袋式除尘技术的发展和应用

　　1 袋式除尘技术在节能减排中的作用

　　1.1 大幅度削减烟尘和粉尘排放

　　在产生粉尘或烟尘的各个行业中，凡采用袋式除尘技术的除尘系统，其固体颗粒物排放浓度均远远低于采用其他除尘技术。目前国内袋式除尘器的排放浓度普遍稳定在30～50mg/Nm³

　　以下，净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排放浓度为20～30mg/Nm³，净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统则为5～10mg/Nm³，用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘器更实现了排放浓度2.3～4.1mg/Nm³的业绩。

　　袋式除尘器可以大幅度降低烟尘和粉尘的排放量。以火电厂行业为例，目前每年排放烟尘380万吨，若全国50%的燃煤锅炉采用袋式除尘器，则火电行业每年可减少排放烟尘120万吨以上。 袋式除尘器这种高效的除尘特性可支持更加严格的环保标准。我国近年来相继修订了一些行业的排放标准，颗粒物排放限值为50mg/Nm³，与以往相比虽已严格得多，但与国际先进水平相比，仍显落后。我国垃圾焚烧烟气中含有多种有害物质，特别是二噁英类剧毒物质，但颗粒物排放限值却为80mg/Nm³，既不适应环境保护的要求，也与我国袋式除尘技术能够达到的水平相距甚远，因此该项标准亟待重新修订。随着国民经济的发展，各项排放标准的更加严格化是大势所趋。实际上，我国袋式除尘技术已经完全能够支持更为严格的标准。 排放限值的进一步降低，将对固体颗粒物减排起到巨大的作用。以水泥行业为例，目前每生产1吨产品约排放烟尘和粉尘0.8～1kg，年排放量约为1200万吨，若将固体颗粒物排放限值降至20～30mg/Nm³，则烟尘和粉尘排放量每年可削减650～800万吨。需要指出的是，袋式除尘器实现更严格的颗粒物排放标准并不需要提高造价和运行费用，只要严格按照有关标准和规范设计、制造、安装和运行，都能获得好的效果。

　　1.2 实现对微细粒子的控制

　　微细粒子（PM10、PM2.5）是危害人体健康和污染 大气环境的主要因素之一，将微细粒子的控制纳入国家标准只是时间问题。目前电除尘器捕集微细粒子的效率很低，对小于10μm的尘粒，其捕集率只有60%左右。而袋式除尘器对粒径小于1μm的粒子，其捕集效率却可达到98%～99%。因而可以说，目前只有袋式除尘技术能够有效控制微细粒子。

　　1.3 高效去除有害气体

　　袋式除尘器能够高效去除有害气体。如电解铝含氟烟气的净化是依靠袋式除尘系统实现的。沥青烟气的最有效净化方法是以粉尘吸咐并以袋式除尘器分离。

　　试验结果表明，在半干法脱硫中，采用袋式除尘器可比电除尘器提高脱硫效率约10个百分点。滤袋表面的粉尘层含有未反应的脱硫剂，相当于一个“固定床”的作用，可显著延长脱硫反应的时间。

　　在垃圾焚烧烟气净化中，袋式除尘器的“固定床”特性对垃圾焚烧烟气净化具有重要的价值。垃圾焚烧烟气中的二噁英的净化方法之一是以活性炭吸附再以袋式除尘器去除。目前国外一种去除二噁英的新技术，就是在袋式除尘器的滤料上加催化剂，促使二噁英分解。

　　1.4 在多种复杂条件下实现减排

　　袋式除尘器对各种烟尘和粉尘都有很好的捕集效果，不受粉尘成分及比电阻等特性的影响。 袋式除尘器对入口含尘浓度不敏感，在含尘浓度很高或很低的条件下，都能实现很低的粉尘排放。 以往袋式除尘器的应用受到诸多不利因素的制约，近年来袋式除尘技术的发展使此情况有了很大改观，袋式除尘器在各种不利条件下都能成功应用和稳定运行。

