自2002年以后，立窯水泥生產受到明顯遏制，新型干法水泥生產得到快速發展，2000t/d以上規模為主的工藝線迅速推廣。水泥生產線規模的擴大，不僅促進了與之配套的環保設備的大型化，同時促進了環保裝備及技術的進步。新型干法水泥工藝的創新不僅僅體現在水泥總量的快速增加、產品結構的優化，而且在環境效益改變方面也做出了重大貢獻。

  近年來，國家對環境保護日益重視，環保法律、法規不斷完善，水泥工業大氣污染物排放標準于1985年首次發布，經歷1996年、2004年、2013年三次修訂，粉塵排放濃度限值從600mg/m³逐次降至30mg/m³(重點地區特別排放限值20mg/m³) ，達到國際上比較先進的排放標準。新型干法水泥生產線的回轉窯窯尾、冷卻機排放口（俗稱窯頭）是水泥廠最大的粉塵排放源，需采取擴散沉降、重力沉降、離心沉降、慣性沉降、靜電沉降等方式收塵，還需要根據入口粉塵濃度、粒徑大小、處理風量、流速、煙氣溫度、工藝故障極限和運營中設備整體完好率、檢修人員安全性等各種生產運行情況來綜合考量，最終實現回轉窯顆粒物長期穩定達標排放目的。

  一、水泥行業新型干法水泥熟料生產線收塵器現狀

  1、據不完全統計，截止2013年底，國內2000t/d以上熟料生產線統計為1519條（含在建的89條），窯頭收塵器電收塵1017臺、袋收塵479臺、電袋復合收塵23臺，窯尾收塵器電收塵718臺、袋收塵763臺、電袋復合收塵38臺。

  2、設計指標逐年提高，粉塵排放濃度限值逐步嚴格。150mg/m³（1996年版）—50mg/m³（2004年版）—30mg/m³ (特別地區20mg/m³)（2013年版）。

  表1：熟料生產線電收塵器主要設計指標

  二、水泥熟料生產線電、袋收塵器應用對比

  收塵器是水泥工藝系統的關鍵設備，它能否穩定運行將直接影響到整個系統的成敗和達標排放與否，而收塵設備的可靠性和故障排放率是由收塵器模塊的組成方式決定。

  1、單體多箱式袋收塵器的收塵模塊組成方式

  袋收塵器的箱體組成采用并聯方式，單體多箱式袋收塵器的可靠性R=R₁×R₂×···×R_n,其中一個模塊故障和破損時，收塵器可靠性為0。運行中的n個收塵模塊，有1個模塊故障或破損時，將會出現過濾面積減少，或導致1個箱室短路、含塵氣體直排。

  近幾年隨著余熱發電鍋爐的投入使用，降低了窯尾收塵器入口溫度、提高了通風量均衡性，但在大型生產線運行中（收塵并聯模塊n數量多時），導致該收塵工藝設備存在以下致命缺點，（1）運行中濾袋破損時，形成短路，導致煙氣短時事故性直排、粉塵排放濃度無法控制（事故排放）；（2）運行中更換破損濾袋時勞動強度大，存在操作人員安全性問題（危險區域）；（3）運行周期結束后期事故率高，難以準確判斷損壞濾袋的位置及最佳更換數量，更換成本高；（4）大型袋收塵器會產生大量破損的廢舊濾袋，由于這些濾袋多數是合成化纖原料制造生物降解性差，填埋、焚燒又導致二次污染，且因收塵濾袋收集、運輸、清洗、濾袋分類等問題，使得收塵濾袋變廢為寶的問題難以實現，隨意堆放后又會成為新的污染源。

  2、雙室多電場電收塵器的收塵模塊組成

  電收塵器的電場組成采用串聯方式，雙室多電場電收塵器的可靠性R=1-(1- R₁)*(1-R₂)*···*(1- R_n) ,其中一個模塊故障時，其他模塊提高收塵效率，使該收塵器仍保持較高的可靠性。

  表2：正常運轉水泥熟料生產線電、袋收塵器對比表

  三、水泥窯收塵器穩定運行的重要性

  隨著生態文明建設的加快推進，國家對污染物排放標準會越來越嚴格。環保行政主管部門除采用在線實時監控外，還采取“三不三直” 專項檢查、在線監測設備比對等手段強化執法檢查，對污染處理設施運行不正常、不能穩定達標、超標排污、偷排偷放的企業，采取依法從重處罰、限產、停產等嚴控手段，這對水泥企業廢氣排放管理提出了更加嚴格的要求。

