我国袋式除尘技术近十年的发展综述

陈隆枢

(中国环境保护产业协会袋式除尘委员会，北京 100037)

我国袋式除尘技术近十年的发展综述

陈隆枢

(中国环境保护产业协会袋式除尘委员会，北京 100037)

综述了近十年来我国袋式除尘技术的发展状况，论述并分析了目前国内燃煤锅炉、水泥、钢铁以及垃圾焚烧等重点行业应用的袋式除尘器的技术要点以及使用效果。

袋式除尘;滤料;燃煤锅炉;脉冲阀;行业综述

1 袋式除尘设备的设计和制造技术更加成熟

袋式除尘器的处理风量和设备规模随着我国工业规模扩大而迅速大型化。进入新世纪的十年里，我国袋式除尘技术有了很大的进步。

用于钢铁、水泥、火电行业的袋式除尘器，大批单机的处理烟气量都已超过100万m3/h，过滤面积超过2万m2。其中火电行业的袋式除尘器单机最大处理烟气量超过400万m3/h，过滤面积超过5万m2。

除尘设备的大型化不仅是设备规模的简单扩大，同时增加了新技术的含量：1）通过计算机模拟试验和实验室模型试验获得袋式除尘器的合理气流分布和气流组织，使含尘气流均匀分布至庞大箱体内的各条滤袋；2）结构更加合理，淡化大量沿用的进、出风管道系统，趋向直进直出的结构，使气流在流入和流出除尘器过程中的压力损失得以降低；3）通过科学计算，强化了结构的安全，并适度减轻了设备的重量；4）按照“离散”和“跳跃”的原则安排脉冲喷吹的顺序，避免了相邻的两排滤袋在清灰时的相互干扰，从而改善了清灰效果。

以直通均流袋式除尘器为例，其在长袋低压脉冲袋式除尘器的基础上，吸收了电除尘器结构的某些优点而形成简约的结构；仔细改进气流分布和组织；合理安排脉冲阀喷吹顺序；通过计算确定除尘器整体结构。在电厂应用的结果为：出口含尘浓度≤20mg/Nm3；设备阻力为900～1100Pa；滤袋使用寿命为3～4年。

进入本世纪之初，用于燃煤电厂锅炉烟气除尘的回转喷吹脉冲袋式除尘技术被引进我国，并很快得以批量生产。该技术的优点是：设备紧凑、脉冲阀数量少；不足之处在于，处于不同位置的滤袋的实际清灰周期相差数倍，而且有相当数量的清灰能量未得到有效利用。

电袋复合除尘器进入市场后，多用于火电和水泥等行业。占据市场份额较多的是分区组合型式，即通常所说的“前电后袋”型式。其应用中的“得”与“失”引起较多的关注，并引发了对于这种除尘器的深入研究和讨论。一体组合型式的电袋复合除尘器也在研制之中，并在一台75t/h工业锅炉进行了应用试验，现已历时两年。

目前，除尘设备制造的机械化水平显著提高，如，1）花板袋孔的加工较多采用数控激光切割，精度高、进度快、周边光滑无毛刺；2）半自动下料、自动或半自动焊接被普遍应用；3）几乎所有的滤袋框架生产都已采用半自动焊接机，大大提高了焊点牢度、框架表面光滑程度和加工进度。此外，滤袋框架的防腐水平也有很大进步，电喷涂有机硅工艺被普遍采用，用于燃煤锅炉烟气净化的寿命得以延长。用于垃圾焚烧烟气的滤袋框架，采用不锈钢制作的也不鲜见。

在检查整机的焊接质量方面，以及检查滤袋的安装质量方面，现在也常采用荧光粉检漏的方法，采用该方法比通过煤油和人工检查的传统方法更加快速、准确、可靠。

我国袋式除尘器设计和制造技术更加成熟的成果之一是，出口设备逐年增加。用于水泥、钢铁、垃圾焚烧等行业的除尘器已出口到多个国家；袋式除尘设备的出口，意味着我国在除尘器的设计、制造、安装、防腐、包装，以及配套件的选购等各个环节，都执行了更加严格的标准，其中有许多执行的是发达国家的标准。

