袋式除尘器在我国的发展及其在燃煤电厂中的应用

袋式除尘器在我国的发展及其在燃煤电厂中的应用

袋式除尘器属过滤式除尘器的一种，是治理大气污染的高效除尘设备。其最大的优点是除尘效率高，通常在实验室里测试效率可高达99.9999％，在实际应用中除尘效率也能达到99.99％。经袋式除尘器过滤后的烟气含尘浓度一般都低于30mg/Nm3，有的甚至在10mg/Nm3以下，并且袋式除尘器还能有效捕集对人体危害最大的5μm以下的超细微小颗粒(即呼吸性粉尘)。由于袋式除尘器具有除尘效率高、不受粉尘和烟气特性影响、运行稳定的优点，近年来被广泛应用于钢铁、有色冶金、水泥、烟草和垃圾焚烧等行业。

1 袋式除尘器在我国的发展概况

袋式除尘器在我国被采用已经有五十多年的历史。在20世纪50年代主要是采用原苏联型式的产品，60年代前后我国有少数几个设计研究单位在仿照美国、日本等国的脉冲型、机械回转反吹扁袋型除尘器的基础上开始生产自己的产品。1973年以后，国内开始出现了一批袋式除尘器的生产企业。到了80年代，一些设计院、科研单位和大专院校在学习、引进、消化、移植宝山钢铁厂从日本引进的大型反吹风布袋除尘器后，结合国内各行业的需要和生产厂一道开发、研制、生产了大型反吹风布袋除尘器，开发了分室反吹风袋式除尘器和长袋低压脉冲袋式除尘器，每小时处理风量100万～291万m3，滤袋长度达10m。在80年代，大型反吹风袋式除尘器是钢铁行业首选的大容量烟气净化设备，但在随后的使用中逐渐暴露出一些问题，主要是由于其反吹清灰方式为柔性清灰方式，虽对滤袋损伤较小，但在粉尘粘性较大、浓度较高时，阻力上升较快，在一定外部条件下容易糊袋。进入90年代以来，随着大型脉冲喷吹袋式除尘器的研制成功，袋式除尘器的发展上了一个新的台阶。大型脉冲清灰袋式除尘器相对大型反吹清灰除尘器的最大优点在于清灰效果更好，运行更加可靠，而且还可以延长滤袋的使用寿命。

近几年袋式除尘器的应用有逐步增多的趋势，主要有以下几方面的原因：

(1)国家修订了“火电厂大气污染排放标准”(GB13223—2003)，排放标准更加严格，尤其是对烟气中SO2的排放浓度加以严格的控制，这就迫使国内许多电厂为了降低SO2的排放量而改为燃用低硫煤，然而烟气中的SO2正是粉尘比电阻的调质剂，SO2浓度越低，粉尘比电阻就越高。因此，燃用低硫煤后就会造成粉尘比电阻的升高，引起静电除尘器反电晕，降低了除尘效率。

(2)在燃煤锅炉烟气脱硫工艺中，袋式除尘器也逐渐成为一个重要的组成部分，形成了锅炉脱硫除尘一体化，其脱硫效率可达5％左右。而当采用循环流化床进行炉内脱硫时，由于在炉内加入大量石灰石，导致了飞灰比电阻的升高，所以静电除尘器要想达到较好的除尘效果，就必须采取一定措施，如增加电场数、加宽极间距及提高电场强度等，这样显然既增加了初投资也增加了运行费用。

(3)我国的电力构成以煤电为主，约占总发电量的80％，而我国煤炭资源分布的区域广泛，煤炭的种类、成分、质量相差都较大。而且同台锅炉燃用相同煤种，由于受多种因素的影响粉尘浓度也可能发生变化。因此，对于有些电厂而言，燃煤锅炉使用静电除尘器较难达到长期高效、稳定的除尘效果。

