選自2009全國袋式除塵技術研討會論文集
陳隆樞
(中鋼集團天澄環保科技股份有限公司)
摘 要 在節能減排中，袋式除塵技術將發揮舉足輕重的作用。我國袋式除塵技術在最近三十年中有了長足的進步，完全能夠滿足各工業部門顆粒物控制的需求。但袋式除塵技術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和產業發展很快，但仍很弱小，與我國的需求不相適應，而且袋式除塵行業的發展需要國家的大力支持。
關鍵詞 袋式除塵 粉塵排放 節能減排
1 袋式除塵技術在節能減排中的作用
在節能減排中，袋式除塵技術將發揮舉足輕重的作用。
1.1 大幅度削減煙塵和粉塵排放
在各產生粉塵或煙塵的行業中，凡采用袋式除塵技術的除塵系統，其固體顆粒物排放濃度遠遠低于其他各種除塵技術。目前國內袋式除塵器的排塵濃度普遍穩定在30～50mg/Nm3以下，凈化燃煤鍋爐煙氣的袋式除塵系統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則低于5～10mg/Nm3，用于垃圾焚燒發電廠的袋式除塵器，更實現了排塵濃度2.3～4.1mg/Nm3的業績。
袋式除塵器可以大幅度降低煙塵和粉塵的排放。以火電行業為例，目前每年排放煙塵380萬噸，若全國50%的燃煤機組采用袋式除塵器凈化鍋爐煙氣，則火電行業每年排放煙塵可減少120萬噸以上。
有一個實例很能說明袋式除塵器的減排作用。我國兩個規模相當的鋼鐵聯合企業，都很重視環境治理，但B公司的廠區降塵量卻是A公司的3倍。B公司的主管人員反復比較和思索后發現，一個重要原因是，A公司的煙塵治理主要采用袋式除塵器，而B公司則側重電除塵器，雖然都能達到國家標準，但實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格的環保標準。我國近年來相繼修訂了一些行業的排放標準，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。我國垃圾焚燒煙氣排放標準則更為寬松，顆粒物排放濃度限值為80mg/Nm3，而許多發達國家標準為5mg/Nm3。鑒于垃圾焚燒煙氣中含有多種有害物質，特別是二噁英類劇毒物質，該項標準亟待重新修訂。隨著國民經濟的發展，國內外對我國環境的要求將越來越高，各項排放標準的更加嚴格化是大勢所趨。實際上，我國袋式除塵技術已經普遍實現遠低于規定限值的固體顆粒物排放，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。以水泥行業為例，目前每生產一噸產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，袋式除塵器實現更低的顆粒物排放并不需要提高造價，只要嚴格按照有關標準和規范設計、制造、安裝和運行，都能獲得好的效果。
1.2 實現對微細粒子的控制
微細粒子(PM10、PM2.5)是危害人體健康和污染大氣環境的主要因素，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1μm的粒子，其捕集效率也可達到98～99%。可以說，目前只有袋式除塵技術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。
電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵器實現的。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。
試驗結果表明，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完全的脫硫劑，相當于一個“固定床”的作用。若濾袋表面粉塵層厚度2.0mm，過濾風速為1m/min，則含塵氣流通過粉塵層的時間為1.2s，顯著延長了脫硫反應的時間。
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，是在袋式除塵器的濾料上加催化劑，促使二噁英分解。
1.4 在多種復雜條件下實現減排
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，都能實現很低的粉塵排放。
以往袋式除塵器的應用受到諸多不利因素的制約，近年來袋除塵技術的發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用和穩定運行：