目前国内袋式除尘器的粉尘排放浓度已普遍在30mg/Nm3以下，低于20mg/Nm3和10mg/Nm3排放限值的设备也有很多，向环境敏感地区和国外提供的设备达到了更高的要求，这为国家制订更加严格的环保法规和标准提供了有力的技术支撑。总体来看，袋式除尘设备阻力大幅度降低，除某些场合和少数类型的设备外，大量袋式除尘器的设备阻力都控制在1200Pa以下，低于1000Pa的设备也屡见不鲜。除尘器滤袋的使用寿命曾是令人心存疑虑的因素之一，但随着现在滤袋寿命的不断延长，有这种疑虑的人越来越少。还有人曾担心袋式除尘器的维护检修频繁，但许多“电改袋”的结果表明，操作和维修人员普遍感觉工作量减轻，定员可以减少。这得益于除尘设备质量的提高、自控系统的进步、应用技术的提高。

随着袋式除尘技术的不断进步和应用领域的扩大，相应的自控制技术和产品也有了长足的进步。PLC与工控机、DCS联合使用，控制技术升级和模块化，可分别满足大型和中小型除尘系统的控制要求，可靠性更高，功能不断完善：1）清灰控制有定时、定压差、流量函数控制和手动控制等多种方式；2）可对设备和系统的温度、压力、压差、流量等参数进行监控；3）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，根据需要还可进行漏袋检测。

2 耐高温纤维滤料研制实现突破，滤袋生产技术和装备显著提高

我国自行研制的聚苯硫醚纤维获得成功，已有数家企业可批量生产，该产品在燃煤电厂锅炉烟气净化中的应用取得良好效果，结束了我国PPS纤维完全依靠进口的局面。PPS原料生产基地的建设也在进行中，目前已有产品供应，但产量尚不能满足需求。近年来，我国又研制出轶纶（聚酰亚胺）纤维，并建设了生产线，纤维产品达到设计产量，其性能指标达到甚至优于国外产品。研发企业还建立了生产基地，具备了从聚酰亚胺原料合成到最终制品的全路线规模化生产能力。

我国PTFE纤维的性能和产品质量进一步提高，应用越来越广泛。包括垃圾焚烧烟气净化的许多领域，已成功应用国产PTFE针刺毡，滤袋寿命显著延长。由于性能指标和质量的提高，国产的间位芳纶纤维基本上占据了国内市场。超细玻纤的生产技术和性能也有了长足的进步。

玄武岩纤维及滤料已在我国问世，生产的连续纤维直径≤5μm。存在的问题是产品质量不够稳定，生产工艺和设备尚待改进。目前制成的玄武岩纤维膨体覆膜滤料，部分或全部采用膨体纱织造，经过PTFE混合溶液浸渍处理，然后通过热轧使表面复合聚四氟乙烯薄膜。该滤料在处理垃圾焚烧烟气中，应用至9个月时滤袋的强力保持率平均为90%，16个月时强力保持率平均为89%。

超细面层针刺毡或梯度结构针刺毡的用量增加。该种滤料具有表面过滤作用，也有利于清灰，成为表面过滤材料的一种。与覆膜滤料相比，其面层更加牢固。

目前国内生产PTFE纤维的企业也有好几家，部分企业的生产线已达到较先进的水平。PTFE的成膜技术也有了长足进步，膜的厚度、透气率和牢度都有显著提高。贴膜技术和装备进步很大，不少厂商拥有了热熔覆膜的工艺和装备，覆膜滤料的性能更加接近国外先进产品。值得一提的是，对覆膜滤料优点和缺点的认识更加客观，对其选用趋于理性化，更多遵循“扬长避短”的原则进行。

