袋式除尘器在处理高温烟气中的应用

　　摘　要:随着中国对环境保护工作的加强,袋式除尘器的应用范围也日益扩大。在概述袋式除尘器发展情况的基础上,介绍其在高温烟气治理中所选用高温滤料的种类和特性以及普通滤料的后处理;分析其在燃煤电厂锅炉、城市垃圾焚烧炉及其在钢铁和水泥工业中的应用前景;提出其在今后15～20年会得到迅猛发展,市场潜力巨大。
　　关键词:袋式除尘器;高温烟气;高温滤料;应用前景
　　当前,中国经济已进入高速发展阶段,2005年水泥产量达到10亿吨,占全球产量的45% ,连续18年居O第1位;钢铁产量达到3145亿吨,占O产量的30%,与日本、德国、美国、俄国的钢产量相当;燃煤发电量仅少于美国,居O第2位。上述高耗能、高污染产业的发展,导致局部地区污染严重、生态环境进一步恶化。因此,对其加强治理非常必要。
　　袋式除尘器是治理大气污染的O除尘设备,在O化工、冶金、矿山、机械、水泥等行业已得到广泛应用。袋式除尘器与其他种类的除尘器相比,其O大优点是在实际应用中除尘效率高达99.99.%以上,而其粉尘排放浓度可达到10mg/m³以下,甚至达到2mg/m³,基本实现零排放。因此,袋式除尘器在治理粉尘、烟尘、二氧化碳、二恶英等污染大有作为,今后10年将会得到更迅猛的发展。
1　袋式除尘器发展概况
　　1881年德国Betch工厂的机械振动清灰袋式除尘器开始商业化生产。1954年HjHersey发明了逆喷型吹气环式清灰技术,使袋式除尘器实现了除尘、清灰连续操作,处理烟气量提高数倍,除尘滤袋压力较稳定。特别是1957年TVReinauer发明的脉喷型(脉冲)袋式除尘器,被认为是袋式除尘的一次重大技术革新,它不但可连续操作和清灰,滤袋压力损失更趋于稳定,处理气量进一步增大,且内部无运动
部件使滤布寿命更长、结构简单。20世纪70年代后袋式除尘器技术向大型化发展。美国、日本和澳洲、欧洲等O,结合大规模工业生产,相继开发了大型袋式除尘器,并应用于燃煤电站、干法水泥回转窑窑尾和电炉除尘。其中单台过滤面积多数超过10000m²。
　　中国自20世纪50年代初从前苏联整机引进机械振动+反吹风袋式除尘器(实际上是移植德国技术)并开始应用。60年代,有少数设计、研究单位在仿造美国、日本等国的脉冲式、机械回转反吹式扁袋除尘器的基础上,开始生产自己的产品。70年代后,O出现一批生产袋式除尘器的企业,至今大都已成为骨干企业;进入80年代,中国的袋式除尘器生产已达到一定规模。各科研、设计单位及大专院校在学习、引进、消化、移植的基础上,结合O各行业应用的需要和生产厂一道研制和设计了一批袋式除尘器。同时,还从国外引进了气箱脉冲袋式除尘器和单机除尘器,使O的袋式除尘器产品品种日趋齐全。到90年代中期,某些企业的袋式除尘器产品质量已达到O先进水平。
　　滤料是袋式除尘器的“心脏”,选用滤料对除尘性能关系重大。20世纪50年代初,O没有专门的滤料生产厂家,常温烟气用素色棉帆布,含酸烟气主要用毛呢类产品。到了70年代末,开发出208涤纶绒布,接着又仿照日本开发出729聚酯机织滤料。80年代初,随着非织造布的发展,中国又研制成功了合成纤维针刺毡,使袋式除尘器的除尘效果提高了一个数量级;之后,又研制成功了芳砜纶耐高温纤维和芳砜纶针刺毡,可耐温210℃,并应用于钢铁、有色、碳黑等工业的高温烟气处理。