（1）煙氣高溫，在≤280℃下已普遍應用；在300～500℃范圍內也可應用，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，并達標排放；還可直接處理含塵濃度3萬g/Nm3的氣體(例如倉式泵輸粉)，并達標排放；
（4）高腐蝕性，例如垃圾焚燒發電廠的煙氣凈化，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、炭黑生產煙氣、煤粉磨機尾氣、煤調濕尾氣等；
（6）除塵系統具有高負壓或高正壓。一些大型煤磨袋式收塵系統的負壓為14000～16000Pa；大型高爐煤氣袋濾凈化系統的正壓可達0.3MPa；而某些水煤氣袋濾凈化系統的正壓更高達0.6～4.0MPa。
1.5 新能源開發和節能工程的重要設備
在一些新能源開發和節能工程中，袋式除塵器作為重要設備提供了有力的支撐。
我國一項新能源開發項目是“煤制油”。作為該工藝中煤粉的收集設備，袋式除塵器是不可缺少的一環。
高爐煤氣余壓發電具有重大的節能價值，采用袋式除塵器凈化高爐煤氣，比濕式凈化可增加發電30～40%，并且每噸鐵節約用水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、凈化效果更穩定。
2 我國袋式除塵技術目前的水平
我國袋式除塵技術在最近三十年中有了長足的進步，完全能夠滿足各工業部門顆粒物控制的需求。
2.1 主機
我國掌握國際上常用的各類袋式除塵技術，并形成不同型式、不同特點的多種系列產品；
具有自主知識產權的“長袋低壓脈沖袋式除塵技術”成為袋式除塵工程的主導除塵技術，在各工業領域應用均獲得良好效果。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步，壽命3～5年已是普遍的現實。
袋式除塵設備迅速大型化，用于鋼鐵、水泥、火電行業的袋式除塵設備，有許多單機處理煙氣量都超過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。大型化不僅是規模的簡單擴大，同時注入了新的技術含量，在袋式除塵器的氣流分布和氣流組織、結構合理和安全化方面都有了顯著進步。
2.2 濾料
近幾年來最顯著的進步是袋式除塵用高溫纖維的開發。
煙臺和廣東兩家企業生產的芳綸纖維，產品質量與國外產品不相上下，已基本取代了美、日產品而控制國內市場，并且批量出口。
生產PTFE(聚四氟乙烯)纖維的也有兩家公司，都已批量生產。產品質量與國外公司產品尚有差距，價格僅及國外產品的53%。
燃煤鍋爐煙氣凈化所需的PPS(聚苯硫醚)纖維，國內已有幾家企業開發，并批量生產。雖然我國PPS纖維的質量與國外產品尚有一定差距，但已促使PPS市場環境顯著改善。
濾料的加工、后處理技術也發展迅速，使濾料的性能更加優良，能夠適應各種復雜的煙氣條件，延長濾袋的使用壽命；
濾袋縫制技術和水平已同國外標準接軌。
濾袋材質和加工技術的發展，加上袋式除塵技術其他方面的進步，我國袋式除塵器的濾袋使用壽命達到3～4年以上已經比較普遍。
2.3 自動控制技術
我國自動控制技術和產品的研究、開發和應用工作已歷時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，經過20多年地不斷改進和完善，其已成為袋式除塵器在各種復雜環境下安全可靠運行的重要保障。
（1）功能不斷完善，適應了袋式除塵技術擴大應用所面臨的新需求。清灰控制有定時、定壓差、流量函數控制和手動控制幾種方式，還可對設備和系統的溫度、壓力、壓差、流量等參數進行監控，對除塵器和系統主要部件(例如噴吹裝置、停風閥、卸灰閥、切換閥等)的工況進行監視和故障報警;
（2）篩選了適應上述功能的先進、可靠、實用的傳感器件;
（3）接口電路和軟件程序不斷更新完善;
（4）從小型機發展到中型機，適應大型系統的自控需求；
（5）與工控機、DCS系統結合應用。
2.4 袋式除塵器的應用技術
與上述三個方面同步，我國袋式除塵器的應用技術水平也有很大的提高。
袋式除塵器在我國各行業已經得到廣泛的應用。在鋼鐵、有色冶金、建材、化工行業的爐窯煙氣凈化中，遇到各種復雜環境和不利因素，都被一一克服，使袋式除塵技術的應用領域不斷擴大。
我國高爐煤氣袋濾凈化在世界上率先實現了全干法流程，而且在大型高爐普遍推廣應用，凈煤氣含塵量低于10mg/Nm3。無論就應用的數量，還是技術成熟方面，都處于世界領先地位。
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是電除塵器一統天下，自從2001年2臺200MW機組首先采用袋式除塵技術以來，目前300MW以下機組已有數十臺采用袋式除塵器，濾袋壽命3年左右，有的超過4年。用于600MW機組的袋式除塵器也已投入運行。
