陳好，陳建文，張靜云

（1.廈門(mén)中創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，福建 廈門(mén) 361101；2.福建省袋濾材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361101；3.廈門(mén)市袋濾材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361101）

水泥作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展的同時(shí)也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了極大影響[1]。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，粉塵排放要求也不斷趨嚴(yán)。2014 年實(shí)施的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915—2013）對(duì)水泥磨顆粒物排放限值提出了更加嚴(yán)格的要求：一般地區(qū)小于20mg/m3、重點(diǎn)地區(qū)不超10mg/m3[2]。水泥磨含塵量高達(dá)1000g/m3，粉塵具有磨蝕性和凝聚性，煙氣溫度為80℃—150℃。常見(jiàn)的水泥磨除塵系統(tǒng)如圖1 所示，其中袋式除塵器由于具有除塵效率高（高達(dá)99.99%）、不受粉塵比電阻影響等優(yōu)點(diǎn)，在水泥磨除塵領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用效果[3,4]。而濾袋作為袋式除塵器的核心部件，對(duì)袋式除塵器的除塵效果起到了決定性的作用。滌綸針刺氈具有良好的耐折、耐磨等性能，而且長(zhǎng)期運(yùn)行溫度可達(dá)130℃，瞬間溫度可達(dá)150℃。因此，滌綸濾袋可以滿足水泥磨除塵工況要求，而且設(shè)備能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[5]。由于水泥磨除塵器設(shè)計(jì)及使用工況的差異，滌綸濾袋在使用過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如糊袋、高溫?fù)p傷、濾袋未到使用壽命周期就出現(xiàn)破損、粉塵排放濃度難以達(dá)到超低排放要求等。本文以貴州某水泥廠水泥磨用破損濾袋為例，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析，總結(jié)濾袋失效的原因，以期為水泥磨袋式除塵器的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)參考。

1 項(xiàng)目分析

1.1 分析測(cè)試儀器

氣動(dòng)電子織物強(qiáng)力機(jī)、電子天平、全自動(dòng)透氣量?jī)x、IRAffinity-1S 傅里葉變換紅外光譜儀、Phenom Pure 電子掃描顯微鏡、光學(xué)顯微鏡。

1.2 測(cè)試依據(jù)

《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第3 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》（GB/T 24218.3—2010）、《紡織品 機(jī)織物單位長(zhǎng)度質(zhì)量和單位面積質(zhì)量的測(cè)定》（GB/T 4669—2008）、《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》（GB/T 5453—1997）。

1.3 運(yùn)行工況

貴州某水泥廠水泥磨袋除塵器運(yùn)行工況如表1所示。該項(xiàng)目袋除塵器用滌綸覆膜濾袋于2018 年6 月投運(yùn)，粉塵排放濃度僅為8mg/m3，可以滿足小于10mg/m3的設(shè)計(jì)要求。但袋除塵器運(yùn)行8 個(gè)月后，出口粉塵排放濃度為22mg/m3，超出設(shè)計(jì)值。停機(jī)檢測(cè)袋除塵器情況，發(fā)現(xiàn)破袋數(shù)量約有200 條，破損主要集中在濾袋底部的中心位置。該水泥廠將其中1 條濾袋送至檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)分析。

表1 袋除塵器運(yùn)行工況

圖1 水泥磨除塵系統(tǒng)圖

1.4 測(cè)試結(jié)果

1.4.1 外觀分析

濾袋袋底采用單層包底縫制工藝，袋底迎塵面出現(xiàn)多處皸裂紋路，其中有1 處長(zhǎng)約5.5cm 的迎塵面纖維破損，另有1 處貫穿凈氣面約2.5cm 的破口，如圖2所示。

圖2 濾袋外觀圖

1.4.2 力學(xué)及透氣性能檢測(cè)

濾袋使用了8 個(gè)月后，其機(jī)械強(qiáng)力良好，如表2所示。結(jié)合外觀分析，由于濾袋破損，凈氣面有大量的粉塵污染，造成載灰時(shí)的濾袋克重增大，透氣量衰減。

表2 濾袋常規(guī)性能測(cè)試結(jié)果

1.4.3 材質(zhì)變化分析

濾袋迎塵面、基布、凈氣面的主要特征吸收峰與滌綸標(biāo)準(zhǔn)譜線基本符合，如圖3 所示，1712cm-1、1242cm-1、1095cm-1處為酯鍵（C=O）的伸縮振動(dòng)峰，1408cm-1處為苯環(huán)骨架振動(dòng)峰，1018cm-1處為苯環(huán)碳?xì)滏I（C-H）面內(nèi)彎曲振動(dòng)峰，872cm-1、723cm-1處為苯環(huán)上的碳?xì)滏I（C-H）平面外彎曲振動(dòng)峰。迎塵面表面膜檢測(cè)出1205cm-1、1151cm-1歸屬于碳氟鍵（C-F）的特征吸收峰。由此可知，濾袋材質(zhì)為滌綸，迎塵面表面經(jīng)聚四氟乙烯（PTFE）覆膜處理，未受到明顯的化學(xué)腐蝕。

圖3 濾袋的紅外譜圖

1.4.4 形貌分析

圖4 為濾袋電鏡圖。從圖4 可看出，袋身纖維較完好，而袋底大部分纖維則發(fā)生明顯開(kāi)裂、斷裂現(xiàn)象，說(shuō)明袋底纖維受到明顯的損傷。

圖4 濾袋電鏡圖

1.4.5 顯微鏡分析

濾袋從膜、迎塵面、基布到凈氣面?zhèn)日麄€(gè)橫截面粉塵污染嚴(yán)重,可見(jiàn)大量的粉塵滲透在纖維層上，如圖5 所示。這也是濾袋透氣量降低、過(guò)濾性能衰減的主要原因。

圖5 濾袋橫截面圖

圖6 袋底雙層包底設(shè)計(jì)圖

2 結(jié)語(yǔ)

綜上，該水泥廠水泥磨袋除塵器用濾袋失效原因是袋除塵器氣流分布不均，造成除塵器底部位置煙塵流速偏大，含塵氣流對(duì)濾袋底部沖刷嚴(yán)重，導(dǎo)致濾袋底部位置磨損而失效。如圖6 所示，在未對(duì)袋除塵器進(jìn)行調(diào)整進(jìn)氣方式、加裝導(dǎo)流板的情況下，袋底縫制采用雙層包底方式，增加一層加固層，可有效減少氣流對(duì)該部位的沖刷磨損作用，該水泥廠水泥磨袋除塵器濾袋更換為上述設(shè)計(jì)濾袋后，目前運(yùn)行穩(wěn)定，粉塵排放濃度滿足設(shè)計(jì)要求。水泥磨運(yùn)行過(guò)程中濾袋失效還有過(guò)濾失效、噴吹破損、高溫?fù)p傷、化學(xué)水解等多種原因，并且水泥磨袋除塵器的安全穩(wěn)定運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題，應(yīng)綜合考慮除塵器設(shè)計(jì)、煙氣條件、運(yùn)行維護(hù)等因素，對(duì)濾袋設(shè)計(jì)及制作提出新的要求，方能確保除塵器安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。