袋式收塵器、技術(shù)、發(fā)展、展望

　　袋式收塵器是水泥工業(yè)中使用最廣泛的一種收塵器。它對(duì)細(xì)塵粒（1～5μm）的效率在99%以上，還可以除去1μm甚至0.1μm的塵粒。袋式收塵器的適應(yīng)性比較強(qiáng)，不受粉塵比電阻的影響，也不存在其他的污染問(wèn)題，在選取適當(dāng)?shù)闹鸀V劑條件下，能同時(shí)脫除氣體中的固、氣兩項(xiàng)污染質(zhì)。由于這個(gè)特點(diǎn)，在水泥工業(yè)中所有卸料揚(yáng)塵點(diǎn)處基本上都使用袋式收塵器。  

　　1.袋式收塵器的發(fā)展袋式收塵器早期用人工或機(jī)械振打清灰，因而其應(yīng)用受到限制。1950年以來(lái)，由于逆向噴吹型（反吹風(fēng)）和脈沖型的發(fā)明與應(yīng)用，使袋式收塵器與清灰實(shí)現(xiàn)了連續(xù)操作，而且阻力穩(wěn)定，氣流速度高，內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)機(jī)件，隨著新型、耐用、耐腐蝕、耐高溫（達(dá)300～400℃）、低壓損、易清灰濾材的應(yīng)用，特別是非織物的聚合物濾材和金屬絲織物混合物濾材的發(fā)展，使其應(yīng)用日益廣泛，成為主要的高效收塵器。 

　　袋式收塵器主要依靠以下幾方面的作用：

　?。?）重力沉降：含塵氣體進(jìn)入布袋收塵器時(shí)，顆粒較大、比重較大的粉塵，在重力作用下沉降下來(lái)，這和沉降室的作用完全相同。

　?。?）篩濾：當(dāng)粉塵的顆粒直徑較濾料的纖維間的空隙或?yàn)V料上粉塵間的間隙大時(shí)，粉塵在氣流通過(guò)時(shí)即被阻留下來(lái)。

　?。?）慣性力作用：氣流通過(guò)濾布時(shí)可繞纖維而過(guò)，而較大的粉塵顆粒在慣性力的作用下，仍按原方向運(yùn)動(dòng)，遂與濾料相撞而被捕獲。

　?。?）熱運(yùn)動(dòng)作用：質(zhì)輕體小的粉塵隨氣流運(yùn)動(dòng)，非常接近于氣流之線，能繞過(guò)纖維。但它們?cè)谑軣釙r(shí)作熱運(yùn)動(dòng)（即布朗運(yùn)動(dòng)）的氣體分子的碰撞之后，便改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向。這就增加了粉塵與纖維的接觸機(jī)會(huì)，使粉塵能夠被捕獲。 

　　袋式收塵器的集灰方式：

　?。?）振動(dòng)濾袋法：在濾袋頂上給以輕微振動(dòng)，促使濾袋上灰層垮落。

　?。?）反吹風(fēng)法：此法使濾袋因袋內(nèi)外的空氣壓力差而收癟，從而使粘著的灰層松散落下。

　?。?）脈沖噴氣法：每隔3s時(shí)間用700000Pa的壓縮空氣向脈沖閥的隔倉(cāng)氣室噴吹一次，脈沖噴吹的空氣高速擴(kuò)張而產(chǎn)生沖擊波，傳濾袋撓曲去掉粘附其上的灰層。

　?。?）聲波清灰法：此法應(yīng)用聲波發(fā)生器產(chǎn)生低頻聲波，使濾袋發(fā)生振動(dòng)，并結(jié)合反吹風(fēng)使粘附在濾袋表面的塵粒振落下來(lái)。 

　　袋式收塵器的過(guò)濾材料：

　?。?）天然纖維：主要有棉纖維、毛纖維和棉毛混紡纖維。

　?。?）無(wú)機(jī)纖維：主要有玻璃纖維材料。

　?。?）合成纖維：主要有尼龍纖維、滌綸纖維、晴綸纖維、維尼綸纖維、特氟綸纖維等。 

　　從20世紀(jì)90年代初，面對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和民眾環(huán)保意識(shí)的提高，西方發(fā)達(dá)國(guó)家除塵器制造廠家開(kāi)始尋找新的收塵突破點(diǎn)，經(jīng)綜合評(píng)估后認(rèn)為，在技術(shù)可行和制造成本競(jìng)爭(zhēng)方面，袋式收塵器最有發(fā)展前景。在此之前已經(jīng)誕生了脈沖清灰布袋收塵器，但處理能力有限。在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的氣箱脈沖布袋收塵器已經(jīng)接近靜電收塵器的處理能力，但高溫工況仍是普通濾料的一個(gè)誤區(qū)。 

