措施，对保护环境，进一步加强珍珠岩加工行业污染治理，实现节能减排，都具有重要意义[5]。

[1]张兴辽.河南省非金属矿产资源现状及跨世纪发展主攻矿种选择[J].非金属矿,1996(6):38-40.

[2]张富新,谢海泉.珍珠岩尾砂资源化利用的技术条件分析[J].矿产综合利用,2004(3):31-33.

[3]吴琳梅,周春晖,王凡.国内外珍珠岩加工利用技术的对比分析和发展对策[J].中国非金属矿工业导刊,2012(2):7-11,23.

[4]陈隆枢.袋式除尘器[C].第三届中国袋式除尘工程技术论坛讲座文集,2006:46-60.

[5]王世香,邹法俊，冯亚玲,等.膨胀珍珠岩生产工艺及废气治理措施研究[J].环境科学与技术,2015(S2):350-351.

[6]马东奎,孙可乐.膨胀珍珠岩粉尘治理及应用[J].环境与开发, 1994(2):60-261.

[7]张伟.袋式收尘器的选用和维护[J].中国水泥,2009(6):61-62.

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