  四、海螺集團2007 年以后的電收塵器設計選型和工藝優化要求

  1、“n+1”選擇法

  對電收塵器的規格選擇采用“n+1”的方法，也就是在正常選擇的基礎上再增加一個電場，這樣即使在工作中有一個電場出現故障也能保證收塵效率，提高了電收塵器的工作可靠性。

  2、電收塵器長高比的選擇

  在電收塵器的規格設計中，要考慮收塵器的長高比，即電場長度與電場高度的比值?，F在由于市場競爭的需要，許多供貨商將長高比選得很小，可以降低收塵器的重量，但收塵效果會變差。海螺要求收塵器的長高比≥0.8，比值越大則收塵效果越好，但設備重量越大。

  3、無火花放電技術

  電收塵器用于新型干法水泥生產線窯尾，當煙氣中CO濃度超標時，由于電收塵器內的火花放電而有可能發生爆炸。通常在這種時候，會停止向收塵器供電，收塵器不工作造成超標排放。

  海螺電收塵器采用了無火花放電技術，當CO濃度超標時，自動運行在無火花放電方式下，不必停止向電場供電，雖然收塵效率有所降低（主要是電功率的降低，不會超過5%），但由于電收塵器規格是按照n+1的方法選擇，排放濃度仍滿足國家規定的排放標準。

  4、工藝布置上采用三風機流程

  在工藝布置中，海螺選用三風機流程，即高溫風機、原料磨循環風機及原料廢氣排風機，2009年及以后建設的熟料生產線在原料磨出口設置有四個高效的旋風收塵器，極大地降低了電收塵的入口粉塵濃度，減輕了電收塵器的負擔。

  三風機系統將燒成、生料制備和窯、磨廢氣處理各系統隔離開來，各系統之間界面明確、相對獨立，盡量避免相互干擾，確保了各系統操作的可靠性和穩定性，降低電收塵器的收塵負荷，減少電收塵器內部負壓。由于窯尾電收塵器在低濃度、低負壓下操作，提高了系統收塵效果，減輕電收塵器日常維護工作量，而且降低了生料工序電耗，節約生產成本。

  原料粉磨系統工藝流程圖

  五、海螺集團回轉窯粉塵治理的最優配置技術路線

  根據新型干法熟料生產線廢氣系統分析和電、袋收塵器的應用對比，為確保回轉窯粉塵排放濃度長期穩定滿足《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2013）要求，海螺集團的回轉窯粉塵治理的工藝設備當前最優配置標準為：窯頭窯尾余熱發電（降低入收塵器的廢氣溫度和均勻分布入收塵器廢氣）+窯頭4電場（3電場達標、4電場保標）+廢氣三風機系統（合理調節和減少總廢氣量）+窯尾5電場（4電場達標、5電場保標）=收塵器正常運轉周期內粉塵排放濃度控制在15 -30mg/m³。

  海螺水泥2014年最優配置技術路線粉塵排放濃度部分統計表

  六、海螺回轉窯電收塵器的技改方案

  為確保粉塵排放濃度長期穩定達到新標準要求，海螺集團從2014年開始對不能滿足新標準的電收塵器進行系統分析，由安全環保部、海螺設計院、生產調度中心、裝備成套部、機電保全部等部門共同參與電收塵器技改方案（電改電、電改袋、電袋復合）調研論證。經分析研討，將《電收塵器高壓控制系統升級改造方案》作為海螺集團電收塵器重點技改方案之一，宣城海螺1#窯尾列為首次試點項目。

  該項目于2014年7月2日-19日完成內部檢修和升級改造，升級改造主要內容：對8臺電收塵高壓控制柜進線供電電源進行改造，由兩相電源改為三相電源，各增加一根電纜；對原有8臺電收塵高壓控制全部進行更換，每個電場增加兩根信號監測電纜（控制柜至整流變壓器）；對原有8臺整流變壓器進行更換（底座及連接法蘭調整）。改造后電場二次電壓能達到70kV以上、二次電流能達到1100mA以上，經安徽省環境監測中心站檢測粉塵排放濃度低于20mg/m³。

