袋式除尘器在沥青混凝土搅拌设备上的应用
摘要:分析了沥青混凝土搅拌设备的构成以及生产沥青混凝土的工艺及烟尘特点；通过应用工程实例，指出袋式除尘器是沥青混凝土搅拌设备最理想的除尘系统之一。
关键词:袋式除尘器,沥青混凝土搅拌设备,NOMEX针刺毡滤料,烟尘过滤
1 生产沥青混凝土的工艺及污染源
沥青混凝土搅拌设备是生产拌制各种沥青混合料的机械装置，是道路建设与维修的重要设备，其生产工艺是将加工好的石子通过运料装置加入滚筒干燥机，加热至140℃～180℃后送入沥青搅拌机，与一定比例经过加热的沥青搅拌成混凝土，供铺路使用。沥青混合料搅拌设备在骨料的烘干加热、筛分、搅拌等工作过程中均会产生一定量的粉尘；骨料加热烘干时，采用的燃料主要有重油、柴油、煤等，燃料燃烧后产生的废气中含有大量的烟尘和含硫、氮、碳和磷的氧化物等气体，还有石子产生的粉尘和燃烧的残留物，粒径大都在0.5μm以上，这些粉尘如直接排放必将会对周围环境造成严重污染，附近的居民和农作物等也会受到影响。因此，要使沥青搅拌排放的烟气达到排放标准的要求，就需用除尘系统对粉尘、烟尘进行滤除。
2 袋式除尘器是沥青搅拌设备最理想的除尘系统
早期的沥青搅拌设备都是配置干式旋风除尘器来滤除粉尘，由于干式旋风除尘器只能除去大颗粒（>5μm）粉尘，而粉尘中大量存在的是小于5μm的细粉尘，因此除尘效率一般只为75%～85%。随着环保要求的提高及除尘技术的发展，沥青混合料搅拌设备采取二次除尘达到了废气排放的要求。一般沥青混合料搅拌设备常用的除尘设备有干式除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器。干式除尘器用作一级除尘器，湿式除尘和袋式除尘两种用作二级除尘，可根据不同的要求采取不同的除尘方式。
湿式除尘器的结构较简单、成本较低，有喷淋式和文丘里式等多种结构型式，能达到一定的除尘效果。但其存在二次污染的问题，因为含尘废水在循环使用过程中会逐渐被烟气中的硫、氮等酸化，酸化的水对钢铁会产生腐蚀作用，任意排放会对周围环境形成二次污染，因而湿式除尘器在沥青混合料搅拌设备中的使用已日趋减少。
袋式除尘器已证明是沥青搅拌设备理想的除尘系统，可以滤除0.5μm以上的粉尘，除尘效果好，排尘浓度可小于50mg/Nm3 。目前袋式除尘器有大气反吹、风机反吹及脉冲喷吹三种型式。大气反吹是利用系统的负压和大气的压差使大气进入布袋进行清灰工作，由于压差小，清灰扰动力小，因此必须延长清灰时间，同时要求增加过滤面积，这样才能满足除尘的需要，因而大气反吹除尘器的体积一般较大；脉冲喷吹清灰是利用高压空气在短时间内喷吹布袋使其抖动从而清除粘附在布袋上的粉尘，由于喷吹时间很短，而且喷吹作用力大，粘附在布袋上的粉尘易掉落，短时间的喷吹清灰几乎不影响除尘器的作业，因而脉冲喷吹除尘器的体积一般较小，但需要配置高压气源及脉冲阀等装置。
袋式除尘器的主要构件布袋由于长时间在高温条件下工作，而且由于燃料中的硫、氮等成分在燃烧过程中形成酸性物质易腐蚀布袋，因此布袋的材料必须能耐温耐酸。另外，除尘箱体的防锈也很重要，由于燃料中存在硫、氮等元素，在燃烧氧化过程中会变成酸性物，进入除尘箱体后易腐蚀箱体内壁，因此要求在箱体内壁涂抹防腐层或用防腐材料制造。新型袋式除尘器技术的提高多集中于如何提高布袋的清灰效果、耐腐蚀性和防油防水性能等，如改变布袋的扰动位置及增加脉冲喷嘴引气量等。袋式除尘器具有如下特点：
（1）袋式除尘器具有较高的除尘效率，除尘效率可达99%以上，对于大于0.5μm的粉尘的去除率在 99.99%以上；
（2）适用范围广，能用于不同类型的沥青搅拌设备，处理风量可大可小；
（3）适应性强，使用灵活，操作弹性大，选用不同功能的滤袋，可适用于不同种类的燃料如柴油、重油、杂质油和煤等，而且入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大；
