0 概述：水泥回轉窯系統除塵設備的選擇
我國水泥工業取得了長足發展，2006年產量達12.4億噸，近幾年平均增速為12%。新型干法水泥技術在節能、大型化方面取得突破性進展，其生產量占全部水泥產量的百分比由2000年12%上升到50%，而粉塵排放減少500萬噸。目前新型干法窯中以5000t/d窯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的環保設備的大型化，同時也促進了環保裝備及技術的進步。
水泥回轉窯是水泥廠最大的粉塵污染源，新型干法水泥生產線均將窯尾煙氣用于烘干原料、并與窯尾共用一臺除塵器。因此，窯尾系統的粉塵排放量占到整條生產線的二分之一強。新修訂的《水泥工業大氣污染物排放標準》GB4915－2004中規定“水泥窯及窯磨一體機”排放標準為50mg/m3，需要高效、穩定的除塵設備才能達標運行。世界發達國家對水泥窯的排放要求愈來愈嚴格，歐盟IPPC（綜合污染預防與控制）指令（96、61、EC）關于《水泥制造業的最佳可用技術（BAT）與污染物排放指南》指出：采用袋除塵和電除塵技術，對應的排放控制水平為20~30 mg/Nm3。這份文件將成為歐洲各國制定排放標準的依據。有一些國家（如德國、荷蘭）水泥工業粉塵排放甚至要求達10 mg/Nm3，尤其近年來“趨零排放”已成為一種潮流（表1）。
表1 國外水泥工業顆粒物排放標準（mg/Nm3）
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國家 |
德國 |
法國 |
愛爾蘭 |
盧森堡 |
荷蘭 |
瑞典 |
英國 |
歐盟IPPC |
日本 |
美國2 |
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水泥窯 |
50 |
50 |
50 |
30 |
15 |
50 |
40 |
20~30 |
一般地區100 |
~70 |
目前，國內外用于水泥回轉窯除塵都是電、袋兩大類除塵器。國內生產的袋除塵器、電除塵器每小時能處理幾百到一百多萬立方米風量的含塵廢氣，進口濃度允許超過100 g/Nm3，排放濃度熱力設備可控制在50mg/Nm3以下，通風設備可控制在30 mg/Nm3以下。我國水泥回轉窯據統計10%使用袋除塵器，90%使用電除塵器，但隨著《水泥工業大氣污染物排放標準》的出臺，袋除塵器應用愈來愈多，國內外均出現“電改袋”的現象。袋、電除塵器由于除塵機理不同，應用情況，除塵效果也不盡相同。以下就電、袋兩種除塵器工作原理，用于水泥回轉窯除塵實際情況作簡要分析比較。
1 電除塵器
電除塵器是利用高壓靜電來進行氣塵分離的，它除塵基本過程分三個階段：（1）進入電除塵器內的粉塵粒子先荷電；（2）荷電塵粒移動后沉降（即收塵）；（3）振打使沉積粉塵脫落（即清灰）。當含塵氣體通過電極間通道時，電暈電流中的電子和負離子就會吸附到粉塵上，稱為荷電。荷電的粉塵在電場的作用下向收塵極運動，最后沉積在收塵極板上并將電荷釋放出來，當粉塵沉積到一定厚度時，通過振打裝置將粉塵打落入灰斗排出。
工業電除塵器在實際運行中，除塵是一個極為復雜的過程，受諸多因素的影響，如圖1、圖2所示。從理論計算的除塵效率與實際運行數據相差較大，這些因素包括物理、電力、流體力學等，而最強干擾作用，是煙氣和粉塵的性質，如粉塵的比電阻；氣體的溫度和濕度；化學成分；塵粒分布；壓力，氣體流速等等。
圖1 電除塵荷電和除塵過程
1-電暈線；2-電子；3-離子；4-粉塵顆粒；5-陽極板圖
2? 影響電除塵器性能的主要因素
1.1 比電阻是主要影響因素
電除塵器要求控制煙氣粉塵比電阻在104~1011?.cm這個范圍，其除塵效率最佳，這也是長期實踐得出的結論。
低于1011?.cm的粉塵稱為低阻粉塵，這種粉塵導電良好，荷電粒子與集塵極接觸立即放出電荷，同時獲得與集塵極相同電荷的正電荷，受到集塵極相同電荷的排斥又脫離集塵極返回到氣流中，形成二次飛揚（圖3），又稱“跳躍現象”。
高于1011?.cm的粉塵稱為高阻粉塵。這種粉塵在集塵極放電緩慢，因此粉塵層間形成很大的電壓梯度，產生一個強電場，這一電場不但減弱了電極間的電場強度，排斥其它粉塵繼續向集塵極運動，還會發生局部放電，出現反電暈現象（圖4），在集塵極和物料層中形成大量的陽離子，中和了迎面而來的陰離子，使電能消耗增加甚至無法工作。
圖3 低比電阻粉塵的跳躍現象
圖4 高比電阻粉塵的反電暈現象
1.2? 煙氣調質控制比電阻
為使電除塵器能在正常比電阻范圍內工作，所有干法水泥廠回轉窯都要采用增濕塔做為煙氣調質處理。而煙氣調質是根據粉塵中比電阻隨溫度和濕度（濕度以露點表示）變化而變化的性質來進行的，必須兼顧到溫度和露點兩個條件。新型干法生產線窯尾煙氣溫度在300°C ~ 400°C之間，進行增濕降溫后，露點為50°C，溫度為150°C，粉塵比電阻可調到1011?.cm以下，是電除塵理想的工作范圍。增濕塔是窯尾除塵系統的重要組成部分，它的工作好壞直接影響電除塵器的效果。