選自2009全國袋式除塵技術(shù)研討會(huì)論文集
陳隆樞
(中鋼集團(tuán)天澄環(huán)保科技股份有限公司)
摘 要 在節(jié)能減排中，袋式除塵技術(shù)將發(fā)揮舉足輕重的作用。我國袋式除塵技術(shù)在最近三十年中有了長足的進(jìn)步，完全能夠滿足各工業(yè)部門顆粒物控制的需求。但袋式除塵技術(shù)仍然存在諸多需要解決的研究課題。盡管近年來袋式除塵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，但仍很弱小，與我國的需求不相適應(yīng)，而且袋式除塵行業(yè)的發(fā)展需要國家的大力支持。
關(guān)鍵詞 袋式除塵 粉塵排放 節(jié)能減排
1 袋式除塵技術(shù)在節(jié)能減排中的作用
在節(jié)能減排中，袋式除塵技術(shù)將發(fā)揮舉足輕重的作用。
1.1 大幅度削減煙塵和粉塵排放
在各產(chǎn)生粉塵或煙塵的行業(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遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他各種除塵技術(shù)。目前國內(nèi)袋式除塵器的排塵濃度普遍穩(wěn)定在30～50mg/Nm3以下，凈化燃煤鍋爐煙氣的袋式除塵系統(tǒng)大部分排塵濃度低于30～20mg/Nm3，凈化高爐煤氣和水煤氣的袋式除塵系統(tǒng)則低于5～10mg/Nm3，用于垃圾焚燒發(fā)電廠的袋式除塵器，更實(shí)現(xiàn)了排塵濃度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。以火電行業(yè)為例，目前每年排放煙塵380萬噸，若全國50%的燃煤機(jī)組采用袋式除塵器凈化鍋爐煙氣，則火電行業(yè)每年排放煙塵可減少120萬噸以上。
有一個(gè)實(shí)例很能說明袋式除塵器的減排作用。我國兩個(gè)規(guī)模相當(dāng)?shù)匿撹F聯(lián)合企業(yè)，都很重視環(huán)境治理，但B公司的廠區(qū)降塵量卻是A公司的3倍。B公司的主管人員反復(fù)比較和思索后發(fā)現(xiàn)，一個(gè)重要原因是，A公司的煙塵治理主要采用袋式除塵器，而B公司則側(cè)重電除塵器，雖然都能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際的煙塵排放濃度卻差別甚大。
袋式除塵器這種高效的除塵特性可支持更加嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。我國近年來相繼修訂了一些行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)，顆粒物排放限值為50mg/Nm3，與以往相比雖已嚴(yán)格得多，但與國際先進(jìn)水平相比，仍顯落后。我國垃圾焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)則更為寬松，顆粒物排放濃度限值為80mg/Nm3，而許多發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)為5mg/Nm3。鑒于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)，該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)亟待重新修訂。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)外對我國環(huán)境的要求將越來越高，各項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格化是大勢所趨。實(shí)際上，我國袋式除塵技術(shù)已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)低于規(guī)定限值的固體顆粒物排放，完全能夠支持更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
排放限值的進(jìn)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)一噸產(chǎn)品排放煙塵和粉塵約0.8～1kg，年排放量約1200萬噸，若將固體顆粒物排放限值降至30～20mg/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(shí)現(xiàn)更低的顆粒物排放并不需要提高造價(jià)，只要嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行，都能獲得好的效果。
1.2 實(shí)現(xiàn)對微細(xì)粒子的控制
微細(xì)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，將微細(xì)粒子的控制納入國家標(biāo)準(zhǔn)只是時(shí)間問題。目前電除塵器捕集微細(xì)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1μm的粒子，其捕集效率也可達(dá)到98～99%。可以說，目前只有袋式除塵技術(shù)能夠有效控制微細(xì)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。
電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵器實(shí)現(xiàn)的。含瀝青煙氣的最有效凈化方法是以粉塵吸附并以袋式除塵器分離。
試驗(yàn)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(gè)百分點(diǎn)。濾袋表面的粉塵層含有未反應(yīng)完全的脫硫劑，相當(dāng)于一個(gè)“固定床”的作用。若濾袋表面粉塵層厚度2.0mm，過濾風(fēng)速為1m/min，則含塵氣流通過粉塵層的時(shí)間為1.2s，顯著延長了脫硫反應(yīng)的時(shí)間。
在垃圾焚燒煙氣凈化中，袋式除塵器起著無可替代的作用。垃圾焚燒煙氣含有多種有害氣體，袋式除塵器的“固定床”的特性對垃圾焚燒煙氣凈化具有重要的價(jià)值。
垃圾焚燒煙氣中的二噁英的凈化方法之一是以活性碳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)，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(shí)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(shí)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，近年來袋除塵技術(shù)的發(fā)展使情況有了很大的改觀，袋式除塵器在以下不利條件下都能成功應(yīng)用和穩(wěn)定運(yùn)行：