  集團公司領導非常重視電收塵器升級改造，首次技改成功后，作出進一步擴大試驗范圍的指示，確保滿足不同工藝配置和地方環保要求。2014年8月根據《公司污染物達標排放推進計劃》，從海螺水泥的分布區域、窯型、電收塵器型號、窯尾風機系統配置等因素考慮篩選出4家公司7臺電收塵器作為第一批工業試驗，均達到預期效果；2014年10月集團公司啟動第二批工業試驗項目；2015年1月集團公司大規模推廣電收塵器升級改造。截止2015年6月底，海螺集團已完成對粉塵排放濃度設計指標大于30mg/m³電收塵器的升級改造。每臺電收塵器升級改造前由海螺設計院和業主公司進行全方面、立體式的“體檢”，編制電收塵器內部維修整改方案和審查確認高壓控制系統技改相關參數，為確保技改項目達到預期效果提供了技術支撐，技改前后由海螺設計院負責對比監測。經地方環境監測站對技改項目的粉塵排放濃度進行監測，均達到新標準要求。

  表3：電收塵器升級改造項目部分統計表

  七、海螺集團水泥窯電收塵器的管理要求

  為提高收塵效率和確保收塵設備穩定運行，海螺集團及時修改完善了原有操作工藝管理規程，并要求熟料基地公司在完成技改的同時，做好以下電收塵器日常管理工作：

  1、通過優化配料方案，保證窯的穩定運轉和電收塵器在最佳狀態下運行；加強窯系統的操作管理控制廢氣中CO含量；通過控制煙氣濕度和溫度，將粉塵比電阻調至最佳（104-1011Ω.cm），提高收塵效率。

  2、利用廢氣處理系統區域的自動控制程序，對電收塵器的入口煙氣參數和電收塵器的電場電流、電壓和振打次數等信號的收集和調控，從而保障燒成系統的熱工穩定，避免電收塵器的工況波動，確保電收塵器在原料磨開停機時能穩定達標運行。

  3、加強電收塵器密閉漏風管理，防止電場內煙氣結露腐蝕殼體和極絲極板，防止系統漏風導致收塵極二次揚塵的加大；加強電收塵振打裝置的檢查維護保養，保證陰陽極振打裝置處于良好狀態。

  4、每次停機檢修時需要觀察極板、極絲框架、分布板是否變形損壞，極絲是否斷裂或松弛；清理兩極上的積灰，對積灰過多的極絲極板分析原因，做出處理或調整；檢查極距偏差是否在規定范圍內，振打錘是否移位或松脫、擊打力量是否符合要求，氣體分布板、煙道、積灰斗排放口有沒有堵塞等。

  八、結 語

  布袋收塵器由于阻力大，電耗高，破袋、故障率高等原因，導致“電改袋”雖然能在理論上有效降低了粉塵的排放濃度，但是技改成本偏高(因阻力增大，相應風機和電機需擴容或更換)、運行成本增高、維護管理不便。

  由于電收塵器的收塵效率高、運行可靠、成本低、維護管理簡單方便等特點，使其在4000t/d及以上新型干法水泥熟料回轉窯的收塵領域中成了佼佼者，回轉窯的窯尾、烘干機、原料磨機、熟料冷卻機等均可采用電收塵器進行凈化。隨著極板、極絲、極間距、氣體分布板、清灰掙打的技術進步，加上應用“n+1”電場、無火花放電技術、高壓電源技術等創新技術，明顯提高了電收塵器的收塵效率，改善了運行的穩定性和適用性。只要我們充分認識和掌握電收塵器的性能和特點，管理好、維護好、運行好電收塵器，是完全可以適應環保新常態。

  在當前生態環境保護的新形勢下，海螺集團從頂層設計上統籌規劃，全面指導和推進集團公司電收塵器技改工作，憑借多年的電收塵器在新型干法生產線的應用實踐經驗，充分發揮科技先導引領作用，成功探索出工期短、投資省、技改方式簡單的 “電改電”方案，在國內水泥行業電收塵器改造的技術路線上實現了創新和運用。經過海螺集團工業試驗證明，實施“高壓控制系統升級改造”和海螺集團最優配置技術路線及加強日常工藝管理，能保證海螺集團現有生產線長期穩定運行，粉塵排放濃度均可滿足2013年版新國標要求，該技術路線對海螺水泥向綠色企業轉型具有積極意義。