鍋爐煙氣袋式除塵技術(shù)

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(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用其他除塵技術(shù)。目前國(guó)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(shí)現(xiàn)了排放濃度2.3~4.1mg/Nm3的業(yè)績(jī)。

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(wàn)噸，若全國(guó)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(wàn)噸以上。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(guó)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(guó)際先進(jìn)水平相比，仍顯落后。我國(guó)垃圾焚燒煙氣中含有多種有害物質(zhì)，特別是二惡英類劇毒物質(zhì)，但顆粒物排放限值卻為80mg/Nm3，既不適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，也與我國(guó)袋式除塵技術(shù)能夠達(dá)到的水平相距甚遠(yuǎn)，因此該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)亟待重新修訂。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格化是大勢(shì)所趨。實(shí)際上，我國(guó)袋式除塵技術(shù)已經(jīng)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(duì)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(wàn)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(wàn)噸。需要指出的是，袋式除塵器實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)并不需要提高造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用，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(duì)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)境的主要因素之一，將微細(xì)粒子的控制納入國(guó)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(duì)小于10μm的塵粒，其捕集率只有60%左右。而袋式除塵器對(duì)粒徑小于1μm的粒子，其捕集效率卻可達(dá)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(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。如電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵系統(tǒng)實(shí)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(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)的脫硫劑，相當(dāng)于一個(gè)"固定床"的作用，可顯著延長(zhǎng)脫硫反應(yīng)的時(shí)間。在垃圾焚燒煙氣凈化中，袋式除塵器的"固定床"特性對(duì)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惡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(guó)外一種去除二惡英的新技術(shù)，就是在袋式除塵器的濾料上加催化劑，促使二惡英分解。

1.4 在多種復(fù)雜條件下實(shí)現(xiàn)減排

袋式除塵器對(duì)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(duì)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，近年來袋式除塵技術(shù)的發(fā)展使此情況有了很大改觀。

(1)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(guó)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)等的尾氣凈化。

(3)高含塵濃度?？芍苯犹幚砗瑝m濃度為1400g/Nm3的氣體，并達(dá)標(biāo)排放;還可直接處理含塵濃度為3萬(wàn)g/Nm3的氣體(例如倉(cāng)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。一些大型煤磨收塵系統(tǒng)的負(fù)壓為1.4萬(wàn)~1.6萬(wàn)Pa;大型高爐煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓可達(dá)到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，袋式除塵器提供了有力的支撐，如新能源開發(fā)項(xiàng)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。

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(duì)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惡英/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(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，全部采用電除塵器處理。近年來普遍反映不能達(dá)標(biāo)。采用袋式除塵的技術(shù)途徑正在探索，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)用將越來越廣的局面，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(guó)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(guó)外產(chǎn)品尚有明顯差距，特別是PPS和PTFE纖維。因此，市場(chǎng)目前主要由國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)計(jì) 劃建設(shè)工作壓力為0.6M~1.0MPa的制氣系統(tǒng)，隨后的目標(biāo)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(guó)袋式除塵器目前主要的清灰方式，其主要部件是脈沖閥。長(zhǎng)期以來，我國(guó)大型和重要袋式除塵項(xiàng)目，脈沖閥市場(chǎng)幾乎都由國(guó)外企業(yè)所壟斷?？陀^而言，我國(guó)脈沖閥的噴吹性能(即清灰性能)不亞于國(guó)外產(chǎn)品，某些指標(biāo)甚至優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)的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?，F(xiàn)在雖然有很大進(jìn)步，但與國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力等原因，一直未能占領(lǐng)主要市場(chǎng)。

本書是環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域?qū)ｉT闡述袋式除塵技術(shù)的著作。全書共分12章，主要介紹袋式除塵器的基本理論、性能分析、沒計(jì)、主要形式、配套裝置、常用儀表、自動(dòng)控制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用實(shí)例和運(yùn)行管理等內(nèi)容。全書取材以新穎、實(shí)用為主，旨在使讀者能利用本書進(jìn)行袋式除塵器的基本設(shè)計(jì)，選擇應(yīng)用和運(yùn)行管理。

本書可供科研設(shè)計(jì)單位、管理部門和工礦企業(yè)廣大環(huán)保工作者使用，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。