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GORE®覆膜滤料在水泥磨收尘器中的应用优势
摘要：本文针对当前水泥磨收尘器中常见的问题，对比分析普通非覆膜滤料与覆膜滤料的过滤机理，分析出覆膜滤料用于水泥磨收尘器中的诸多应用优势，以及在节能方面的特点。同时结合多个应用案例，加以具体分析。
关键词：水泥磨，除尘，普通滤料，深层过滤，覆膜滤料，表面过滤，ePTFE薄膜，过滤机理，压差，能耗，排放，使用寿命，经济效益
一 水泥磨收尘器常见的问题
随着国家对节能减排工作的日益重视，水泥粉磨系统的节能问题则凸显了其重要性。对于水泥磨收尘器，目前国内厂家由于设备、资金、技术及认识等多方面的原因，大部分仍然采用非覆膜的普通滤料过滤技术，通常其所存在的问题主要有以下几方面：
1)运行阻力大：阻力通常是水泥磨收尘器所困扰的问题，经常导致系统相关的其它问题连锁发生。严重的会引起产量降低，甚至停机。
- 运行阻力一方面来自于收尘器结构的密封性能能，如果漏风明显，导致磨机风量不能满足生产的需求，因此需要调节引风机至更高的风量，相应则产生更高的压差。
- 另一方面，也是主要方面，运行阻力来自于滤料本身，对于普通滤料，由于纤维间孔隙较大，粉尘很容易渗入滤料深层，渗入滤料深层的粉尘则很难被清灰，随着时间的推移逐渐将滤料的孔隙堵死，导致滤料的透气率大幅下降，运行阻力则明显上升。
- 用于清灰的压缩空气如果湿度较大，喷吹到滤袋上后，由于滤料的深层渗入了大量的粉尘，而且水泥具有极强的水硬性，这样极易生产“板结”现象，导致滤袋的透气率下降。
2)系统能耗高：由于运行阻力大，直接导致风机的能耗加大，更严重的是由于系统风量不能满足生产的需求，导致磨机的产量降低，吨水泥的电耗急剧上升。
3)粉尘排放高：对于普通滤料，随着粉尘渗入滤料的深层，在高阻力的作用下，一部分粉尘则穿透滤料进入净气室，一方面造成了产品的浪费，另一方面，穿透滤料的粉尘则直接排入大气，导致粉尘排放超标。
4)滤袋寿命短：采用普通滤料，粉尘很容易粘附并造成板结，清灰难度大，常常需要一定程度的加大清灰压力和频率。尤其是在阻力逐步上升后，为了满足生产的需要，增加频繁的清灰，这样使得滤料的过滤周期越来越短，最终系统无法运行，需要早早的更换滤料。
二 两种过滤机理的比较
2.1 深层过滤和表面过滤
前面所述的非覆膜普通滤料，现在许多厂家仍在使用，属于“深层过滤”。所谓“深层过滤”是指最初接触滤料的粉尘一部分滞留在滤料表面，形成一层“初始粉饼”使滤料孔隙减少而提高过滤效率。“深层过滤”就是利用这层“初始粉饼”层以实现有效的粉尘过滤/捕集的过程。随着过滤的进行，粉尘会顺气流压力不断渗入滤料，导致运行阻力不断上升，系统处理风量下降，能耗增加，并使得滤袋工作寿命大大缩短。渗入普通滤料的的粉尘，在高压差的作用下，逐渐穿透滤料，而造成微粉的流失，以及排放的不断上升。
早在35年前，由美国戈尔公司研制发明的GORE 覆膜滤料有效的解决了普通滤料所存在的问题，该滤料的过滤表面复合了一层用“膨体”专利技术制成的多微孔、极光滑的膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜。见下图一。
图一 GORE覆膜滤料的显微结构
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜的纤维组织极为细密，使含尘气体经过滤料后的粉尘排放量接近于零；另外膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜本身具有不粘灰、憎水和化学性能稳定等特点，使薄膜滤料具有了极佳的清灰性能，能使过滤阻力始终能保持在很低的水平，使处理气流量始终保持在较高的水平，从而实现袋式除尘器的“表面过滤”。过滤方式比较见图二。
图二过滤方式对比
2.2表面过滤在水泥磨收尘器上的应用特点
运行阻力低，处理气流量大，可降低系统能耗，有效节能。见下图三
图三 滤料性能比较
