袋式除塵技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

　　1 袋式除塵技術(shù)在節(jié)能減排中的作用

　　1.1 大幅度削減煙塵和粉塵排放

　　在產(chǎn)生粉塵或煙塵的各個行業(yè)中，凡采用袋式除塵技術(shù)的除塵系統(tǒng)，其固體顆粒物排放濃度均遠遠低于采用其他除塵技術(shù)。目前國內(nèi)袋式除塵器的排放濃度普遍穩(wěn)定在30～50mg/Nm³

　　以下，凈化燃煤鍋爐煙氣的袋式除塵系統(tǒng)大部分排放濃度為20～30mg/Nm³，凈化高爐煤氣和水煤氣的袋式除塵系統(tǒng)則為5～10mg/Nm³，用于垃圾焚燒發(fā)電廠的袋式除塵器更實現(xiàn)了排放濃度2.3～4.1mg/Nm³的業(yè)績。

　　袋式除塵器可以大幅度降低煙塵和粉塵的排放量。以火電廠行業(yè)為例，目前每年排放煙塵380萬噸，若全國50%的燃煤鍋爐采用袋式除塵器，則火電行業(yè)每年可減少排放煙塵120萬噸以上。 袋式除塵器這種高效的除塵特性可支持更加嚴格的環(huán)保標準。我國近年來相繼修訂了一些行業(yè)的排放標準，顆粒物排放限值為50mg/Nm³，與以往相比雖已嚴格得多，但與國際先進水平相比，仍顯落后。我國垃圾焚燒煙氣中含有多種有害物質(zhì)，特別是二噁英類劇毒物質(zhì)，但顆粒物排放限值卻為80mg/Nm³，既不適應(yīng)環(huán)境保護的要求，也與我國袋式除塵技術(shù)能夠達到的水平相距甚遠，因此該項標準亟待重新修訂。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各項排放標準的更加嚴格化是大勢所趨。實際上，我國袋式除塵技術(shù)已經(jīng)完全能夠支持更為嚴格的標準。 排放限值的進一步降低，將對固體顆粒物減排起到巨大的作用。以水泥行業(yè)為例，目前每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品約排放煙塵和粉塵0.8～1kg，年排放量約為1200萬噸，若將固體顆粒物排放限值降至20～30mg/Nm³，則煙塵和粉塵排放量每年可削減650～800萬噸。需要指出的是，袋式除塵器實現(xiàn)更嚴格的顆粒物排放標準并不需要提高造價和運行費用，只要嚴格按照有關(guān)標準和規(guī)范設(shè)計、制造、安裝和運行，都能獲得好的效果。

　　1.2 實現(xiàn)對微細粒子的控制

　　微細粒子（PM10、PM2.5）是危害人體健康和污染 大氣環(huán)境的主要因素之一，將微細粒子的控制納入國家標準只是時間問題。目前電除塵器捕集微細粒子的效率很低，對小于10μm的塵粒，其捕集率只有60%左右。而袋式除塵器對粒徑小于1μm的粒子，其捕集效率卻可達到98%～99%。因而可以說，目前只有袋式除塵技術(shù)能夠有效控制微細粒子。

　　1.3 高效去除有害氣體

　　袋式除塵器能夠高效去除有害氣體。如電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵系統(tǒng)實現(xiàn)的。瀝青煙氣的最有效凈化方法是以粉塵吸咐并以袋式除塵器分離。

　　試驗結(jié)果表明，在半干法脫硫中，采用袋式除塵器可比電除塵器提高脫硫效率約10個百分點。濾袋表面的粉塵層含有未反應(yīng)的脫硫劑，相當于一個“固定床”的作用，可顯著延長脫硫反應(yīng)的時間。

　　在垃圾焚燒煙氣凈化中，袋式除塵器的“固定床”特性對垃圾焚燒煙氣凈化具有重要的價值。垃圾焚燒煙氣中的二噁英的凈化方法之一是以活性炭吸附再以袋式除塵器去除。目前國外一種去除二噁英的新技術(shù)，就是在袋式除塵器的濾料上加催化劑，促使二噁英分解。

　　1.4 在多種復(fù)雜條件下實現(xiàn)減排

　　袋式除塵器對各種煙塵和粉塵都有很好的捕集效果，不受粉塵成分及比電阻等特性的影響。 袋式除塵器對入口含塵濃度不敏感，在含塵濃度很高或很低的條件下，都能實現(xiàn)很低的粉塵排放。 以往袋式除塵器的應(yīng)用受到諸多不利因素的制約，近年來袋式除塵技術(shù)的發(fā)展使此情況有了很大改觀，袋式除塵器在各種不利條件下都能成功應(yīng)用和穩(wěn)定運行。