其后防静电、耐高温、抗腐蚀、防油防水等合成纤维针刺毡产品的开发和生产基本满足了除尘的需求。90 年代初,中国又开发了聚四氟乙烯微孔覆膜滤料,实现了O低阻、节能滤料,实现了表面过滤。目前中国已能生产化纤机织布、常温针刺毡、防静电针刺毡,防油防水针刺毡、耐高温耐腐蚀针刺毡、各种玻纤滤料及聚四氟乙烯覆膜滤料等。同时,布袋缝制技术水平也有了长足的进步,有的已达到国外先进水平。年生产各种滤料800 万m²左右。其中耐高温针刺毡只能生产40万m²左右,满足不了O的需要。随着O环保力度的加大,O对除尘器用滤料的需求将显著增加。
2　用于高温烟气的袋式除尘器
　　在袋式除尘器的应用中,经常遇到处理高温烟气的场合,如钢铁工业中的高炉煤气、电炉烟气、转炉煤气,火电厂燃煤锅炉、工业锅炉、垃圾焚烧烟气等。在此种情况下,如将高温烟气直接除尘,可充分利用烟气的热能,对节能降耗、环境保护具有重大意义。但高温烟气除尘也对滤料、除尘器提出了更高的要求。
2.1　耐高温滤料的应用
　　滤料质量对除尘器的除尘效率有直接影响。因此,要配备1台好的除尘器,首先要选用透气性能好、耐腐蚀、耐磨损、适合工况要求(如温度、化学侵蚀等)的滤料,以高质量缝制技术加工而成的滤袋。如果滤料选用不当或加工质量差,易产生水解、酸解、覆膜剥落、除尘布袋破裂等现象,就将显著影响除尘效果。
　　目前,O使用的高温滤料多为进口滤料,主要有Ryton(玻璃纤维+P84+PPS) 和Procon(PPS)、P84、PTFE等滤料。Ryton和Procon是当前较好的耐酸碱腐蚀性滤料,同时PPS纤维也具有较好的耐水解能力,特别适合在高湿的烟气中使用,其连续使用温度为170℃,O高使用温度为190℃。使用中也发现PPS滤料在200℃以上便会发生热缩现象,耐氧化性差,在高温时变硬且伴有不同程度的老化。
　　P84耐温可达220℃左右,瞬时耐温260℃,优良的耐酸性和良好的耐碱性使其在燃煤锅炉除尘上得到广泛应用;纤维不规则的截面又使其表面具有良好的过滤和清灰效果。其缺点是水解稳定性差,容易水解老化。
　　PTFE滤料表面有良好的过滤性能和清灰效果,很强的抗氧化、耐酸碱腐蚀能力。其缺点是抗拉、耐磨、抗折性较差,且价格较高。
　　玻璃纤维滤料是传统的耐高温无机滤料,耐温可达260℃,但是其抗折、耐磨性能较差,高过滤风速会大幅度降低滤料寿命。
　　在某些特殊场合还有用金属纤维织成的滤料(如Bekipor金属滤料)用Bekinox纤维制成;而Bekinox纤维是由各种合金及金属做成的,如不绣钢、耐热钢、钦、鉏、镍等,其直径一般为4～22μm,可耐550℃高温,耐磨性好,不易产生静电,但价格十分昂贵,只能有某些特殊需要时采用。
　　陶瓷纤维滤料可抗700℃以上高温,能达到较高的除尘精度,出口浓度低于10mg/m³、粒径小于10μm。目前,国外以真空成型陶瓷纤维管(刚性)和陶瓷编织袋发展较快,可耐温800～1000℃。如德国Babcock公司试管式陶瓷过滤器,内装60根滤管,用于PFBC装置中,在1MPa、850℃下累计运行2000h。Babcock与Wilcox公司共同开发的通管式陶瓷过滤器,简称为“AL TF”过滤器。但由于过滤元件易损易裂,除尘器的结构上连接困难、价格高,因此国外也仅进入中试阶段,离工业应用还有一定距离。当前O主要可选高温滤料材质的特性比较见表。