相对于当前大部分仍使用普通滤料的水泥磨收尘器，其运行阻力大的几方面原因来做个比较。覆膜滤料的粉尘不会渗入滤料内部，不会造成滤料的堵死，滤料深层完全没有粉尘，对于湿度较大的清灰压缩空气，也不会导致滤袋“板结”。因此过滤压降可以始终保持在较低的水平，对于采用了O-Sepa等高效选粉机的现代粉磨工艺系统，低阻力意味着更高的选粉效率。在滤袋阻力成为产量瓶颈的情况下。采用戈尔覆膜滤料可使系统风量大大提高，从而提高了水泥磨的台时产量，降低了吨水泥的能耗。按使用GORE貌薄膜滤料对比普通滤料，系统风量通常可提高20%以上。
覆膜滤料由于其薄膜的致密性，使得粉尘排放几乎接近于零。这些都充分实现了节能减排的效果。覆膜滤料表面光滑易清灰，以及阻力低的特性在节约清灰压缩空气能耗的同时，也极大程度的保证了其很长的使用寿命的。
三应用案例介绍
3.1 GORE覆膜滤料在河北某水泥磨收尘器上的应用
该公司拥有的一条日产5000吨的新型现代化水泥生产线，配有两套水泥粉磨系统，其中水泥磨采用了先进的水泥滚压机结合回转球磨机，配有新型O-Sepa水泥高效选粉器。
水泥生产线在投产经过一年多的时间的使用，随着系统产量的提高，我们发现水泥粉磨收尘器的阻力过大，收尘器系统阻力平均在2600Pa以上，水泥粉磨系统的高效性能得不到发挥，水泥生产能力一直不能提高，而耗电量也降不下来，造成每吨水泥的电耗居高不下。经过检查发现收尘器所安装的普通涤纶针刺毡滤袋有严重堵塞的问题，滤袋已经被粉尘渗透，而且粉尘板结严重，造成了滤袋透气率下降，阻力高，从而影响了产量。维护人员采取了各种方法进行清灰，比如提高清灰强度和清灰次数，甚至采用了人工清扫滤袋的方式，但也没有明显改观，而且首批滤袋在使用了一年多的时间后，开始发生破损，经常出现排放超标的问题。
于是在2007年4月更换成戈尔覆膜滤袋，到现在已经稳定运行了超过2年的时间，取得了令人满意的效果。在更换了戈尔覆膜滤袋后，系统阻力下降至1600Pa左右，直接经济效益达168万元， 这还未包括因为滤袋使用寿命延长而减少的停机、维护等费用。相比原来，使用了戈尔覆膜滤袋后的年运行费用可节约135.3万元。所以看似初始投入较高，但实际上使用不到一年，光电费节约（或者说是增产的价值）就已经收回了投资。使用了不同的滤袋后的运行经济效益的比较见下表。
表一水泥粉磨系统经济效益分析
|
项 目 |
原使用条件 |
改进后使用条件 |
|
|
处 理 风 量 |
Am3/hr |
180,000 |
180,000 |
|
气 体 温 度 |
℃ |
< 120 (露点以上) |
< 120 (露点以上) |
|
入 口 含 尘 浓 度 |
g/Nm3 |
700~1000 |
700~1000 |
|
出 口 含 尘 浓 度 |
mg/Nm3 |
50 |
< 20 |
|
过 滤 风 速 |
m/min |
1.06 ( 全 运 行 ) 1.12 (一室清灰) |
1.06 ( 全 运 行 ) 1.12 (一室清灰) |
|
滤 料 材 质 |
|
国产普通滤袋 |
GORE薄膜/重磅聚酯毡 |
|
滤 袋 规 格 |
mm |
130*3060 |
130*3060 |
|
滤 袋 数 量 |
条 |
2304(18个分隔室) |
2304(18个分隔室) |
|
运行费用比较 |
|||
|
滤袋使用寿命 |
年 |
1.5 |
>3 (估计5年) |
|
过 滤 压 差 |
Pa |
2600 |
|
|
定速风机风量提高 |
|
-- |
20％ |
|
水泥磨机年产量 |
万吨 |
71.28 |
79.83 |
|
水泥平均耗电量下降 |
度/吨 |
-- |
4.4 |
|
年节约电量 |
度 |
-- |
3’512’520 |
|
1. 电耗增加费用 |
万元/年 |
168 |
-- |
|
2.更换滤袋增加费用 |
万元/年 |
-- |
32.7（按3年计算） |
|
小计（1+2） |
万元/年 |
168 |
32.7 |
|
年节约运行费用 |
万元/年 |
-- |
135.3 |
3.2 北京某水泥厂水泥粉磨收尘器技术改造
该水泥厂水泥粉磨工艺系统采用了先进的水泥滚压机结合回转球磨机、新型O-Sepa水泥高效选粉器，该线经过投产一年多的使用，发现水泥粉磨收尘器的阻力过大，且无论怎么调整清灰程序，收尘器系统阻力平均还是高达2700 Pa。由此造成不能发挥该现代化水泥粉磨系统的高效性能，降低了水泥生产能力。该收尘器系统阻力的设计使用范围应为1500-1800Pa。为了充分发挥该系统的高效性能，该公司决定将原国产普通滤料更换为GORE®覆膜滤料。更换后其收尘器系统阻力则直接降至1600Pa，实测风量比原来提高25％，水泥台时产量提高15％，年节约电费80余万元。