　?。?）煙氣高溫。在≤280℃下已普通應(yīng)用；在300℃～500℃范圍內(nèi)也可應(yīng)用，國外已有用于更高溫度的實例。

　　（2）煙氣高濕。例如烘干機、噴霧干燥機等的尾氣凈化。

　　（3）高含塵濃度。可直接處理含塵濃度為1400g/Nm³的氣體，并達標排放；還可直接處理含塵濃度為3萬g/Nm³的氣體（例如倉式泵輸粉），并達標排放。

　　（4）高腐蝕性。例如垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化，煙氣中含HCl、HF等腐蝕性氣體。

　　（5）煙氣含易燃、易爆粉塵或氣體。例如高爐煤氣、炭黑生產(chǎn)煙氣、煤粉磨機尾氣、煤調(diào)濕尾氣等。

　?。?）除塵系統(tǒng)具有高負壓或高正壓。一些大型煤磨收塵系統(tǒng)的負壓為1.4萬～1.6萬Pa；大型高爐煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓可達到0.3MPa；而某些水煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓更高達0.6～4.0MPa。

　　1.5 新能源開發(fā)和節(jié)能工程的重要設(shè)備

　　在一些新能源開發(fā)和節(jié)能工程中，袋式除塵器提供了有力的支撐，如新能源開發(fā)項目“煤制油”工藝中的煤粉收集，袋式除塵器就是必備的設(shè)備。

　　高爐煤氣余壓發(fā)電具有重大的節(jié)能效益。采用袋式除塵器凈化高爐煤氣，比濕式凈化可增加發(fā)電量30%～40%，并且每噸鐵節(jié)約用水200kg，煤氣的熱值大幅度提高。而與電除塵凈化相比，凈煤氣的含塵量更低、凈化效果更穩(wěn)定。

　　2 目前我國袋式除塵技術(shù)的水平

　　2.1 主機

　　目前，我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“長袋低壓脈沖袋式除塵技術(shù)”已成為袋式除塵工程的主導(dǎo)技術(shù)，在各工業(yè)領(lǐng)域均獲得良好效果。其關(guān)鍵部件脈沖閥的性能在某些方面已超過國外產(chǎn)品，從而獲得了更好的清灰效果；脈沖閥膜片的壽命大幅度延長，使用3～5年已是普遍

　　現(xiàn)象。 袋式除塵設(shè)備迅速大型化，用于鋼鐵、水泥、火電行業(yè)的袋式除塵設(shè)備，許多單機的處理煙氣量都超過100萬m³/h，過濾面積超過兩萬平方米，其中火電行業(yè)的袋式除塵器單機最大處理煙氣量超過300萬m³/h，過濾面積在4萬～5萬m²以上。在設(shè)備規(guī)模大型化的同時注入了新的技術(shù)，使袋式除塵器的氣流分布、氣流組織和結(jié)構(gòu)合理及安全化等方面都有了顯著進步。

　　2.2 濾料

　　近幾年來，袋式除塵濾料最顯著的進步是高溫纖維及高性能濾料的開發(fā)與應(yīng)用。

　　國產(chǎn)高溫纖維最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；氖情g位芳綸。目前已有兩家公司批量生產(chǎn)，其中煙臺氨綸擁有4300噸/年的生產(chǎn)能力，廣東彩艷擁有1000噸/年的生產(chǎn)能力。另外，圣歐（中國）集團于2008年決定在圣歐（蘇州）安全防護材料有限公司擴建生產(chǎn)規(guī)模，年產(chǎn)芳綸纖維7000噸，于2009年下半年開工建設(shè)。與芳綸性質(zhì)相近的芳砜綸，產(chǎn)能也有所增加，上海紡織控股（集團）公司建成年產(chǎn)1000噸的生產(chǎn)基地并已試車。

　　國產(chǎn)聚苯硫醚（PPS）纖維發(fā)展迅速。江蘇瑞泰科技有限公司已擁有年產(chǎn)3000噸的能力，并計劃擴建。四川德陽特種新材料有限公司也已建成聚苯硫醚纖維生產(chǎn)線。可以預(yù)計，在質(zhì)量不斷提高的同時，國產(chǎn)聚苯硫醚的產(chǎn)量將顯著增加。

　　國產(chǎn)聚四氟乙烯纖維的生產(chǎn)研發(fā)以上海凌橋、常州中澳、常州華福等幾家公司為代表，均已實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量與國外公司尚有差距，但價格便宜，僅為國外產(chǎn)品的53％。

　　高溫纖維的發(fā)展，有力地帶動了高性能濾料的加工、后處理技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)能的擴張。據(jù)不完全統(tǒng)計，在國內(nèi)火力發(fā)電行業(yè)的高溫濾料市場上，無錫必達福、張家港澳伯尼、廈門三維絲三家公司占據(jù)了燃煤鍋爐用高溫濾料的大部分市場份額。其中廈門三維絲是中資企業(yè)，該公司鎖定高端濾料市場，注重技術(shù)創(chuàng)新，努力打造自己的品牌，在短短數(shù)年內(nèi)，已躋身于國內(nèi)生產(chǎn)高溫濾料的主要企業(yè)行列。

