水泥磨除尘器用涤纶滤袋的应用探讨

陈好，陈建文，张静云

（1.厦门中创环保科技股份有限公司，福建 厦门 361101；2.福建省袋滤材料与技术重点实验室，福建 厦门 361101；3.厦门市袋滤材料与技术重点实验室，福建 厦门 361101）

水泥作为国民经济发展的支柱产业，在发展的同时也对环境产生了极大影响[1]。随着国家对环保要求的日益严格，粉尘排放要求也不断趋严。2014 年实施的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915—2013）对水泥磨颗粒物排放限值提出了更加严格的要求：一般地区小于20mg/m3、重点地区不超10mg/m3[2]。水泥磨含尘量高达1000g/m3，粉尘具有磨蚀性和凝聚性，烟气温度为80℃—150℃。常见的水泥磨除尘系统如图1 所示，其中袋式除尘器由于具有除尘效率高（高达99.99%）、不受粉尘比电阻影响等优点，在水泥磨除尘领域具有很好的应用效果[3,4]。而滤袋作为袋式除尘器的核心部件，对袋式除尘器的除尘效果起到了决定性的作用。涤纶针刺毡具有良好的耐折、耐磨等性能，而且长期运行温度可达130℃，瞬间温度可达150℃。因此，涤纶滤袋可以满足水泥磨除尘工况要求，而且设备能保持长期稳定运行[5]。由于水泥磨除尘器设计及使用工况的差异，涤纶滤袋在使用过程中也出现了一些问题，如糊袋、高温损伤、滤袋未到使用寿命周期就出现破损、粉尘排放浓度难以达到超低排放要求等。本文以贵州某水泥厂水泥磨用破损滤袋为例，对其进行检测分析，总结滤袋失效的原因，以期为水泥磨袋式除尘器的稳定运行提供技术参考。

1 项目分析

1.1 分析测试仪器

气动电子织物强力机、电子天平、全自动透气量仪、IRAffinity-1S 傅里叶变换红外光谱仪、Phenom Pure 电子扫描显微镜、光学显微镜。

1.2 测试依据

《纺织品 非织造布试验方法 第3 部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》（GB/T 24218.3—2010）、《纺织品 机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》（GB/T 4669—2008）、《纺织品 织物透气性的测定》（GB/T 5453—1997）。

1.3 运行工况

贵州某水泥厂水泥磨袋除尘器运行工况如表1所示。该项目袋除尘器用涤纶覆膜滤袋于2018 年6 月投运，粉尘排放浓度仅为8mg/m3，可以满足小于10mg/m3的设计要求。但袋除尘器运行8 个月后，出口粉尘排放浓度为22mg/m3，超出设计值。停机检测袋除尘器情况，发现破袋数量约有200 条，破损主要集中在滤袋底部的中心位置。该水泥厂将其中1 条滤袋送至检测中心进行检测分析。

表1 袋除尘器运行工况

图1 水泥磨除尘系统图

1.4 测试结果

1.4.1 外观分析

滤袋袋底采用单层包底缝制工艺，袋底迎尘面出现多处皲裂纹路，其中有1 处长约5.5cm 的迎尘面纤维破损，另有1 处贯穿净气面约2.5cm 的破口，如图2所示。

图2 滤袋外观图

1.4.2 力学及透气性能检测

滤袋使用了8 个月后，其机械强力良好，如表2所示。结合外观分析，由于滤袋破损，净气面有大量的粉尘污染，造成载灰时的滤袋克重增大，透气量衰减。

表2 滤袋常规性能测试结果

1.4.3 材质变化分析

滤袋迎尘面、基布、净气面的主要特征吸收峰与涤纶标准谱线基本符合，如图3 所示，1712cm-1、1242cm-1、1095cm-1处为酯键（C=O）的伸缩振动峰，1408cm-1处为苯环骨架振动峰，1018cm-1处为苯环碳氢键（C-H）面内弯曲振动峰，872cm-1、723cm-1处为苯环上的碳氢键（C-H）平面外弯曲振动峰。迎尘面表面膜检测出1205cm-1、1151cm-1归属于碳氟键（C-F）的特征吸收峰。由此可知，滤袋材质为涤纶，迎尘面表面经聚四氟乙烯（PTFE）覆膜处理，未受到明显的化学腐蚀。

图3 滤袋的红外谱图

1.4.4 形貌分析

图4 为滤袋电镜图。从图4 可看出，袋身纤维较完好，而袋底大部分纤维则发生明显开裂、断裂现象，说明袋底纤维受到明显的损伤。

图4 滤袋电镜图

1.4.5 显微镜分析

滤袋从膜、迎尘面、基布到净气面侧整个横截面粉尘污染严重,可见大量的粉尘渗透在纤维层上，如图5 所示。这也是滤袋透气量降低、过滤性能衰减的主要原因。

图5 滤袋横截面图

图6 袋底双层包底设计图

2 结语

综上，该水泥厂水泥磨袋除尘器用滤袋失效原因是袋除尘器气流分布不均，造成除尘器底部位置烟尘流速偏大，含尘气流对滤袋底部冲刷严重，导致滤袋底部位置磨损而失效。如图6 所示，在未对袋除尘器进行调整进气方式、加装导流板的情况下，袋底缝制采用双层包底方式，增加一层加固层，可有效减少气流对该部位的冲刷磨损作用，该水泥厂水泥磨袋除尘器滤袋更换为上述设计滤袋后，目前运行稳定，粉尘排放浓度满足设计要求。水泥磨运行过程中滤袋失效还有过滤失效、喷吹破损、高温损伤、化学水解等多种原因，并且水泥磨袋除尘器的安全稳定运行是一个系统性的问题，应综合考虑除尘器设计、烟气条件、运行维护等因素，对滤袋设计及制作提出新的要求，方能确保除尘器安全、稳定、高效的运行。