（1）煙氣高溫，在≤280℃下已普遍應(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(shí)例；
（2）煙氣高濕，例如烘干機(jī)、噴霧干燥機(jī)等尾氣凈化；
（3）高含塵濃度，可直接處理含塵濃度1400 g/Nm3的氣體，并達(dá)標(biāo)排放；還可直接處理含塵濃度3萬g/Nm3的氣體(例如倉式泵輸粉)，并達(dá)標(biāo)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(jī)尾氣、煤調(diào)濕尾氣等；
（6）除塵系統(tǒng)具有高負(fù)壓或高正壓。一些大型煤磨袋式收塵系統(tǒng)的負(fù)壓為14000～16000Pa；大型高爐煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓可達(dá)0.3MPa；而某些水煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓更高達(dá)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，袋式除塵器作為重要設(shè)備提供了有力的支撐。
我國一項(xiàng)新能源開發(fā)項(xiàng)目是“煤制油”。作為該工藝中煤粉的收集設(shè)備，袋式除塵器是不可缺少的一環(huán)。
高爐煤氣余壓發(fā)電具有重大的節(jié)能價(jià)值，采用袋式除塵器凈化高爐煤氣，比濕式凈化可增加發(fā)電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 我國袋式除塵技術(shù)目前的水平
我國袋式除塵技術(shù)在最近三十年中有了長足的進(jìn)步，完全能夠滿足各工業(yè)部門顆粒物控制的需求。
2.1 主機(jī)
我國掌握國際上常用的各類袋式除塵技術(shù)，并形成不同型式、不同特點(diǎn)的多種系列產(chǎn)品；
具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“長袋低壓脈沖袋式除塵技術(shù)”成為袋式除塵工程的主導(dǎo)除塵技術(shù)，在各工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用均獲得良好效果。我國脈沖閥的性能在某些方面超過國外產(chǎn)品，從而獲得更好的清灰效果。在延長脈沖閥膜片的壽命方面已有很大進(jìn)步，壽命3～5年已是普遍的現(xiàn)實(shí)。
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，有許多單機(jī)處理煙氣量都超過100萬m3/h，過濾面積超過2萬m2，其中火電行業(yè)的袋式除塵器單機(jī)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。大型化不僅是規(guī)模的簡單擴(kuò)大，同時(shí)注入了新的技術(shù)含量，在袋式除塵器的氣流分布和氣流組織、結(jié)構(gòu)合理和安全化方面都有了顯著進(jìn)步。
2.2 濾料
近幾年來最顯著的進(jìn)步是袋式除塵用高溫纖維的開發(fā)。
煙臺(tái)和廣東兩家企業(yè)生產(chǎn)的芳綸纖維，產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品不相上下，已基本取代了美、日產(chǎn)品而控制國內(nèi)市場，并且批量出口。
生產(chǎn)PTFE(聚四氟乙烯)纖維的也有兩家公司，都已批量生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量與國外公司產(chǎn)品尚有差距，價(jià)格僅及國外產(chǎn)品的53%。
燃煤鍋爐煙氣凈化所需的PPS(聚苯硫醚)纖維，國內(nèi)已有幾家企業(yè)開發(fā)，并批量生產(chǎn)。雖然我國PPS纖維的質(zhì)量與國外產(chǎn)品尚有一定差距，但已促使PPS市場環(huán)境顯著改善。
濾料的加工、后處理技術(shù)也發(fā)展迅速，使濾料的性能更加優(yōu)良，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的煙氣條件，延長濾袋的使用壽命；
濾袋縫制技術(shù)和水平已同國外標(biāo)準(zhǔn)接軌。
濾袋材質(zhì)和加工技術(shù)的發(fā)展，加上袋式除塵技術(shù)其他方面的進(jìn)步，我國袋式除塵器的濾袋使用壽命達(dá)到3～4年以上已經(jīng)比較普遍。
2.3 自動(dòng)控制技術(shù)
我國自動(dòng)控制技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)和應(yīng)用工作已歷時(shí)40年，自上世紀(jì)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(dòng)控制以來，經(jīng)過20多年地不斷改進(jìn)和完善，其已成為袋式除塵器在各種復(fù)雜環(huán)境下安全可靠運(yùn)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(kuò)大應(yīng)用所面臨的新需求。清灰控制有定時(shí)、定壓差、流量函數(shù)控制和手動(dòng)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)視和故障報(bào)警;
（2）篩選了適應(yīng)上述功能的先進(jìn)、可靠、實(shí)用的傳感器件;
（3）接口電路和軟件程序不斷更新完善;
（4）從小型機(jī)發(fā)展到中型機(jī)，適應(yīng)大型系統(tǒng)的自控需求；
（5）與工控機(jī)、DCS系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用。
2.4 袋式除塵器的應(yīng)用技術(shù)
與上述三個(gè)方面同步，我國袋式除塵器的應(yīng)用技術(shù)水平也有很大的提高。
袋式除塵器在我國各行業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在鋼鐵、有色冶金、建材、化工行業(yè)的爐窯煙氣凈化中，遇到各種復(fù)雜環(huán)境和不利因素，都被一一克服，使袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
我國高爐煤氣袋濾凈化在世界上率先實(shí)現(xiàn)了全干法流程，而且在大型高爐普遍推廣應(yīng)用，凈煤氣含塵量低于10mg/Nm3。無論就應(yīng)用的數(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，近幾年新建的新型干法水泥窯則都采用袋式除塵器。2006年僅5000～10000t/d規(guī)模的水泥窯就有約200座，全部采用袋式除塵器。煙塵排放濃度一般低于20mg/m3，甚至10mg/m3以下。
