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水泥生产线收尘系统超低能耗及排放的优化途径

摘要在碳达峰、碳中和背景下，对水泥生产线进行节能、减排技术改造，已经成为各大水泥集团当下的紧迫任务。收尘系统作为水泥生产线粉尘捕集、过滤的核心设备，对于实现稳定的超低能耗、超低排放运行起着至关重要的作用。本文从收尘系统运行的常见问题及原因分析切入，引出目前收尘系统超低能耗、超低排放改造的常见方法及注意事项，经对比，得出对现有收尘器结构不做任何调整和改造，仅将原有滤袋更换为具有超低能耗、超低排放功能的滤袋，如戈尔低阻低排放滤袋，是一种最为简单、快速、行之有效的方法。

自2020年9月，习主席在第七十五届联合国大会提出“双碳”目标以来，“3060”目标开始飞向千行百业。2021年，“双碳”目标相继被写入政府工作报告和“十四五”规划，“双碳”目标升级为国家战略，“碳中和”元年也正式开启。

水泥工业是国民经济重要的基础产业，同样也是碳排放大户。相关数据显示，2020年，我国水泥产量23.77亿t，约占全球55%，排放CO2约14.66亿t，约占全国碳排放总量14.3%，在工业行业中仅次于钢铁。因此，水泥行业必将是2030年碳达峰、2060年碳中和目标的重点碳减排行业。

此前，发改委等四部委联合印发的《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》中提到，截至2020年底，水泥行业能效优于标杆水平的产能约占5%，低于基准水平的产能却高达24%。为此，《指南》明确要求，要合理压减水泥工厂排放，推广先进过滤材料、低氮分级分区燃烧和成熟稳定高效的脱硫、脱硝、除尘技术及装备，推动水泥行业全流程、全环节超低排放。以实现到2025年，水泥行业能效标杆水平以上的熟料产能比例达到30%，基准水平以下熟料产能基本清零的目标。

同时，为优化水泥行业能耗水平，国家市场监督管理局、国家标准化管理委员会联合发布《水泥单位产品能源消耗限额》（GB16780—2021）。新修订的标准限额指标将于2022年11月1日起正式实施，其中的1级、2级和3级限额值分别对应2012版标准的先进值、准入值和限定值，相较于2012版标准，各对应指标都有大幅提升，相关要求愈发严格。

收尘系统作为水泥生产线粉尘捕集、过滤的核心设备，能够实现稳定的超低能耗、超低排放运行，对于水泥生产系统整体性能达到标杆水平，起着至关重要的作用。

1收尘系统运行的常见问题及原因分析

1.1收尘系统粉尘排放高

造成收尘系统粉尘排放高的原因主要有：

1）收尘系统存在结构泄漏问题

如果收尘器存在花板开焊、烟道开焊等情况，会导致进入收尘器的粉尘没有经过滤袋的过滤，而直接从花板或烟道开焊的部位进入排烟口，从而导致收尘系统粉尘排放升高。

2）收尘滤袋失效破损问题

滤袋破损后，破损部位无法对进入收尘器的粉尘进行捕集和过滤，粉尘直接从滤袋破损部位穿过后，进入排烟口，从而导致收尘系统粉尘排放升高。

收尘滤袋失效破损大致有机械磨损、化学腐蚀、超温烧袋、气流冲刷等几种情况，见图1。

1.2收尘系统出、入口压差高

造成收尘系统出、入口压差高的原因主要有：

1）收尘器自身结构阻力高

收尘器自身存在诸多不合理的结构，如过多的弯道、隔层、冗余的阀板，另外，收尘器入口管道处和灰斗处积灰等，这些因素都会造成收尘器结构阻力偏高，进入收尘器的气流速度偏大，造成收尘系统出、入口压差高。

2）收尘器自身清灰系统问题

收尘器自身清灰系统如果存在清灰压力、清灰时间或清灰程序设置不合理的情况，或清灰系统存在故障，无法正常工作等情况，这些因素会导致收尘系统清灰效果不佳，收尘滤袋透气性变差，造成收尘系统出、入口压差高。

图1收尘滤袋破损的情况

3）收尘系统滤袋自身存在问题

收尘滤袋如自身透气性差，或基料存在“粉饼”、外表面存在糊袋等情况（如图2所示），这些因素会导致收尘系统烟气通过收尘滤袋的阻力增加，从而造成收尘系统出、入口压差高。

图2收尘滤袋出现“粉饼”和糊袋的情况

2收尘系统改造的常见方法及注意事项

随着国家对水泥生产企业排放指标和能耗指标的要求越发严苛，越来越多的水泥企业关注自身生产线收尘系统的运行指标，提出了粉尘排放小于5mg/Nm3，系统运行压差小于1?000Pa的超低能耗、超低排放目标。要实现这一目标，大多数水泥企业需要对自身收尘系统进行改造，就水泥企业收尘系统现状而言，大致有如下3种改造方法：

（1）在现有收尘器的基础上，增加新的风室或并联新建一台小型收尘器（如图3和图4所示），以增加收尘系统的过滤面积，降低过滤风速，实现收尘系统的超低能耗、超低排放目标。

图3增加新的风室

图4新建小型收尘器

此方法需要额外占用较大的收尘系统空间，同时，需要对相应的管道进行调整和改造，系统改造时间长、成本高，改造过程中所需的人力、物力较多。