　　上世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)以南京院為代表開(kāi)發(fā)出了玻璃纖維濾袋，但由于過(guò)濾機(jī)理仍是在濾袋內(nèi)部形成塵餅后的深層過(guò)濾，玻纖密度不如化纖混紡編織布高，加上濾袋都有金屬框架，而玻纖抗折強(qiáng)度很低，因而使用過(guò)程中無(wú)論是使用效果還是生命周期都較差，無(wú)法推廣。真正使布袋收塵器發(fā)生革命性的變革技術(shù)是美國(guó)杜邦公司率先開(kāi)發(fā)出的PTFE [（C2F4）n,TEFLON ]即聚四氟乙烯覆膜技術(shù)。聚四氟乙烯是一種高分子化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，尤其耐酸性更好，耐高溫，在300℃以下物理化學(xué)特性穩(wěn)定，高于300℃時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定活性。 

　　現(xiàn)在用于布袋覆膜的聚四氟乙烯薄膜都不是單純的聚四氟乙烯，為了保證薄膜制作的適當(dāng)厚度并控制透氣性，都加有其它成分的添加劑，實(shí)際使用溫度在260℃以下，瞬間溫度可達(dá)280～290℃，超過(guò)300℃時(shí)物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞。聚四氟乙烯覆膜的革命性意義在于能夠阻擋粉塵透過(guò)聚四氟乙烯膜，因而在濾料內(nèi)形不成塵餅，傳統(tǒng)的深層過(guò)濾變成了表層過(guò)濾，只要表層塵剝離及時(shí)，濾料的透氣性就不會(huì)大幅度降低，壓力損失也會(huì)很小。將聚四氟乙烯膜覆在玻纖上可以在260℃以下的溫度工況內(nèi)使用，而一般靜電除塵器的理想使用溫度在180～220℃之間，因而比靜電除塵器有更寬的溫度使用范圍。 

　　以美國(guó)富勒（FULLER）為代表，20世紀(jì)80年代末就開(kāi)發(fā)出了大布袋收塵器用來(lái)取代靜電除塵器，但由于玻纖濾料的缺點(diǎn)（諾美克斯NOMAX濾料僅適用于200℃以下的溫度）和分室控制技術(shù)的不完善，一直得不到推廣。  

　　20世紀(jì)90年代初，分室控制技術(shù)采用PLC控制電磁閥切換，在聚四氟乙烯覆膜技術(shù)的支持下，反吹風(fēng)大布袋和氣箱脈沖技術(shù)得到了極大的發(fā)展。已可完全取代靜電除塵器。2000年開(kāi)工建設(shè)的都江堰拉法基水泥廠已全部采用布袋收塵器，2002年驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，所有收塵器排放濃度控制在20mg/Nm3以下，窯尾廢氣處理大布袋收塵器的排放濃度控制在10mg/Nm3以下，基本達(dá)到概念上的工業(yè)零排放程度。目前，能夠成熟應(yīng)用于高溫條件下的大布袋反吹風(fēng)收塵器，各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)均掌握在美國(guó)幾家公司手中，聚四氟乙烯薄膜的產(chǎn)權(quán)屬于杜邦公司，最好的玻纖基布技術(shù)由美國(guó)BGF公司掌握，而大布袋反吹風(fēng)收塵器的技術(shù)產(chǎn)權(quán)屬于美國(guó)富勒公司，即使聚四氟乙烯薄膜向基布上貼覆技術(shù)也只有為數(shù)不多的幾家國(guó)外公司較為成熟，國(guó)內(nèi)濾料廠家采用的熱壓覆膜和上膠覆膜技術(shù)與國(guó)外技術(shù)仍有較大差距。國(guó)內(nèi)設(shè)備制造廠家一直在做整體技術(shù)的引進(jìn)工作，但技術(shù)成本較高，難以在國(guó)內(nèi)普及。除大布袋收塵器之外，小型單機(jī)脈沖清灰布袋收塵器和氣箱脈沖布袋收塵器在國(guó)內(nèi)已較普及，國(guó)內(nèi)濾料生產(chǎn)廠家對(duì)滌綸、丙綸或晴綸基布覆聚四氟乙烯膜已能滿足水泥廠低溫工況的過(guò)濾需求，由于國(guó)內(nèi)技術(shù)覆膜后成本增加很少，因而覆膜濾布目前已成為水泥廠布袋收塵器的主要濾料。在表層PTFE覆膜濾料的使用中，由于表層膜較薄，使用中一旦膜破損，其表層過(guò)濾機(jī)制將消失，對(duì)于化纖基布來(lái)說(shuō)表層過(guò)濾機(jī)理消失或減弱后深層過(guò)濾也能起到很好的過(guò)濾作用，但對(duì)于玻璃纖維基布來(lái)說(shuō)則是致命的，玻纖基布較薄且經(jīng)緯線不如化纖基布密，難以形成良好的塵餅。因此，新近發(fā)展出了一種新型PTFE濾料———PTFE針刺氈，原理是在濾料成型之前對(duì)基布進(jìn)行PTFE處理，使PTFE不僅存在于濾料表層，而且在基布深層也有幾層甚至十幾層PTFE，最后濾料成型后仍然是表層過(guò)濾機(jī)理，也消除了表層薄膜被破壞的缺陷。較為成熟的是PTFE聚酰亞胺（polyimide）替代PTFE玻纖濾料，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)一家工廠使用，但在國(guó)外已開(kāi)始推廣使用。由于其成本非常高，目前的使用一般僅限于替代PTFE玻纖濾料?？傊即^(guò)濾收塵器的發(fā)展基本上是濾料的發(fā)展，濾料材質(zhì)類(lèi)別的發(fā)展推動(dòng)了收塵器的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制手段的發(fā)展。近年來(lái)由于干式脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用，采用袋式除塵器的越來(lái)越多。特別是近年來(lái)濾料材質(zhì)的改進(jìn)，提高了布袋壽命，也拓寬了袋式除塵器應(yīng)用范圍。國(guó)外主要進(jìn)展是：組裝式、筒狀折疊形袋式除塵器，大幅度提高了相同體積的過(guò)濾面積；采用預(yù)附層技術(shù)，以降低阻力提高風(fēng)速；采用煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)，提高除塵效率；完善袋式過(guò)濾器系統(tǒng)的檢漏技術(shù)，如示綜粉塵和單色照射技術(shù)應(yīng)用；新的濾料耐高溫、抗腐蝕、性能好；美、日、澳、德等國(guó)家把靜電技術(shù)與袋濾器結(jié)合開(kāi)發(fā)出“靜電袋式除塵器”，對(duì)改進(jìn)袋濾性能，提高捕集效率、改進(jìn)濾料清除能力、降低粉塵粒子透濾率和系統(tǒng)阻力有明顯的效果。 