品名	O高使用温度/ ℃		强度特性			化学稳定性
品名	长期	瞬间	抗拉	抗磨	抗折	碱	酸	溶济
耐顿	190	230	优	好	好	优	优	优
	200	250	优	优	优	好	良	优
玻纤	260	290	优	差	差	良	优	优
P84	220	260	优	优	优	差	优
特氟隆	260	300	优	良	优	优	优	优
注:表中品名是商品名,与化学名称不同。如耐顿(Ryton):聚苯硫醚(PPS);P84:聚酰亚胺纤维;特氟隆( PTFE):聚四氟乙烯。表中强度特性和化学稳定性是一种相对表述,其次序为优—好—良—差,这只是原始特性,如经改性则会变化。

2.2　普通滤料的后处理
　　滤料的后处理是对织造好的滤料根据使用要求进行再处理的一项技术。它会对滤料的使用产生较大影响。经后处理的滤料可改善物理化学性能和清灰性能,提高过滤效率。通常的后处理工艺有烧毛、压光、涂硅油、树脂覆盖、进行抗静电处理等。
　　为了提高滤料的耐高温性能,可采用表面覆膜处理,即在滤料表面喷涂事先制成薄膜,覆盖于滤料表面。美国戈尔公司在20世纪70年代就已制成膨体聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,称之为Gore-Text薄膜,可覆盖在不同的滤料上(布或毡均可),制成覆膜滤料。由于PTFE化学稳定性好,摩擦因数小,表面光滑,故可用于260～300℃高温,膜表面微孔化,接近于真正的表面过滤,粉尘不能进入滤料的内部,不需建立常规滤料所需的过滤粉尘层。薄膜滤料是采用膜分离技术使滤料产生一质的飞跃,实现了真正的表面过滤,阻力显著降低,节约了能源,日益得到广泛应用。
3　高温袋式除尘器的发展趋势
　　在O修订了大气污染防治法后,排放标准更加严格,致使布袋除尘器在烟气治理技术中的作用日益突出。袋式除尘器与电除尘器相比的O大优点是其过滤效率不受粉尘比电阻变化的影响、除尘效率高且稳定。一些钢厂和水泥厂已将一些旧有电除尘器改造为袋式除尘器,改造后粉尘排放浓度降低。但也应看到,目前高温烟气的治理仍制约着袋式除尘器的进一步发展,因此深入研究和发展高温袋式除尘器,将对O环保事业的发展起到更大的推动作用。
3.1　燃煤电厂锅炉
　　目前,中国燃煤电厂装机容量已达300000MW ,年外排粉煤灰总量约450万吨 ,占全国工业烟尘排放量的35%左右。“十一五”规划提出,为适应国民经济发展,到2020年全国燃煤发电装机容量将达到600000MW。为了减轻由于燃煤电厂的发展带来的环境污染问题,中国提高了电厂锅炉烟尘的排放标准。这一要求对高温袋式除尘器处理锅炉烟尘带来机遇,近几年O部分电厂锅炉陆续试用袋式除尘器,其潜在市场巨大。对滤料的要求是耐温180～200℃,抗氧化、耐腐蚀。目前常用的滤料有PPS滤料及PPS与其他纤维的复合滤料等。滤料市场前景广阔。
3.2　城市垃圾焚烧炉
　　随着中国城市化进程的加快,城市垃圾的产量在迅速增长,垃圾的处理处置采用焚烧处理的比例亦日益提高,到2015年其比例将达到15%～25%。近几年,在各地将陆续建设多座垃圾焚烧厂,仅北京到2008年就建设日处理能力2000吨左右的垃圾处理厂4～5座。所有的垃圾焚烧炉除尘都采用袋式除尘器和高温滤料,日处理能力2000吨的垃圾焚烧厂要用总过滤面积为8000～10000m²的除尘器。焚烧炉用过滤材料多为P84及复合滤料,其耐温要求多在150℃左右,对耐酸、碱腐蚀要求较高。
3.3　钢铁工业
　　钢铁工业中高温炉窑众多,节能降耗、环境保护是其可持续发展的重要任务之一。转炉、高炉、焦炉煤气的干法净化不仅显著降低环境污染,且可大幅度提高煤气的热值,节省能源。据估算,与湿法除尘相比可提高热值20%左右,具有很大的经济效益。
　　而随着除尘技术的进步,烧结烟气使用高温袋式除尘器也将变成可能。钢铁工业中不同的炉窑对滤料的耐温要求也各异,如高炉、转炉煤气除尘用滤料耐温达到300℃以上,但对滤料的其他要求相对较低;烧结烟气对滤料的要求耐温150～200℃即可,但要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性。钢铁工业对高温滤料需求的空间很大,且技术要求也相对较高。
3.4　水泥工业
　　水泥的粉尘污染在工业领域中占2/3的比例。为改变粉尘污染,水泥工业一是淘汰落后、上大改小,二是大量采用袋式除尘器。不少企业为了满足新的水泥工业大气污染排放标准,将原来窑头、窑尾的电除尘器改造成高温袋式除尘器,收到了效果。
4　结语
　　在今后15到20年中国的高温袋式除尘器、高温滤料将会随各行业对节能降耗及环保要求的不断加强而得到迅猛发展。滤料由于是易损部件,2～3年就得更换,因此,高温滤料的市场潜力更加巨大。滤料生产企业应加大技术革新提高产品质量,改变目前高温滤料主要靠进口的局面,从而降低企业环保成本,使高温袋式除尘器的应用得到普及和发展。

上一条：袋式除尘器及其在钢铁工业的应用 下一条：环保企业烟气脱硫技术发展方向

泊头市钰泰环保机械有限公司-布袋除尘器\脉冲除尘器及除尘器配件诚信制造商

袋式除尘器在处理高温烟气中的应用