　　（1）烟气高温。在≤280℃下已普通应用；在300℃～500℃范围内也可应用，国外已有用于更高温度的实例。

　　（2）烟气高湿。例如烘干机、喷雾干燥机等的尾气净化。

　　（3）高含尘浓度。可直接处理含尘浓度为1400g/Nm³的气体，并达标排放；还可直接处理含尘浓度为3万g/Nm³的气体（例如仓式泵输粉），并达标排放。

　　（4）高腐蚀性。例如垃圾焚烧发电厂的烟气净化，烟气中含HCl、HF等腐蚀性气体。

　　（5）烟气含易燃、易爆粉尘或气体。例如高炉煤气、炭黑生产烟气、煤粉磨机尾气、煤调湿尾气等。

　　（6）除尘系统具有高负压或高正压。一些大型煤磨收尘系统的负压为1.4万～1.6万Pa；大型高炉煤气袋滤净化系统的正压可达到0.3MPa；而某些水煤气袋滤净化系统的正压更高达0.6～4.0MPa。

　　1.5 新能源开发和节能工程的重要设备

　　在一些新能源开发和节能工程中，袋式除尘器提供了有力的支撑，如新能源开发项目“煤制油”工艺中的煤粉收集，袋式除尘器就是必备的设备。

　　高炉煤气余压发电具有重大的节能效益。采用袋式除尘器净化高炉煤气，比湿式净化可增加发电量30%～40%，并且每吨铁节约用水200kg，煤气的热值大幅度提高。而与电除尘净化相比，净煤气的含尘量更低、净化效果更稳定。

　　2 目前我国袋式除尘技术的水平

　　2.1 主机

　　目前，我国具有自主知识产权的“长袋低压脉冲袋式除尘技术”已成为袋式除尘工程的主导技术，在各工业领域均获得良好效果。其关键部件脉冲阀的性能在某些方面已超过国外产品，从而获得了更好的清灰效果；脉冲阀膜片的寿命大幅度延长，使用3～5年已是普遍

　　现象。 袋式除尘设备迅速大型化，用于钢铁、水泥、火电行业的袋式除尘设备，许多单机的处理烟气量都超过100万m³/h，过滤面积超过两万平方米，其中火电行业的袋式除尘器单机最大处理烟气量超过300万m³/h，过滤面积在4万～5万m²以上。在设备规模大型化的同时注入了新的技术，使袋式除尘器的气流分布、气流组织和结构合理及安全化等方面都有了显著进步。

　　2.2 滤料

　　近几年来，袋式除尘滤料最显著的进步是高温纤维及高性能滤料的开发与应用。

　　国产高温纤维最先实现产业化、规模化的是间位芳纶。目前已有两家公司批量生产，其中烟台氨纶拥有4300吨/年的生产能力，广东彩艳拥有1000吨/年的生产能力。另外，圣欧（中国）集团于2008年决定在圣欧（苏州）安全防护材料有限公司扩建生产规模，年产芳纶纤维7000吨，于2009年下半年开工建设。与芳纶性质相近的芳砜纶，产能也有所增加，上海纺织控股（集团）公司建成年产1000吨的生产基地并已试车。

　　国产聚苯硫醚（PPS）纤维发展迅速。江苏瑞泰科技有限公司已拥有年产3000吨的能力，并计划扩建。四川德阳特种新材料有限公司也已建成聚苯硫醚纤维生产线。可以预计，在质量不断提高的同时，国产聚苯硫醚的产量将显著增加。