两种或更多纤维混合制成的针刺毡品种也在增加，这种组成可使不同纤维发挥其优点，而弥补各自的不足，从而提高了滤料的性能，现已应用到包括高炉煤气在内的多个行业。

纳米催化剂气流成网技术正在开发，制成载负催化剂的复合针刺毡滤料，兼具过滤和催化裂解功能，可用于分解二英等有机废气。

数家企业已拥有世界一流的水刺毡生产线。水刺工艺利用极细高压水柱的正、反向作用，使纤维互相钩合而成型。水刺毡几乎没有针孔，滤料表面平整光洁，有利于实现表面过滤，降低排放浓度；可避免刺针对纤维的机械损伤，有利于提高强度，延长寿命，并可减少纤维用量，有利于降低滤料成本。此外，已有几条国际先进的针剌生产线被引进。该设备产量高，针剌比较均匀，产品没有明显的针剌痕迹，大大提高了产品的质量。

滤袋普遍采用三针机缝制，多家企业装备了自动缝制生产线，拥有热熔合设备的厂家也不在少数。越来越多的企业学习发达国家的先进缝袋工艺，贯穿于从下料到缝制，直至检验、包装的整个生产过程，滤袋质量得到全面提高。

3 脉冲阀实现创新和进步

一种被称为“滑动阀片脉冲阀”的新型脉冲阀现已在我国研制成功。采用金属和高分子材料制成的滑动阀片代替了传统的橡胶膜片，阀片（板）中心设有联结轴，与设在阀盖上的直线轴承滑动配合，阀片（板）周边设有导向滚珠，使阀片（板）的运动平稳。对于口径较大而具有两个膜片的产品，其控制膜片也采用滑动阀片的结构。这种脉冲阀既能垂直安装，也能水平安装。

滑动阀片脉冲阀具有完全的自主知识产权，已获得国家专利，并通过技术鉴定和产品鉴定。试验室试验和现场应用证明，除了使用寿命长和工作可靠之外，该阀开度大于膜片阀，因而提高了喷吹强度。同时这种脉冲阀还具有体积较小的优点，其4英寸阀的安装尺寸与3英寸膜片阀相同。

此外，我国还研制成功14英寸和16英寸的超大型脉冲阀，并在试验台上进行了性能检验。14英寸以下的超大型脉冲阀已在工程中成功应用，效果良好。为了提高脉冲阀的质量，延长膜片的寿命，多家企业积极改进了膜片的原料、配方和生产工艺，在破坏性试验台上喷吹试验至100万次，膜片仍完好。同时，努力优化加工装备和制造工艺，铝部件的制作已普遍采用压铸和数控机床等工装而完成。对成品和半成品加强了质量检验，有的检验率达到100%。多年的努力得到回报，我国脉冲阀的整体性能以及膜片的寿命不亚于国外产品，并已出口到多个国家。令人高兴的一个现象是，原来指定采用进口脉冲阀的一些国内用户也开始主动采购国产脉冲阀。

4 稳步进入燃煤锅炉烟气净化领域

历经二十年的努力，袋式除尘技术终于在2001年首次成功应用于燃煤电厂锅炉烟气净化。最近的十年中，袋式除尘技术在火电行业的应用平均以每年数百万千瓦的速度增加，最大应用到600MW机组。此外，一大批自备电厂和工业锅炉也开始应用袋式除尘技术，并已获得良好效果。

目前应用的主要有以下几种型式的袋式除尘设备：

1）长袋低压脉冲袋式除尘器，以圆袋、固定管行列喷吹区别于其他型式，例如直通均流袋式除尘器；2）回转喷吹脉冲袋式除尘器，以扁袋、喷吹管在回转过程中喷吹为显著特征；3）分区组合式电袋除尘器，前部为电区，后部为袋区。除上述几种外，也有一些机组采用回转定位反吹袋式除尘器，该除尘器存在的问题是：设备阻力高、滤袋寿命短、机械故障多。

用于燃煤锅炉烟气净化的滤料主要是PPS针刺毡，并以PTFE浸渍。针对煤质、炉型、烟尘特性等条件的不同，有关企业推出多种结构和后处理的滤料进行尝试，例如：PPS针刺毡覆膜；PPS纤维+P84面层并覆膜；PTFE基布+PPS面层；PPS纤维+超细PPS面层并PTFE浸渍处理等等。