（4）与湿式除尘设备相比，粉尘可以按粗细大小分级回收利用，不存在污泥处理问题或形成二次污染；
（5）袋式除尘器与其他除尘器相比，没有复杂的附属设备及技术要求，造价和运行费用低，使用寿命长。所以袋式除尘器是沥青搅拌设备最常用，也是最理想的除尘系统。
3 袋式除尘器的结构特点和选用
（1）滤袋的选择：袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布将含尘气体中的固体粉尘在滤袋的过滤、惯性碰撞、拦截、扩散、静电、重力沉降等作用下分离出来的一种高效除尘设备，布袋的好坏直接关系到除尘系统的效率。精湛的缝制技术和选用合适优质的滤料，是保护该系统高效率的关键。国内滤料的发展与袋式除尘器的发展是同步的，沥青搅拌设备除尘用滤料主要是NOMEX针刺毡滤料、芳纶针刺毡滤料等。其中 NOMEX针刺毡滤料的性能指标见表1。
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如果沥青搅拌设备使用重油、煤或其它杂质油作燃料，就要对NOMEX针刺毡滤料采取不同方式的后处理，以适应不同的使用要求，特别是用高硫量重油、杂质油作燃料，或原料含水量较高，导致沥青拌和设备燃烧的粉尘带有粘性，烟气成分酸性强等。采用防酸、防油和防水处理的NOMEX针刺毡滤料，可大大提高NOMEX滤料的耐磨性、耐高温性、耐酸碱性、耐水解性及尺寸稳定性，提高滤袋的清灰性能和除尘效率以及布袋使用寿命。因此NOMEX（聚芳酰胺）耐高温针刺毡滤料是沥青混凝土设备除尘器的理想滤料之一，而且使用期限可达到2年以上。
（2）温度的控制：一般NOMEX滤袋承受温度为 200℃，所以处理设施进口温度应控制在200℃以下，通过烟管后的烟气到达除尘器箱体时，温度都能降到 200℃以下。为保护布袋不被意外烧损，在袋式除尘器的入口处烟道上装有一个安全阀，设有高、低温保护装置，可延长滤袋使用寿命。
（3）风机选用：采用可调节风门大小的吸风方式，以调整设备负压和燃烧机或锅炉的火焰大小。
（4）根据滤袋的清灰效果和使用寿命，目前除尘器大多采用大气反吹或脉冲清灰。
（5）漏风率：理论上计算袋式除尘器除尘效率达 99%，但实测中达不到，主要是漏风的影响，漏风率越低，除尘效果越好。
（6）过滤风速：平均过滤风速越低，过滤面积越大，除尘效率越高，布袋寿命越长，但造价会相应提高，所以要根据工况条件，选择合适的过滤风速，一般风速控制在1～2m/min，除尘效果也较佳。
（7）集装箱式除尘系统：在除尘器箱体前装有沉降室，后面配置袋式除尘器，形成二级除尘。沉降室可除去一部分大颗粒粉尘，降低温度，减少除尘器压力，这部分大颗粒粉尘可作为细骨料直接回用；后面的袋式除尘器收集的细粉尘可作为粉料回收再利用，既达到了除尘效果，又可以节约原材料。
（8）除尘系统还设有负压自动调节，以确保运行工况始终处于最佳状态，减少系统能耗。
（9）过滤布袋一般都要进行预涂层处理，防止燃烧器燃烧不完全的油分或粘性粉尘进入袋式除尘器，直接粘住滤袋而发生糊袋现象。
（10）设计了双杠杆重力控制阀：用于一级及二级除尘器下方螺旋输送机下的排灰，灰尘由螺旋输送机送入热骨料提升机或粉料提升机回收利用或排掉，该种阀门盖板由不同重量的配重控制，阀门可自动开关，以保证阀门始终处于关闭状态，除尘系统的负压不受外界的影响。
4 工程应用实例