　　2.袋式收塵器的技術(shù)展望 

　　2.1技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)。目前各主要水泥環(huán)保裝備企業(yè)均十分關(guān)注國(guó)際上先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，如主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化，不同焊接的裝配化；納米技術(shù)應(yīng)用于濾料，生產(chǎn)出納米級(jí)的纖維，濾料的品質(zhì)大大提高；覆膜技術(shù)應(yīng)用于剛性濾料，表面噴覆的金屬膜大大改善過(guò)濾料與反清灰效果等等。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品品種的適應(yīng)能力等均得到提高，袋式收塵器應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展也會(huì)在新世紀(jì)更上一層樓。 

　　2.2整機(jī)大型化趨勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快，高技術(shù)、大規(guī)模水泥窯線的陸續(xù)上馬，加之國(guó)家大氣粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，必然會(huì)促進(jìn)大型袋收塵器的應(yīng)用及推廣，尤其是脈沖袋式、低壓長(zhǎng)袋收塵器大型化的趨勢(shì)明顯，性能目前已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。如河北獻(xiàn)縣環(huán)保除塵設(shè)備廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的大型氣箱脈沖袋收塵器在北京水泥廠、魯奇改進(jìn)大型袋收塵器在內(nèi)蒙豐泰發(fā)電廠等投入使用后，其排放檢驗(yàn)記錄均大大低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。  

　　2.3推廣耐高溫、高濃度袋收塵器的趨勢(shì)。在“十五”期間，適應(yīng)高溫、高含塵濃度的袋收塵器將得到進(jìn)一步推廣使用。這種袋收塵器能夠直接處理溫度達(dá)300℃，含塵濃度達(dá)1400g/m3的氣體，比以往提高數(shù)十倍，并可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。  

　　2.4應(yīng)用更加廣泛。國(guó)外如美、澳、加、歐洲等許多國(guó)家都廣泛采用袋收塵器，并出現(xiàn)了電改袋的動(dòng)向，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上比較成功。隨著國(guó)家對(duì)日益加劇的大氣污染影響的重視，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)燃料成分的嚴(yán)格要求，袋收塵器的優(yōu)越性就比較明顯了。大力推廣袋收塵器的應(yīng)用范圍，逐步提高袋收塵器的市場(chǎng)份額，在未來(lái)幾年內(nèi)將成為我國(guó)水泥行業(yè)環(huán)保裝備市場(chǎng)不爭(zhēng)的事實(shí)。我國(guó)在2000年6月1日開(kāi)始實(shí)施的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)污染排放制定了十項(xiàng)指標(biāo)，并且明確規(guī)定，收塵設(shè)備必須用袋式收塵器。我國(guó)一些袋收塵企業(yè)，也紛紛開(kāi)始介入垃圾焚燒的煙氣處理，有的企業(yè)還參與國(guó)際合作，收塵器配套銷(xiāo)售到國(guó)外。河北獻(xiàn)縣環(huán)保除塵設(shè)備廠已成功研制并先后在臺(tái)灣、河北等地應(yīng)用了垃圾焚燒收塵器，取得了很好的效果。袋式收塵器的最大優(yōu)點(diǎn)就是收塵效率高，在實(shí)驗(yàn)室可以高達(dá)1mg/Nm3。這是袋收塵器的機(jī)理所決定的，這個(gè)機(jī)理就是過(guò)濾的機(jī)理，使粉塵附著在濾袋上，用粉塵參與過(guò)濾粉塵。因此，袋式收塵器的收塵效率很高。在我國(guó)實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，實(shí)行污染物總量控制、“一控雙達(dá)標(biāo)”的情況下，袋收塵器在治理煙塵、粉塵、二氧化硫、二惡英等污染物等方面將得到極大的應(yīng)用。