袋式除塵器在瀝青混凝土攪拌設備上的應用
摘要:分析了瀝青混凝土攪拌設備的構成以及生產瀝青混凝土的工藝及煙塵特點；通過應用工程實例，指出袋式除塵器是瀝青混凝土攪拌設備最理想的除塵系統(tǒng)之一。
關鍵詞:袋式除塵器,瀝青混凝土攪拌設備,NOMEX針刺氈濾料,煙塵過濾
1 生產瀝青混凝土的工藝及污染源
瀝青混凝土攪拌設備是生產拌制各種瀝青混合料的機械裝置，是道路建設與維修的重要設備，其生產工藝是將加工好的石子通過運料裝置加入滾筒干燥機，加熱至140℃～180℃后送入瀝青攪拌機，與一定比例經過加熱的瀝青攪拌成混凝土，供鋪路使用。瀝青混合料攪拌設備在骨料的烘干加熱、篩分、攪拌等工作過程中均會產生一定量的粉塵；骨料加熱烘干時，采用的燃料主要有重油、柴油、煤等，燃料燃燒后產生的廢氣中含有大量的煙塵和含硫、氮、碳和磷的氧化物等氣體，還有石子產生的粉塵和燃燒的殘留物，粒徑大都在0.5μm以上，這些粉塵如直接排放必將會對周圍環(huán)境造成嚴重污染，附近的居民和農作物等也會受到影響。因此，要使瀝青攪拌排放的煙氣達到排放標準的要求，就需用除塵系統(tǒng)對粉塵、煙塵進行濾除。
2 袋式除塵器是瀝青攪拌設備最理想的除塵系統(tǒng)
早期的瀝青攪拌設備都是配置干式旋風除塵器來濾除粉塵，由于干式旋風除塵器只能除去大顆粒（>5μm）粉塵，而粉塵中大量存在的是小于5μm的細粉塵，因此除塵效率一般只為75%～85%。隨著環(huán)保要求的提高及除塵技術的發(fā)展，瀝青混合料攪拌設備采取二次除塵達到了廢氣排放的要求。一般瀝青混合料攪拌設備常用的除塵設備有干式除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器。干式除塵器用作一級除塵器，濕式除塵和袋式除塵兩種用作二級除塵，可根據不同的要求采取不同的除塵方式。
濕式除塵器的結構較簡單、成本較低，有噴淋式和文丘里式等多種結構型式，能達到一定的除塵效果。但其存在二次污染的問題，因為含塵廢水在循環(huán)使用過程中會逐漸被煙氣中的硫、氮等酸化，酸化的水對鋼鐵會產生腐蝕作用，任意排放會對周圍環(huán)境形成二次污染，因而濕式除塵器在瀝青混合料攪拌設備中的使用已日趨減少。
袋式除塵器已證明是瀝青攪拌設備理想的除塵系統(tǒng)，可以濾除0.5μm以上的粉塵，除塵效果好，排塵濃度可小于50mg/Nm3 。目前袋式除塵器有大氣反吹、風機反吹及脈沖噴吹三種型式。大氣反吹是利用系統(tǒng)的負壓和大氣的壓差使大氣進入布袋進行清灰工作，由于壓差小，清灰擾動力小，因此必須延長清灰時間，同時要求增加過濾面積，這樣才能滿足除塵的需要，因而大氣反吹除塵器的體積一般較大；脈沖噴吹清灰是利用高壓空氣在短時間內噴吹布袋使其抖動從而清除粘附在布袋上的粉塵，由于噴吹時間很短，而且噴吹作用力大，粘附在布袋上的粉塵易掉落，短時間的噴吹清灰?guī)缀醪挥绊懗龎m器的作業(yè)，因而脈沖噴吹除塵器的體積一般較小，但需要配置高壓氣源及脈沖閥等裝置。
袋式除塵器的主要構件布袋由于長時間在高溫條件下工作，而且由于燃料中的硫、氮等成分在燃燒過程中形成酸性物質易腐蝕布袋，因此布袋的材料必須能耐溫耐酸。另外，除塵箱體的防銹也很重要，由于燃料中存在硫、氮等元素，在燃燒氧化過程中會變成酸性物，進入除塵箱體后易腐蝕箱體內壁，因此要求在箱體內壁涂抹防腐層或用防腐材料制造。新型袋式除塵器技術的提高多集中于如何提高布袋的清灰效果、耐腐蝕性和防油防水性能等，如改變布袋的擾動位置及增加脈沖噴嘴引氣量等。袋式除塵器具有如下特點：
（1）袋式除塵器具有較高的除塵效率，除塵效率可達99%以上，對于大于0.5μm的粉塵的去除率在 99.99%以上；
（2）適用范圍廣，能用于不同類型的瀝青攪拌設備，處理風量可大可；
（3）適應性強，使用靈活，操作彈性大，選用不同功能的濾袋，可適用于不同種類的燃料如柴油、重油、雜質油和煤等，而且入口氣體含塵濃度變化較大時，對除塵效率影響不大；