目前国内沥青搅拌设备上的除尘系统基本都采用袋式除尘系统，一般采用较多的是集装箱式除尘系统，一级为惯性除尘器，二级为布袋除尘器。惯性除尘器收集粒径为40～50μm的大颗粒，这些大颗粒可作为细骨料回收利用，剩余的含尘气体进入袋式除尘器进行二次除尘，收集粒径为0.3μm以上、40μm以下的尘粒，这些尘粒可作为矿粉回收利用，既达到了除尘效果，又可以节约原材料，满足了客户的需求。而且该种袋式除尘器结构紧凑美观、除尘效率高。这种独特设计的二级袋式除尘器，过滤面积大，易清理，有高低温报警、超高温自动保护装置。采用保温式箱体，布袋采用美国杜邦公司的NOMEX纤维，经过无纺针刺而成的耐高温、耐酸过滤材料，而且粉尘排放浓度小于25mg／Nm3甚至更低。但随着燃油价格不断攀升，为了降低成本，沥青搅拌设备燃料由原来使用柴油作燃料，现在很多厂家都改为使用重油、煤或其它杂质油作燃料，而且重油又有高硫量重油、中硫量重油，低硫量重油，导致沥青搅拌设备燃烧的烟尘烟气成分越来越复杂，针对以上使用不同燃料而产生的不同的工况条件，对NOMEX针刺毡滤料采取了不同的后处理方式，可大大提高除尘效率及布袋使用寿命。
以一家沥青混凝土搅拌设备LB3000袋式除尘器为例，其生产能力是每小时180～240吨，烟气入口温度小于200℃，成品料温度140℃～180℃，因为燃料为重油，所以烟气里含有一定的酸性气体，而烟尘主要来自骨料烘干系统和重油燃烧的残留物，粉尘颗粒细，并带有粘性，而且骨料有时含水量比较大，烘干时会产生大量的水蒸汽。根据以上工况，除尘器滤料选用防油、防水NOMEX耐高温针刺毡滤料。沥青混凝土搅拌设备LB3000工艺流程如下图，除尘器具体参数如表2。
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运行效果如下：
（1）集装箱式除尘系统配有一级惯性除尘器和二级袋式除尘器，整个除尘器运行阻力小于1200Pa，惯性除尘器收集粒径为40～50μm的大颗粒，这些大颗粒可作为细骨料，由一级除尘器下方的螺旋输送机送入热骨料提升机回收利用，剩余的含尘气体进入袋式除尘器进行二次除尘，收集粒径为0.3μm～40μm的尘粒，这些尘粒可作为矿粉回收利用，由二级除尘器下方的螺旋输送机送入粉料提升机回收利用，没有出现粉尘外逸现象，既节约了原材料，又不会对周围环境造成二次污染。
（2）采用防油、防水NOMEX耐高温针刺毡滤布制成滤袋，大大提高了除尘效率及布袋使用寿命，经监测，平均粉尘排放浓度是19mg／Nm3，林格曼黑度小于1级，该系统自从2007年8月开机以来滤袋使用效果良好。
（3）一次惯性除尘与二次袋式除尘组合一体的结构，缩短了烟道，从而减少了20%设备运行阻力和散热面积，并且袋式除尘器采用扁袋设计，结构紧凑，易清灰，除尘器装机功率为160kW，实际运行功率约为 120kW。这种组合式除尘器结构特别适用于大中型沥青搅拌设备由于配套设备多、管道多而引起阻力大的场合使用，既节省空间，又减少能耗。
（4）实践证明，沥青搅拌设备采用袋式除尘器作为除尘系统，可以滤除0.5μm以上的粉尘，除尘效果好，排放浓度可小于25mg/Nm3，林格曼黑度小于1级，远远低于国家环保排放标准，所以袋式除尘器目前是沥青混凝土搅拌设备最理想的除尘系统。
五 结论
袋式除尘器是一种高效除尘器，利用有机纤维或无机纤维过滤袋将含尘气体中的固体粉尘在滤袋的过滤、冲击、拦截、扩散和静电吸引等作用下而分离出来的一种高效除尘设备，可捕集0.3μm以上的灰尘，除尘效率可达95%～99%。沥青混凝土搅拌设备的除尘系统将烘干滚筒及整个搅拌的含尘气体通过烟道进入惯性除尘器进行一级除尘，然后剩余的含尘气体进入袋式除尘器进行二级除尘，净化后的气体通过烟囱排放。此袋式除尘器采用大气反吹，清灰效果好，排放浓度<25mg/Nm3；林格曼黑度小于1级，而且可根据客户所使用的不同燃料、骨料和矿粉等原料的不同含水量，采取用不同方式处理的NOMEX针刺毡滤料，以保证在不同类型的工况条件下能够正常使用，除尘器还设有高、低温保护装置，以延长滤袋使用寿命，滤袋使用寿命一般可达两年以上。
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