为了避免投油过程中油雾对滤袋的危害，采取了预涂灰措施，对干净的滤袋预先涂复适量粉煤灰。

为了防止锅炉烟气出现异常高温时烧坏滤袋，设置紧急喷雾系统。作为辅助措施，早期曾普遍设置旁路，但存在粉尘泄漏、环境污染、阀门卡塞等问题，因而大多被废止，新建项目也已很少用。

为了减缓PPS滤料的氧化，普遍采取严格控制除尘器的漏风率的措施，使漏风率多在1%～2%范围内。

可靠而完备的自控系统也是袋式除尘系统安全运行的重要保证。合理的清灰制度和喷吹顺序、严密的温度监控、对主要部件和附属设备工况的监视、异常情况报警、与DCS等上位机通畅的信号传输等等，是自控系统不可或缺的内容。

袋式除尘器的粉尘排放浓度普遍低于30mg/Nm3，很多低于20mg/Nm3，为电力行业制订新的排放标准提供了依据。采用脉冲喷吹清灰的设备，大多阻力低于1200～1500Pa，而弱力清灰则易导致除尘器阻力过高。滤袋使用寿命最长的超过5年，一般在3年左右，也有少数设备的滤袋寿命过短。

袋式除尘技术在燃煤锅炉烟气净化中的应用，使这一领域的除尘技术多样化，促进了不同除尘技术互相竞争、互相补充、快速发展，推动了技术进步，加快了电厂节能减排的步伐。

5 除尘技术在水泥窑的应用异军突起

本世纪初期，袋式除尘技术开始用于水泥窑尾烟气净化。随后，一条5000t/d规模的新型干法生产线窑尾除尘采用长袋低压脉冲袋式除尘器，处理烟气量≥97万m3/h，粉尘排放浓度≤10mg/Nm3，设备阻力在数年中始终低于1200Pa，滤袋使用寿命超过5年，与以往的袋式除尘器相比，设备阻力降低约30%。

最近几年中，水泥行业新建4000t/d、5000t/d、1万t/d和1.2万t/d规模生产线窑头和窑尾大多采用袋式除尘器，全线采用袋式除尘器的也很多，单机处理风量从几十万m3/h到几百万m3/h。还有很多企业将在役电除尘器改造为袋式除尘器。与电除尘器相比，袋式除尘技术具有粉尘排放浓度低、节水、回收热能等优点，有力地推动了水泥行业的节能降耗。

用于水泥窑头和窑尾烟气净化的袋式除尘器，技术要点有：

1）合理进行气流分布，避免滤袋被冲刷，降低设备阻力；2）选用高性能、低阻力过滤材料，包括P84针刺毡在内的滤袋已被较多采用；3）采用高强度的清灰方式和高品质的脉冲阀，以及合理而可靠的自动控制系统；4）智能化的清灰和卸灰控制，用以保证稳定袋式除尘器阻力；5）优化除尘器本体设计。

袋式除尘技术的广泛应用，有力支持了水泥行业排放标准的严格化，2004年颁布的新标准规定，新建水泥厂粉尘排放限值为30～50mg/Nm3，现在这一标准将再次修订，粉尘排放限值改为20～30mg/Nm3。2010年工业和信息化部印发了《关于水泥工业节能减排的指导意见》（工信部节［2010］582号），到“十二五”末，全国水泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%，明确2011—2015年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器（低压脉冲袋除尘器）。现在很多地区对水泥行业的排放要求已经提高到≤10mg/Nm3。

6 钢铁行业选用除尘器向袋式除尘倾斜

2004年，首秦公司1200m3高炉在大型高炉中率先采用袋滤除尘技术获得成功，随后，一大批高炉干法除尘系统建成投产，莱钢、包钢、通钢、承钢、韶钢等企业通过新建或改造，已全部实现高炉煤气袋滤除尘。据不完全统计，全国已有超过50座高炉采用干法袋滤除尘技术，包括2500m3、3200m3、5500m3等各种容积的大型高炉，其中最大的高炉容积为5800m3。

