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題，在選取適當(dāng)?shù)闹鸀V劑條件下，能同時脫除氣體中的固、氣兩項(xiàng)污染質(zhì)。由于這個特點(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，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)部無運(yùn)動機(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：

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

　　（2）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，粉塵在氣流通過時即被阻留下來。

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

　　（4）熱運(yùn)動作用：質(zhì)輕體小的粉塵隨氣流運(yùn)動，非常接近于氣流之線，能繞過纖維。但它們在受熱時作熱運(yùn)動（即布朗運(yùn)動）的氣體分子的碰撞之后，便改變原來的運(yùn)動方向。這就增加了粉塵與纖維的接觸機(jī)會，使粉塵能夠被捕獲。 

　　袋式收塵器的集灰方式：

　?。?）振動濾袋法：在濾袋頂上給以輕微振動，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時間用700000Pa的壓縮空氣向脈沖閥的隔倉氣室噴吹一次，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，并結(jié)合反吹風(fēng)使粘附在濾袋表面的塵粒振落下來。 

　　袋式收塵器的過濾材料：

　　（1）天然纖維：主要有棉纖維、毛纖維和棉毛混紡纖維。

　?。?）無機(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，面對日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和民眾環(huán)保意識的提高，西方發(fā)達(dá)國家除塵器制造廠家開始尋找新的收塵突破點(diǎn)，經(jīng)綜合評估后認(rèn)為，在技術(shù)可行和制造成本競爭方面，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誤區(qū)。 

　　上世紀(jì)90年代初，國內(nèi)以南京院為代表開發(fā)出了玻璃纖維濾袋，但由于過濾機(jī)理仍是在濾袋內(nèi)部形成塵餅后的深層過濾，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，因而使用過程中無論是使用效果還是生命周期都較差，無法推廣。真正使布袋收塵器發(fā)生革命性的變革技術(shù)是美國杜邦公司率先開發(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300℃時物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)會被破壞。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)的深層過濾變成了表層過濾，只要表層塵剝離及時，濾料的透氣性就不會大幅度降低，壓力損失也會很小。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。 

　　以美國富勒（FULLER）為代表，20世紀(jì)80年代末就開發(fā)出了大布袋收塵器用來取代靜電除塵器，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)不多的幾家國外公司較為成熟，國內(nèi)濾料廠家采用的熱壓覆膜和上膠覆膜技術(shù)與國外技術(shù)仍有較大差距。國內(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內(nèi)已較普及，國內(nèi)濾料生產(chǎn)廠家對滌綸、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濾需求，由于國內(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，其表層過濾機(jī)制將消失，對于化纖基布來說表層過濾機(jī)理消失或減弱后深層過濾也能起到很好的過濾作用，但對于玻璃纖維基布來說則是致命的，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，目前國內(nèi)尚無一家工廠使用，但在國外已開始推廣使用。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?，布袋過濾收塵器的發(fā)展基本上是濾料的發(fā)展，濾料材質(zhì)類別的發(fā)展推動了收塵器的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制手段的發(fā)展。近年來由于干式脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用，采用袋式除塵器的越來越多。特別是近年來濾料材質(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、德等國家把靜電技術(shù)與袋濾器結(jié)合開發(fā)出“靜電袋式除塵器”，對改進(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。目前各主要水泥環(huán)保裝備企業(yè)均十分關(guān)注國際上先進(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)展也會在新世紀(jì)更上一層樓。 

　　2.2整機(jī)大型化趨勢。隨著國內(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，加之國家大氣粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，必然會促進(jìn)大型袋收塵器的應(yīng)用及推廣，尤其是脈沖袋式、低壓長袋收塵器大型化的趨勢明顯，性能目前已達(dá)到國際先進(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)記錄均大大低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。  

　　2.3推廣耐高溫、高濃度袋收塵器的趨勢。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。國外如美、澳、加、歐洲等許多國家都廣泛采用袋收塵器，并出現(xiàn)了電改袋的動向，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上比較成功。隨著國家對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份額，在未來幾年內(nèi)將成為我國水泥行業(yè)環(huán)保裝備市場不爭的事實(shí)。我國在2000年6月1日開始實(shí)施的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中，對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。我國一些袋收塵企業(yè)，也紛紛開始介入垃圾焚燒的煙氣處理，有的企業(yè)還參與國際合作，收塵器配套銷售到國外。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，這個機(jī)理就是過濾的機(jī)理，使粉塵附著在濾袋上，用粉塵參與過濾粉塵。因此，袋式收塵器的收塵效率很高。在我國實(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。