另一長期為電除塵器所統治的領域是鋼鐵企業的燒結機煙氣凈化。繼數年前通鋼3臺燒結機機尾電除塵器改造為袋式除塵器之后，寶鋼1臺大型燒結機機尾電除塵器也成功實現“電改袋”。山東1臺小型燒結機將機頭電除塵器(不能達標)改造為袋式除塵器，正在實施。
3 袋式除塵技術面臨的課題
3.1 凈化微細粒子的技術和裝備
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發展的重點。面臨微細粒子，袋式除塵技術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，研究和開發主機、濾料及應用技術。
3.2 凈化有害氣體的技術和裝備
特別應當研究和開發通過催化作用直接分解二噁英/呋喃的技術和材料，改變目前主要依靠活性碳吸附的局面。還需研究和開發去除重金屬的技術和裝備。
3.3 開發新的應用領域
鋼鐵行業的轉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。
鐵礦燒結機的機頭煙氣，全部采用電除塵器。近年來普遍反映不能達標。采用袋式除塵的技術途徑有人在探索，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，從而導致主風機的能耗較高。雖然在降低阻力方面已經取得很大的進步，但考慮到“節能減排”的大目標，考慮到今后袋式除塵器的應用越來越廣的局面，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
我國耐高溫濾料纖維的開發和生產雖取得一些進展，但質量與國外產品尚有明顯差距，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 研發超高壓袋式除塵技術和設備
水煤氣行業正向高壓制氣方向發展，壓力越高，產氣率越高，近期國內計劃建設工作壓力0.6～1.0MPa的制氣系統，隨后的目標是建設壓力 3～4MPa的制氣系統。能適應這種高壓的袋式除塵技術和裝備，是亟待研究的課題。
3.7 提高脈沖閥產品的質量和性能
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目，脈沖閥市場幾乎都由國外企業所控制。
客觀而言，我國脈沖閥的噴吹性能(即清灰性能) 不亞于國外產品，某些指標甚至優于國外產品。但我國脈沖閥早期存在膜片壽命較短的缺點，有的零件質量(包括材質)不夠好，從而導致脈沖閥性能不穩定。現在雖然有很大進步，但與國外產品仍有差距。加上在用戶中未能建立信譽以及企業競爭力等原因，一直未能占領主要的市場。
4 袋式除塵行業有待大力發展
4.1 袋式除塵行業超速發展
近幾年來，袋式除塵行業一直以超常的速度發展。從近幾年袋式除塵行業產值增長率可以看出該行業的發展勢頭：2004年增長50%；2005年增長21%；2006年 增長38%；2007年增長33%。
這一發展速度，以及全國袋式除塵年產值從原來遠低于電除塵到2007年超過電除塵的事實，都說明袋式除塵器在大氣污染治理中發揮著越來越重要的作用。
4.2 袋式除塵行業仍很弱小
從絕對產值而言，袋式除塵行業仍很弱小，與我國的經濟發展規模遠遠不相適應。
2007年全行業產值僅119.57億元，還不及一個大型企業的產值。
我國鋼鐵、水泥產量都居世界第一，其他一些行業的產量也在全球名列前茅。這些都是工業煙塵和粉塵污染嚴重的產業。我國煙塵和工業粉塵、二氧化硫等有害氣體的排放也居世界前列，由此來看，包括袋式除塵在內的我國環保產業還應有很大的發展空間，袋式除塵行業有必要、也應該大力發展。
4.3 袋式除塵行業的發展需要國家的支持
在國家“六五”、“七五”計劃期間，有關部門將袋式除塵技術和電除塵技術的研究開發列入國家攻關計劃，一些產業部門也安排了不少部級重點項目，對除塵技術和產業的發展起了極大的推動作用。但那時，我國剛開始改革開放，在與世界中斷交流十幾年后，幾乎沒有什么現代的除塵技術和裝備。那時的研究開發主要是對引進技術和設備進行消化、移植，并部分創新，填補國內現代除塵技術和裝備的空白。
在現階段，袋式除塵行業的發展主要在以下方面：
（1）技術創新，推出具有自主知識產權的技術和產品；
（2）加大產業化和工程化的力度，促進骨干企業做大做強；
（3）進一步提高產品質量，增加競爭力，打造名牌產品，擴大國內外市場份額。 以上這些發展，需要國家給予各方面的扶持和幫助。在技術創新方面，鑒于企業目前的實力仍不夠強，單靠企業自己的力量難以實現預期的目標，仍然需要有關部門予以大力支持。 | 