（4）與濕式除塵設備相比，粉塵可以按粗細大小分級回收利用，不存在污泥處理問題或形成二次污染；
（5）袋式除塵器與其他除塵器相比，沒有復雜的附屬設備及技術要求，造價和運行費用低，使用壽命長。所以袋式除塵器是瀝青攪拌設備最常用，也是最理想的除塵系統(tǒng)。
3 袋式除塵器的結構特點和選用
（1）濾袋的選擇：袋式除塵器是一種利用有機纖維或無機纖維過濾布將含塵氣體中的固體粉塵在濾袋的過濾、慣性碰撞、攔截、擴散、靜電、重力沉降等作用下分離出來的一種高效除塵設備，布袋的好壞直接關系到除塵系統(tǒng)的效率。精湛的縫制技術和選用合適優(yōu)質的濾料，是保護該系統(tǒng)高效率的關鍵。國內濾料的發(fā)展與袋式除塵器的發(fā)展是同步的，瀝青攪拌設備除塵用濾料主要是NOMEX針刺氈濾料、芳綸針刺氈濾料等。其中 NOMEX針刺氈濾料的性能指標見表1。
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如果瀝青攪拌設備使用重油、煤或其它雜質油作燃料，就要對NOMEX針刺氈濾料采取不同方式的后處理，以適應不同的使用要求，特別是用高硫量重油、雜質油作燃料，或原料含水量較高，導致瀝青拌和設備燃燒的粉塵帶有粘性，煙氣成分酸性強等。采用防酸、防油和防水處理的NOMEX針刺氈濾料，可大大提高NOMEX濾料的耐磨性、耐高溫性、耐酸堿性、耐水解性及尺寸穩(wěn)定性，提高濾袋的清灰性能和除塵效率以及布袋使用壽命。因此NOMEX（聚芳酰胺）耐高溫針刺氈濾料是瀝青混凝土設備除塵器的理想濾料之一，而且使用期限可達到2年以上。
（2）溫度的控制：一般NOMEX濾袋承受溫度為 200℃，所以處理設施進口溫度應控制在200℃以下，通過煙管后的煙氣到達除塵器箱體時，溫度都能降到 200℃以下。為保護布袋不被意外燒損，在袋式除塵器的入口處煙道上裝有一個安全閥，設有高、低溫保護裝置，可延長濾袋使用壽命。
（3）風機選用：采用可調節(jié)風門大小的吸風方式，以調整設備負壓和燃燒機或鍋爐的火焰大小。
（4）根據濾袋的清灰效果和使用壽命，目前除塵器大多采用大氣反吹或脈沖清灰。
（5）漏風率：理論上計算袋式除塵器除塵效率達 99%，但實測中達不到，主要是漏風的影響，漏風率越低，除塵效果越好。
（6）過濾風速：平均過濾風速越低，過濾面積越大，除塵效率越高，布袋壽命越長，但造價會相應提高，所以要根據工況條件，選擇合適的過濾風速，一般風速控制在1～2m/min，除塵效果也較佳。
（7）集裝箱式除塵系統(tǒng)：在除塵器箱體前裝有沉降室，后面配置袋式除塵器，形成二級除塵。沉降室可除去一部分大顆粒粉塵，降低溫度，減少除塵器壓力，這部分大顆粒粉塵可作為細骨料直接回用；后面的袋式除塵器收集的細粉塵可作為粉料回收再利用，既達到了除塵效果，又可以節(jié)約原材料。
（8）除塵系統(tǒng)還設有負壓自動調節(jié)，以確保運行工況始終處于最佳狀態(tài)，減少系統(tǒng)能耗。
（9）過濾布袋一般都要進行預涂層處理，防止燃燒器燃燒不完全的油分或粘性粉塵進入袋式除塵器，直接粘住濾袋而發(fā)生糊袋現(xiàn)象。
（10）設計了雙杠桿重力控制閥：用于一級及二級除塵器下方螺旋輸送機下的排灰，灰塵由螺旋輸送機送入熱骨料提升機或粉料提升機回收利用或排掉，該種閥門蓋板由不同重量的配重控制，閥門可自動開關，以保證閥門始終處于關閉狀態(tài)，除塵系統(tǒng)的負壓不受外界的影響。
4 工程應用實例