我国高炉煤气干法袋滤除尘技术有以下特点。

（1）全干式

日本等国高炉煤气袋滤除尘曾经处于世界前列，但目前仍并存湿式除尘系统，我国新建的高炉煤气袋滤除尘系统则为全干式，没有湿法装置。

（2）强力清灰

除早期建设的少数系统外，都采用以氮气为气源的脉冲喷吹清灰技术。这从根本上克服了反吹清灰固有的清灰效果差、能耗高等各种弊端。

（3）多种滤料

经过长期的实践和改进，已选择出对高炉煤气有良好的适应性的滤料。目前采用的有单一纤维滤料，例如芳纶针刺毡；也有复合针刺毡滤料，以玻纤为主，分别混以芳纶或P84纤维。

（4）气力输灰与灰罐车运送

各箱体收集的粉尘通过气力输送集中至大灰仓，以氮气为输送介质。若以煤气为介质，气、固分离后净煤气返回低压管网回收。大灰仓的粉尘以负压吸送方式进入罐车外运。

高炉煤气袋滤除尘的效果好，净煤气含尘量低于5mg/Nm3；净煤气温度提高，且含水量减少，使煤气热值增加，从而显著提高了鼓风温度和生铁产量；能充分回收煤气的能量，余压发电量提高30%～50%；杜绝了煤气洗涤废水的产生，避免了污水和污泥处理；与湿法相比，干法节地40%～50%，节水80%～90%，节省投资30%～40%，节省运行能耗70%～80%。

在钢铁生产的其他工序，转向袋式除尘技术的趋势也比较明显。烧结机尾烟气除尘长期为电除尘器所垄断，由于不能满足新的环保标准，最近几年开始转向袋式除尘技术。小型和大型烧结机都有成功应用的实例，在役的电除尘器被改造为长袋低压脉冲袋式除尘器，采用涤纶针刺毡，过滤风速1.1m/min，粉尘排放浓度≤30mg/Nm3，设备阻力≤700Pa。

7 净化垃圾焚烧烟气效果良好

生活垃圾焚烧烟气除尘具有以下难点。

最近十年中，袋式除尘器技术已经较好地适应了垃圾焚烧烟尘条件，成功克服了上述难点。一些系统的粉尘排放浓度为2.3～4.0mg/Nm3，二英排放浓度为0.018～0.040ngTEQ/Nm3，设备阻力稳定在1300～1800Pa范围内，滤袋寿命在2～3年。

清灰方式选择强力类型，即脉冲喷吹清灰方式。对气源进行严格的脱水除油处理。

根据烟尘特性，滤料有多种选择。通常有PTFE+P84、PPS、玻纤和玻纤+PTFE混纺滤料等。由于国产PTFE纤维质量提高和价格适中，最近几年趋向于纯PTFE针刺毡，滤袋寿命显著延长。

滤袋框架采用有机硅喷涂或不锈钢（316L）制作。

除尘器设有热风循环系统，保护滤袋和箱体免受腐蚀。

对箱体和管道以及附属设备进行严格保温。

加强温度和阻力监控，加强对除尘器重要部件的工况监视，保证袋式除尘器正常工作。

8 对袋滤除尘技术的认识深化

许多企业已不满足对袋滤除尘技术的一般了解，多种试验装置的建立，是深化对袋滤除尘技术认识的途径之一。以前仅在少数院校才有的试验装置，现在许多生产企业开始重视，并纷纷自行建设。据不完全统计，有以下类型的试验装置。

（1）喷吹装置试验台

多家企业建立了这类试验台。可进行：1）脉冲阀优选试验；2）超过8～12m长滤袋清灰效果试验；3）大于4英寸脉冲阀为20条以上滤袋清灰的试验；4）清灰气流沿喷吹管和沿滤袋分布规律的试验；5）脉冲阀与滤袋合理匹配的试验等等。