表二水泥磨收尘器运行参数
|
项 目 |
原使用条件 |
改进后使用条件 |
|
|
处 理 风 量 |
Am3/hr |
134,600 |
134,600 |
|
气 体 温 度 |
℃ |
60~90 |
60~90 |
|
入 口 含 尘 浓 度 |
g/Nm3 |
700~1000 |
700~1000 |
|
出 口 含 尘 浓 度 |
mg/Nm3 |
50 |
< 20（实测为4.3） |
|
过 滤 面 积 |
m2 |
5646 |
5646 |
|
过 滤 风 速 |
m/min |
1.17 ( 全 运 行 ) 1.3 (一室清灰) |
1.17 ( 全 运 行 ) 1.3 (一室清灰) |
|
滤 料 材 质 |
|
国产普通滤袋 |
GORE薄膜/重磅聚酯毡 |
|
滤 袋 规 格 |
mm |
130*3060 |
130*3060 |
|
滤 袋 数 量 |
条 |
1536(12个分隔室) |
1536(12个分隔室) |
|
滤袋使用寿命 |
年 |
1 |
3.5 |
|
过 滤 压 差 |
Pa |
2700 |
1600 |
3.3 辽宁某矿渣粉磨系统收尘器使用GORE覆膜滤料
该公司拥有的一条矿渣粉磨生产线自运行以来，收尘器系统在使用不到3个月，阻力就直线上升，严重的制约了其磨机的生产能力。经检查发现，滤袋出现了板结堵死现象，滤袋的透气性非常底。为了尽力满足生产需要，系统的清灰压力和频率都非常高。这样则造成了滤袋的过早破损。
在使用将近一年时，为了满足生产的需要，该公司决定将原滤袋更换为GORE®覆膜滤袋。更换后的系统自2008年初运行以来，阻力由原来的2800Pa降至不到2000Pa，至今始终保持了良好的运行状态。由于矿渣粉磨系统水份含量高的，清灰强度大等特点，对于覆膜滤料的薄膜性能尤为显得重要。戈尔公司作为覆膜滤料的领跑者，其薄膜的特性和覆膜技术的优异无可比拟。除了其覆膜滤料的优异性能方面，其丰富的应用经验和完善的售后服务等，都充分保证了其成功应用。
表三矿渣磨收尘器运行参数
|
项 目 |
原使用条件 |
改进后使用条件 |
|
|
处 理 风 量 |
Am3/hr |
310,000 |
310,000 |
|
气 体 温 度 |
℃ |
< 125 |
< 125 |
|
气体水份含量 |
|
38 g/m3(正常) 51 g/m3(最大) |
38 g/m3(正常) 51 g/m3(最大) |
|
入 口 含 尘 浓 度 |
g/Nm3 |
350~400 |
350~400 |
|
出 口 含 尘 浓 度 |
mg/Nm3 |
50 |
< 20 |
|
过 滤 面 积 |
m2 |
5646 |
5646 |
|
过 滤 风 速 |
m/min |
0.93 ( 全 运 行 ) 1.0 (一室清灰) |
0.93 ( 全 运 行 ) 1.0 (一室清灰) |
|
滤 料 材 质 |
|
其它滤袋 |
GORE薄膜/Acrylic毡料 |
|
滤 袋 规 格 |
mm |
160*6000 |
160*6000 |
|
滤 袋 数 量 |
条 |
1872(12个分隔室) |
1872(12个分隔室) |
|
滤袋使用寿命 |
年 |
1 |
>3 (估计5年) |
|
过 滤 压 差 |
Pa |
2800 |
< 2000 |
四 结束语
随着当前经济形式的变化，节能降耗的重要性显得愈益明显。对于水泥粉磨系统来说，收尘器的运行好坏，与之直接相关，选择好的滤料是其良好运行的前提。综合前面所述，GORE貌覆膜滤料用于水泥粉磨收尘器具有诸多优势：采用表面过滤机理，过滤阻力低，系统能耗低，过滤效率高，粉尘排放低，滤袋寿命长。表面光滑，易清灰，薄膜具有憎水性，滤袋不易板结堵塞。
GORE®覆膜滤料具极好的透气性，可提高处理风量，而保持工作压降在很低的水平，使水泥的产能得到提高，节约能耗并且提高产品质量。
覆膜滤料的表面过滤机理和众多的优越性能是袋式收尘技术的完善，表现出了明显的经济效益、环境效益和社会效益，代表了滤料的发展方向。