目前國內瀝青攪拌設備上的除塵系統(tǒng)基本都采用袋式除塵系統(tǒng)，一般采用較多的是集裝箱式除塵系統(tǒng)，一級為慣性除塵器，二級為布袋除塵器。慣性除塵器收集粒徑為40～50μm的大顆粒，這些大顆？勺鳛榧毠橇匣厥绽，剩余的含塵氣體進入袋式除塵器進行二次除塵，收集粒徑為0.3μm以上、40μm以下的塵粒，這些塵？勺鳛榈V粉回收利用，既達到了除塵效果，又可以節(jié)約原材料，滿足了客戶的需求。而且該種袋式除塵器結構緊湊美觀、除塵效率高。這種獨特設計的二級袋式除塵器，過濾面積大，易清理，有高低溫報警、超高溫自動保護裝置。采用保溫式箱體，布袋采用美國杜邦公司的NOMEX纖維，經過無紡針刺而成的耐高溫、耐酸過濾材料，而且粉塵排放濃度小于25mg／Nm3甚至更低。但隨著燃油價格不斷攀升，為了降低成本，瀝青攪拌設備燃料由原來使用柴油作燃料，現(xiàn)在很多廠家都改為使用重油、煤或其它雜質油作燃料，而且重油又有高硫量重油、中硫量重油，低硫量重油，導致瀝青攪拌設備燃燒的煙塵煙氣成分越來越復雜，針對以上使用不同燃料而產生的不同的工況條件，對NOMEX針刺氈濾料采取了不同的后處理方式，可大大提高除塵效率及布袋使用壽命。
以一家瀝青混凝土攪拌設備LB3000袋式除塵器為例，其生產能力是每小時180～240噸，煙氣入口溫度小于200℃，成品料溫度140℃～180℃，因為燃料為重油，所以煙氣里含有一定的酸性氣體，而煙塵主要來自骨料烘干系統(tǒng)和重油燃燒的殘留物，粉塵顆粒細，并帶有粘性，而且骨料有時含水量比較大，烘干時會產生大量的水蒸汽。根據以上工況，除塵器濾料選用防油、防水NOMEX耐高溫針刺氈濾料。瀝青混凝土攪拌設備LB3000工藝流程如下圖，除塵器具體參數(shù)如表2。
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運行效果如下：
（1）集裝箱式除塵系統(tǒng)配有一級慣性除塵器和二級袋式除塵器，整個除塵器運行阻力小于1200Pa，慣性除塵器收集粒徑為40～50μm的大顆粒，這些大顆粒可作為細骨料，由一級除塵器下方的螺旋輸送機送入熱骨料提升機回收利用，剩余的含塵氣體進入袋式除塵器進行二次除塵，收集粒徑為0.3μm～40μm的塵粒，這些塵粒可作為礦粉回收利用，由二級除塵器下方的螺旋輸送機送入粉料提升機回收利用，沒有出現(xiàn)粉塵外逸現(xiàn)象，既節(jié)約了原材料，又不會對周圍環(huán)境造成二次污染。
（2）采用防油、防水NOMEX耐高溫針刺氈濾布制成濾袋，大大提高了除塵效率及布袋使用壽命，經監(jiān)測，平均粉塵排放濃度是19mg／Nm3，林格曼黑度小于1級，該系統(tǒng)自從2007年8月開機以來濾袋使用效果良好。
（3）一次慣性除塵與二次袋式除塵組合一體的結構，縮短了煙道，從而減少了20%設備運行阻力和散熱面積，并且袋式除塵器采用扁袋設計，結構緊湊，易清灰，除塵器裝機功率為160kW，實際運行功率約為 120kW。這種組合式除塵器結構特別適用于大中型瀝青攪拌設備由于配套設備多、管道多而引起阻力大的場合使用，既節(jié)省空間，又減少能耗。
（4）實踐證明，瀝青攪拌設備采用袋式除塵器作為除塵系統(tǒng)，可以濾除0.5μm以上的粉塵，除塵效果好，排放濃度可小于25mg/Nm3，林格曼黑度小于1級，遠遠低于國家環(huán)保排放標準，所以袋式除塵器目前是瀝青混凝土攪拌設備最理想的除塵系統(tǒng)。
五 結論
袋式除塵器是一種高效除塵器，利用有機纖維或無機纖維過濾袋將含塵氣體中的固體粉塵在濾袋的過濾、沖擊、攔截、擴散和靜電吸引等作用下而分離出來的一種高效除塵設備，可捕集0.3μm以上的灰塵，除塵效率可達95%～99%。瀝青混凝土攪拌設備的除塵系統(tǒng)將烘干滾筒及整個攪拌的含塵氣體通過煙道進入慣性除塵器進行一級除塵，然后剩余的含塵氣體進入袋式除塵器進行二級除塵，凈化后的氣體通過煙囪排放。此袋式除塵器采用大氣反吹，清灰效果好，排放濃度<25mg/Nm3；林格曼黑度小于1級，而且可根據客戶所使用的不同燃料、骨料和礦粉等原料的不同含水量，采取用不同方式處理的NOMEX針刺氈濾料，以保證在不同類型的工況條件下能夠正常使用，除塵器還設有高、低溫保護裝置，以延長濾袋使用壽命，濾袋使用壽命一般可達兩年以上。
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