(4)国家2000年6月1日起实施的垃圾焚烧标准中明确规定“垃圾焚烧炉的除尘设备必须采

用袋式除尘器，以减少焚烧过程中有害物质的产生和排放”。此外，由于垃圾电站中的燃料多为垃圾自身，静电除尘器对其灰粉难以收集，这就使得袋式除尘器成为较理想的选择。

另外，我国对于微细粒子的控制已进入实施阶段，目前已有PM10微细粒子的控制标准，而对于PM2.5微细粒子的控制也越来越受到重视，这些都促进了袋式除尘技术的发展。

在我国大力实行可持续发展战略，大力加强环境保护，实行烟尘、粉尘总量控制，一控双达标的情况下，袋式除尘器在治理烟气、粉尘、二氧化硫、二恶英等污染物方面正在逐步显示出其优越性。

2 袋式除尘器的常用滤料及其选用原则

滤料是袋式除尘器中的主要部件，其造价一般占到设备费用的10％～15％。除尘器的效率、阻力，特别是维护管理情况都与滤料的材质和使用寿命有关。

2.1 按不同结构分出的滤料种类

(1)机织布

机织布是将经纱和纬纱按一定规则交织而成的织物，分为平纹、斜纹和缎纹三种。

(2)针刺毡

针刺毡是先在一幅平纹的基布上铺上一层短纤维，用带刺的针垂直在布面上下移动，将纤维扎到基布纱绒中，再在基布两面铺上两道以上的纤维层，反复针刺成型，然后经热定型、烧毛、热熔、压光等后处理而成的滤料。

(3)表面过滤材料

基于粉尘层有利于过滤的理论，在普通的滤料表面人为地覆上一层微孔薄膜以提高粉尘净化效率。其优点在于：在过滤的一开始就能在膜表面形成透气性很好的粉尘薄层，这样既保证了较高的除尘效率，又保证了较低的运行阻力。目前实现表面过滤的途径有三种：在普通的滤料表面覆以聚四氟乙烯(PTFE)薄膜；或覆以具有大量微孔的涂层；或利用超细纤维在针刺毡表面形成超细面层。

现以第一种方式为例：具体做法是在普通滤料(简称为滤料)上覆以由聚四氟乙烯经膨胀化处理而形成布满微细孔隙的薄膜，覆膜滤料的过滤作用就完全依赖于这层薄膜。薄膜表面非常光滑，没有纤维毛绒，这样就使得清灰变得更加容易。覆膜滤料的透气率较一般滤料低，在滤尘的初期，压力损失增加较快，进入正常使用期后，压力损失则趋于稳定。

覆膜滤料的主要优势在于它的除尘效率高、清灰彻底、压力损失稳定且能保持较低水平、对滤袋的磨损小、适用的粉尘范围广、寿命长、能耗低。但由于覆膜滤料较普通滤料价格高，所以在大量推广使用上还需要一定的时间。

2.2 滤料的选用原则

首先，含尘气体的温度是选用滤料的首要因素。按照连续工作温度，滤料大约可分为三类：低于130℃的为常温滤料;130～200℃的为中温滤料;高于200℃的为高温滤料。值得注意的是，通常是按照连续使用温度选用滤料，但在气体温度变化激烈时，应该考虑安全系数，即瞬间峰值温度不得超过滤料的上限温度。能耐200℃以上高温的滤料主要有美塔斯、玻璃纤维、聚四氟乙烯等。

其次，在选用滤料时还要考虑含尘气体的湿度、腐蚀性、可燃性、爆炸性，以及粉尘形状、粒径大小、附着力和凝聚性，并要根据袋式除尘器的清灰方式来综合考虑。

最后，若使用表面覆膜过滤技术，还要特别注意膜态物的高温氧化失效问题，以避免袋式除尘器在高温状态下涌入大量空气，因高温氧化而造成滤料失效。

3 袋式除尘器在燃煤电厂中的应用

随着国家粉尘排放标准的提高，在燃煤电厂烟气处理中，静电除尘器因其除尘效率受粉尘性质的影响较大，因而难以保证长期、稳定高效地运行。而随着袋式除尘技术的发展，袋式除尘器适应性强、除尘效率高、运行稳定、可靠且不受锅炉燃烧工况和粉尘特性影响的优点逐渐显示出来，越来越多的新建、扩建、改建火电厂开始选用袋式除尘器来处理锅炉烟气。

3.1 静电除尘器和袋式除尘器的比较(见下表)