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(tái)200MW機(jī)組首先采用袋式除塵技術(shù)以來，目前300MW以下機(jī)組已有數(shù)十臺(tái)采用袋式除塵器，濾袋壽命3年左右，有的超過4年。用于600MW機(jī)組的袋式除塵器也已投入運(yùn)行。
另一長期為電除塵器所統(tǒng)治的領(lǐng)域是鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)煙氣凈化。繼數(shù)年前通鋼3臺(tái)燒結(jié)機(jī)機(jī)尾電除塵器改造為袋式除塵器之后，寶鋼1臺(tái)大型燒結(jié)機(jī)機(jī)尾電除塵器也成功實(shí)現(xiàn)“電改袋”。山東1臺(tái)小型燒結(jié)機(jī)將機(jī)頭電除塵器(不能達(dá)標(biāo))改造為袋式除塵器，正在實(shí)施。
3 袋式除塵技術(shù)面臨的課題
3.1 凈化微細(xì)粒子的技術(shù)和裝備
袋式除塵器雖然能夠有效捕集微細(xì)粒子，但以往未將微細(xì)粒子的捕集作為技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。面臨微細(xì)粒子，袋式除塵技術(shù)需要進(jìn)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(jī)、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(dāng)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碳吸附的局面。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)新的應(yīng)用領(lǐng)域
鋼鐵行業(yè)的轉(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(biāo)準(zhǔn)，而且存在污水處理、能耗高等問題。鋼鐵界的有識(shí)之士早就提出干法除塵的思路，但尚未實(shí)現(xiàn)。
鐵礦燒結(jié)機(jī)的機(jī)頭煙氣，全部采用電除塵器。近年來普遍反映不能達(dá)標(biāo)。采用袋式除塵的技術(shù)途徑有人在探索，尚無顯著進(jìn)展。
3.4 進(jìn)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(jī)的能耗較高。雖然在降低阻力方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)步，但考慮到“節(jié)能減排”的大目標(biāo)，考慮到今后袋式除塵器的應(yīng)用越來越廣的局面，仍需加強(qiáng)研究，以期進(jìn)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(jìn)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)所控制。
另一種耐高溫濾料纖維P84，是水泥窯煙氣凈化的主要濾料，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)氣率越高，近期國內(nèi)計(jì)劃建設(shè)工作壓力0.6～1.0MPa的制氣系統(tǒng)，隨后的目標(biāo)是建設(shè)壓力 3～4MPa的制氣系統(tǒng)。能適應(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，我國大型和重要的袋式除塵項(xiàng)目，脈沖閥市場幾乎都由國外企業(yè)所控制。
客觀而言，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(biāo)甚至優(yōu)于國外產(chǎn)品。但我國脈沖閥早期存在膜片壽命較短的缺點(diǎn)，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。現(xiàn)在雖然有很大進(jìn)步，但與國外產(chǎn)品仍有差距。加上在用戶中未能建立信譽(yù)以及企業(yè)競爭力等原因，一直未能占領(lǐng)主要的市場。
4 袋式除塵行業(yè)有待大力發(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(yuǎn)低于電除塵到2007年超過電除塵的事實(shí)，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
從絕對產(chǎn)值而言，袋式除塵行業(yè)仍很弱小，與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不相適應(yīng)。
2007年全行業(yè)產(chǎn)值僅119.57億元，還不及一個(gè)大型企業(yè)的產(chǎn)值。
我國鋼鐵、水泥產(chǎn)量都居世界第一，其他一些行業(yè)的產(chǎn)量也在全球名列前茅。這些都是工業(yè)煙塵和粉塵污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)。我國煙塵和工業(yè)粉塵、二氧化硫等有害氣體的排放也居世界前列，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(jì)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(jì)劃，一些產(chǎn)業(yè)部門也安排了不少部級重點(diǎn)項(xiàng)目，對除塵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極大的推動(dòng)作用。但那時(shí)，我國剛開始改革開放，在與世界中斷交流十幾年后，幾乎沒有什么現(xiàn)代的除塵技術(shù)和裝備。那時(shí)的研究開發(fā)主要是對引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行消化、移植，并部分創(chuàng)新，填補(bǔ)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)展主要在以下方面：
（1）技術(shù)創(chuàng)新，推出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品；
（2）加大產(chǎn)業(yè)化和工程化的力度，促進(jìn)骨干企業(yè)做大做強(qiáng)；
（3）進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加競爭力，打造名牌產(chǎn)品，擴(kuò)大國內(nèi)外市場份額。 以上這些發(fā)展，需要國家給予各方面的扶持和幫助。在技術(shù)創(chuàng)新方面，鑒于企業(yè)目前的實(shí)力仍不夠強(qiáng)，單靠企業(yè)自己的力量難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，仍然需要有關(guān)部門予以大力支持。 | 