　　隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，對袋式除塵用濾料將會有更大的需求，高性能濾料市場空間巨大。國內(nèi)濾料企業(yè)的當務(wù)之急是增加新產(chǎn)品的研發(fā)投入，推出更多新纖維和濾料，并不斷提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量，增強國際競爭力，樹立更多的民族品牌。

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　　2.3 自動控制技術(shù)

　　我國自動控制技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)和應(yīng)用已歷時40年，自上世紀80年代中期成功地將可編程控制器（PLC）用于袋式除塵器的自動控制以來，經(jīng)過20多年不斷的改進和完善，其已成為袋式除塵系統(tǒng)在各種復(fù)雜環(huán)境下安全可靠運行的重要保障。

　　（1）功能不斷完善，適應(yīng)了袋式除塵技術(shù)擴大應(yīng)用所面臨的新需求。清灰控制有定時、定壓差、流量函數(shù)控制和手動控制幾種方式，還可對設(shè)備和系統(tǒng)的溫度、壓力、壓差、流量等參數(shù)進行監(jiān)控，對除塵器和系統(tǒng)主要部件（例如噴吹裝置、停風(fēng)閥、卸灰閥、切換閥等）

　　的工況進行監(jiān)視和故障報警；

　?。?）篩選了適應(yīng)上述功能的先進、可靠、實用的傳感器件；

　?。?）接口電路和軟件程序不斷更新完善；

　?。?）從小型機發(fā)展到中型機，適應(yīng)大型系統(tǒng)的自控需求；

　?。?）與工控機、DCS系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用。

　　2.4 袋式除塵器的應(yīng)用

　　我國高爐煤氣凈化在世界上率先實現(xiàn)了全干法流 程，而且在大型高爐上普遍推廣應(yīng)用，凈煤氣含塵量低于10mg/Nm³。無論是在應(yīng)用數(shù)量，還是技術(shù)成熟方面，都處于世界領(lǐng)先地位。水泥窯頭和窯尾煙氣凈化長期以來普遍采用電除塵器，近幾年來新建的新型干法水泥窯則采用袋式除塵器。2006年有約200座5000～10,000t/d規(guī)模的水泥窯全部采用袋式除塵器。煙塵排放濃度一般低于20mg/Nm³，有的甚至低于10mg/Nm³。 燃煤電廠鍋爐煙氣凈化曾經(jīng)是電除塵器“一統(tǒng)天下”，自從2001年2臺200MW機組首先采用袋式除塵技術(shù)以來，目前300MW以下機組已有數(shù)十臺采用了袋式除塵器，濾袋壽命在3年左右，有的超過4年。用于600MW機組的袋式除塵器也已投入運行。 鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機煙氣凈化以前一直是采用電除塵器。繼數(shù)年前通鋼3臺燒結(jié)機機尾電除塵器改造為袋式除塵器之后，寶鋼1臺大型燒結(jié)機機尾電除塵器也成功實現(xiàn)了“電改袋”。

　　3 袋式除塵技術(shù)面臨的課題

　　3.1 凈化微細粒子的技術(shù)和裝備

　　袋式除塵器雖然能夠有效捕集微細粒子，但以往未將微細粒子的捕集作為技術(shù)發(fā)展的重點。面臨微細粒子，袋式除塵技術(shù)需要進一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。有必要針對PM10、PM2.5等的捕集，研究和開發(fā)主機、濾料及應(yīng)用技術(shù)。

　　3.2 凈化有害氣體的技術(shù)和裝備

　　特別應(yīng)當研究和開發(fā)通過催化作用直接分解二噁英/呋喃的技術(shù)和材料，改變目前主要依靠活性炭吸附的局面。還需研究和開發(fā)去除重金屬的技術(shù)和裝備。

　　3.3 開發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域

　　鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣凈化基本沿用濕式文丘里除塵工藝，難以滿足新的環(huán)保標準，而且存在污水處理、能耗高等問題。鋼鐵界的有識之士早就提出干法除塵的思路，但尚未實現(xiàn)。鐵礦燒結(jié)機的機頭煙氣，全部采用電除塵器處理。近年來普遍反映不能達標。采用袋式除塵的技術(shù)途徑正在探索，尚無顯著進展。

　　3.4 進一步降低袋式除塵器的能耗

　　與電除塵器相比，袋式除塵器的阻力較高，從而導(dǎo)致主風(fēng)機的能耗較高。雖然在降低阻力方面已經(jīng)取得很大的進步，但考慮到“節(jié)能減排”的大目標，考慮到今后袋式除塵器的應(yīng)用將越來越廣的局面，仍需加強研究，以期進一步降低袋式除塵器的阻力和能耗。