　　国产聚四氟乙烯纤维的生产研发以上海凌桥、常州中澳、常州华福等几家公司为代表，均已实现批量化生产。产品质量与国外公司尚有差距，但价格便宜，仅为国外产品的53％。

　　高温纤维的发展，有力地带动了高性能滤料的加工、后处理技术的发展以及产能的扩张。据不完全统计，在国内火力发电行业的高温滤料市场上，无锡必达福、张家港澳伯尼、厦门三维丝三家公司占据了燃煤锅炉用高温滤料的大部分市场份额。其中厦门三维丝是中资企业，该公司锁定高端滤料市场，注重技术创新，努力打造自己的品牌，在短短数年内，已跻身于国内生产高温滤料的主要企业行列。

　　随着环保要求的日趋严格，对袋式除尘用滤料将会有更大的需求，高性能滤料市场空间巨大。国内滤料企业的当务之急是增加新产品的研发投入，推出更多新纤维和滤料，并不断提升产品性能和质量，增强国际竞争力，树立更多的民族品牌。

[Page]

　　2.3 自动控制技术

　　我国自动控制技术和产品的研究、开发和应用已历时40年，自上世纪80年代中期成功地将可编程控制器（PLC）用于袋式除尘器的自动控制以来，经过20多年不断的改进和完善，其已成为袋式除尘系统在各种复杂环境下安全可靠运行的重要保障。

　　（1）功能不断完善，适应了袋式除尘技术扩大应用所面临的新需求。清灰控制有定时、定压差、流量函数控制和手动控制几种方式，还可对设备和系统的温度、压力、压差、流量等参数进行监控，对除尘器和系统主要部件（例如喷吹装置、停风阀、卸灰阀、切换阀等）

　　的工况进行监视和故障报警；

　　（2）筛选了适应上述功能的先进、可靠、实用的传感器件；

　　（3）接口电路和软件程序不断更新完善；

　　（4）从小型机发展到中型机，适应大型系统的自控需求；

　　（5）与工控机、DCS系统结合应用。

　　2.4 袋式除尘器的应用

　　我国高炉煤气净化在世界上率先实现了全干法流 程，而且在大型高炉上普遍推广应用，净煤气含尘量低于10mg/Nm³。无论是在应用数量，还是技术成熟方面，都处于世界领先地位。水泥窑头和窑尾烟气净化长期以来普遍采用电除尘器，近几年来新建的新型干法水泥窑则采用袋式除尘器。2006年有约200座5000～10,000t/d规模的水泥窑全部采用袋式除尘器。烟尘排放浓度一般低于20mg/Nm³，有的甚至低于10mg/Nm³。 燃煤电厂锅炉烟气净化曾经是电除尘器“一统天下”，自从2001年2台200MW机组首先采用袋式除尘技术以来，目前300MW以下机组已有数十台采用了袋式除尘器，滤袋寿命在3年左右，有的超过4年。用于600MW机组的袋式除尘器也已投入运行。 钢铁企业的烧结机烟气净化以前一直是采用电除尘器。继数年前通钢3台烧结机机尾电除尘器改造为袋式除尘器之后，宝钢1台大型烧结机机尾电除尘器也成功实现了“电改袋”。

　　3 袋式除尘技术面临的课题

　　3.1 净化微细粒子的技术和装备

　　袋式除尘器虽然能够有效捕集微细粒子，但以往未将微细粒子的捕集作为技术发展的重点。面临微细粒子，袋式除尘技术需要进一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。有必要针对PM10、PM2.5等的捕集，研究和开发主机、滤料及应用技术。

　　3.2 净化有害气体的技术和装备

　　特别应当研究和开发通过催化作用直接分解二噁英/呋喃的技术和材料，改变目前主要依靠活性炭吸附的局面。还需研究和开发去除重金属的技术和装备。

　　3.3 开发新应用领域

　　钢铁行业转炉煤气净化基本沿用湿式文丘里除尘工艺，难以满足新的环保标准，而且存在污水处理、能耗高等问题。钢铁界的有识之士早就提出干法除尘的思路，但尚未实现。铁矿烧结机的机头烟气，全部采用电除尘器处理。近年来普遍反映不能达标。采用袋式除尘的技术途径正在探索，尚无显著进展。