（2）脉冲阀性能试验台

该试验台设有标靶，并在标靶上安装压力传感器和加速度传感器，令受试脉冲阀喷吹标靶，以比较不同结构、不同尺寸脉冲阀的性能。计算机直接打印出脉冲阀的压力波形、加速度波型和关键数据。

该试验台可比较脉冲阀产品的性能，也可进行新脉冲阀的研制和试验。

（3）脉冲阀膜片破坏性试验台

可以同时对多个不同尺寸和结构的脉冲阀进行膜片寿命试验。以压缩空气为动力，在额定压力下脉冲喷吹，直至膜片破损，从而检验膜片实际使用寿命。

（4）脉冲阀流量系数试验台

以罗茨风机为动力，在连续稳定流条件下测试脉冲阀的流量系数。可进行压力0.1MPa以下的试验。

（5）袋式除尘试验台

相当于一台小型的袋式除尘器，可模拟某些运行条件，进行除尘效果、设备阻力、清灰周期等参数的试验，以确定除尘器的合理结构、主要部件等。

（6）滤料动态过滤性能试验台

利用一定规格的试验粉尘，在规定的过滤风速下，经一定次数的容尘、清灰，测定滤料的动态滤尘性能和滤料的残余阻力。

（7）气流分布试验

按照一定比例建立缩小的除尘器模型，进行除尘器气流分布的试验，以获得气流分布装置的合理结构、尺寸和风速。

9 失效滤袋处理技术应运而生

针对袋式除尘器滤袋的两种失效现象，推出了相应的处理技术。

（1）糊袋处理

解决糊袋问题的设备是移动清灰仪及配套的现场测试设备。清灰操作在现场进行，清除滤袋表面的粉尘结块，降低阻力，从而使滤袋恢复使用功能，并降低用户的运行成本。

该清灰仪的主体是装有一个脉冲阀的小型气罐，脉冲阀的输出管道外面装有圆形盖板。空压机通过软管向气罐输入压缩空气。操作时，将脉冲阀的输出管从待清灰滤袋的上口插入，圆形盖板将袋口盖严，在脉冲阀开启的瞬间，压缩空气喷入滤袋，滤袋外表面的粉尘被清落，滤袋的透气性得以增加。逐个对滤袋进行此操作，直至全部滤袋得以清灰。

（2）“灌肠”滤袋处理

利用射流气动原理，将出现“灌肠”滤袋内部的粉尘清理出来，使其恢复工作能力，从而减少报废的滤袋数量。这种装置被称为“吸灰枪”。其核心部件是一个小型的引射器，压缩空气入口设有球阀。吸灰枪具有吹、吸两种型式，将引射器的出口或入口分别接至待清灰的滤袋，便可形成“吸灰”或“吹灰”两种工作模式。

根据滤袋的尺寸和积累粉尘的情况，吸灰枪的动力强度可以调节。

综上所述，经过袋式除尘行业几代专家和工程技术人员的不懈努力，近十年来我国袋式除尘器的设计、制造、控制、滤料和配件技术都取得了显著的进步。同时，袋式除尘技术尚存在许多不足，并面临新的挑战，还须继续付出艰苦的努力。

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Development Report on Bag-hose Precipitation Technology in Recent 10 Years

CHEN Long-shu

Regional Comment and Comparison on Environmental Administration Efficiency in China

QU Ye-bing
(City Sewage Disposal Management Center of Liaoning Province, Shenyang Liaoning 110033, China)

Performance of environmental administration reflects the relationship between its inputs and outputs. In 2009,most of the provinces in China showed a low efficiency in environmental administration, and the differences between them are obvious. From the view of areas, the administration efficiency in the west regions is highest, second-best in the middle regions and inferior in the east. The main reason causing the low efficiency is the low scale efficiency, which reflects that there is waste inputs in environmental administration. And in order to improve it, we must rely on the technical improvement and management innovation in stead of the high inputs merely in environmental administration.

data envelopment analysis method; performance of environmental administration; comment upon regions

X701.2

A

1006-5377（2011）11-0007-05