　　3.5 耐高溫濾料纖維的開發(fā)

　　我國耐高溫濾料纖維的開發(fā)和生產(chǎn)雖取得一些進展，但質(zhì)量與國外產(chǎn)品尚有明顯差距，特別是PPS和PTFE纖維。因此，市場目前主要由國外企業(yè)所壟斷。 另一種耐高溫濾料纖維P84，是水泥窯煙氣凈化的主要濾料，目前在我國還是空白。

　　3.6 研發(fā)超高壓袋式除塵技術(shù)和設(shè)備

　　水煤氣行業(yè)正向高壓制氣方向發(fā)展，壓力越高，產(chǎn)氣率就越高。近期國內(nèi)計劃建設(shè)工作壓力為0.6M～1.0MPa的制氣系統(tǒng)，隨后的目標是建設(shè)壓力為3M～4MPa的制氣系統(tǒng)。開發(fā)適應(yīng)這種高壓的袋式除塵技術(shù)和裝備，是亟待研究的課題。

　　3.7 提高脈沖閥產(chǎn)品的質(zhì)量和性能

　　脈沖噴吹是我國袋式除塵器目前主要的清灰方式，其主要部件是脈沖閥。長期以來，我國大型和重要袋式除塵項目，脈沖閥市場幾乎都由國外企業(yè)所壟斷?？陀^而言，我國脈沖閥的噴吹性能（即清灰性能）不亞于國外產(chǎn)品，某些指標甚至優(yōu)于國外產(chǎn)品。但國內(nèi)的脈沖閥早期存在膜片壽命較短的缺點，有的零件質(zhì)量（包括材質(zhì)）不夠好，從而導(dǎo)致脈沖閥性能不穩(wěn)定?，F(xiàn)在雖然有很大進步，但與國外產(chǎn)品仍有差距。加上在用戶中未能建立信譽以及企業(yè)競爭力等原因，一直未能占領(lǐng)主要市場。

　　4 袋式除塵行業(yè)的發(fā)展

　　4.1 袋式除塵行業(yè)超速發(fā)展

　　近幾年來，袋式除塵行業(yè)一直以超常的速度發(fā)展，從近幾年袋式除塵行業(yè)產(chǎn)值的增長率可以看出該行業(yè)的發(fā)展勢頭：2004年增長50%；2005年增長21%；2006年增長38%；2007年增長33%。 這一發(fā)展速度，以及全國袋式除塵年產(chǎn)值從原來遠低于電除塵到2007年超過電除塵年產(chǎn)值的事實，都說明袋式除塵器在大氣污染治理中發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　4.2 袋式除塵行業(yè)仍很弱小

　　就絕對產(chǎn)值而言，袋式除塵行業(yè)2007年全行業(yè)產(chǎn)值僅為119.57億元，仍與我國的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模遠遠不相適應(yīng)。 我國鋼鐵、水泥產(chǎn)量都居世界第一，這些行業(yè)都是排放煙塵和工業(yè)粉塵的主要產(chǎn)業(yè)。我國大氣污染物的排放尚居世界前列。由此來看，包括袋式除塵在內(nèi)的我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)還應(yīng)有很大的發(fā)展空間，袋式除塵行業(yè)有必要、也應(yīng)該大力發(fā)展。

　　4.3 袋式除塵行業(yè)的發(fā)展需要國家的支持

　　在國家“六五”、“七五”計劃期間，有關(guān)部門將袋式除塵技術(shù)和電除塵技術(shù)的研究開發(fā)列入國家攻關(guān)計劃，對除塵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極大的推動作用。但那時正值改革開放初期，研究開發(fā)主要是對引進技術(shù)和設(shè)備進行消化、移植，并部分創(chuàng)新，填補國內(nèi)現(xiàn)代除塵技術(shù)和裝備的空白。 在現(xiàn)階段，袋式除塵行業(yè)的發(fā)展主要應(yīng)從以下幾方面入手：

　?。?）技術(shù)創(chuàng)新，推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品；

　?。?）加大產(chǎn)業(yè)化和工程化的力度，促進骨干企業(yè)做大做強；

　?。?）進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強競爭力，打造名牌產(chǎn)品，擴大國內(nèi)外市場份額。

　　以上目標的實現(xiàn)，需要國家給予多方面的扶持和幫助。在技術(shù)創(chuàng)新方面，鑒于同袋式除塵有關(guān)的企業(yè)目前實力不夠強大，單靠企業(yè)自身的力量難以實現(xiàn)預(yù)期的目標，仍然需要有關(guān)部門予以大力支持。