　　3.4 进一步降低袋式除尘器的能耗

　　与电除尘器相比，袋式除尘器的阻力较高，从而导致主风机的能耗较高。虽然在降低阻力方面已经取得很大的进步，但考虑到“节能减排”的大目标，考虑到今后袋式除尘器的应用将越来越广的局面，仍需加强研究，以期进一步降低袋式除尘器的阻力和能耗。

　　3.5 耐高温滤料纤维的开发

　　我国耐高温滤料纤维的开发和生产虽取得一些进展，但质量与国外产品尚有明显差距，特别是PPS和PTFE纤维。因此，市场目前主要由国外企业所垄断。 另一种耐高温滤料纤维P84，是水泥窑烟气净化的主要滤料，目前在我国还是空白。

　　3.6 研发超高压袋式除尘技术和设备

　　水煤气行业正向高压制气方向发展，压力越高，产气率就越高。近期国内计划建设工作压力为0.6M～1.0MPa的制气系统，随后的目标是建设压力为3M～4MPa的制气系统。开发适应这种高压的袋式除尘技术和装备，是亟待研究的课题。

　　3.7 提高脉冲阀产品的质量和性能

　　脉冲喷吹是我国袋式除尘器目前主要的清灰方式，其主要部件是脉冲阀。长期以来，我国大型和重要袋式除尘项目，脉冲阀市场几乎都由国外企业所垄断。客观而言，我国脉冲阀的喷吹性能（即清灰性能）不亚于国外产品，某些指标甚至优于国外产品。但国内的脉冲阀早期存在膜片寿命较短的缺点，有的零件质量（包括材质）不够好，从而导致脉冲阀性能不稳定。现在虽然有很大进步，但与国外产品仍有差距。加上在用户中未能建立信誉以及企业竞争力等原因，一直未能占领主要市场。

　　4 袋式除尘行业的发展

　　4.1 袋式除尘行业超速发展

　　近几年来，袋式除尘行业一直以超常的速度发展，从近几年袋式除尘行业产值的增长率可以看出该行业的发展势头：2004年增长50%；2005年增长21%；2006年增长38%；2007年增长33%。 这一发展速度，以及全国袋式除尘年产值从原来远低于电除尘到2007年超过电除尘年产值的事实，都说明袋式除尘器在大气污染治理中发挥着越来越重要的作用。

　　4.2 袋式除尘行业仍很弱小

　　就绝对产值而言，袋式除尘行业2007年全行业产值仅为119.57亿元，仍与我国的经济发展规模远远不相适应。 我国钢铁、水泥产量都居世界第一，这些行业都是排放烟尘和工业粉尘的主要产业。我国大气污染物的排放尚居世界前列。由此来看，包括袋式除尘在内的我国环保产业还应有很大的发展空间，袋式除尘行业有必要、也应该大力发展。

　　4.3 袋式除尘行业的发展需要国家的支持

　　在国家“六五”、“七五”计划期间，有关部门将袋式除尘技术和电除尘技术的研究开发列入国家攻关计划，对除尘技术和产业的发展起了极大的推动作用。但那时正值改革开放初期，研究开发主要是对引进技术和设备进行消化、移植，并部分创新，填补国内现代除尘技术和装备的空白。 在现阶段，袋式除尘行业的发展主要应从以下几方面入手：

　　（1）技术创新，推出具有自主知识产权的技术和产品；

　　（2）加大产业化和工程化的力度，促进骨干企业做大做强；

　　（3）进一步提高产品质量，增强竞争力，打造名牌产品，扩大国内外市场份额。

　　以上目标的实现，需要国家给予多方面的扶持和帮助。在技术创新方面，鉴于同袋式除尘有关的企业目前实力不够强大，单靠企业自身的力量难以实现预期的目标，仍然需要有关部门予以大力支持。