我國袋式除塵技術的進步與發展

（中國環境保護產業協會袋式除塵委員會，北京 100037）

近年來，我國環保產業實現了快速發展，袋式除塵行業也隨之以同樣的增速發展，總產值從2007年的89.68億元增加到2013年的144.79億元，袋式除塵行業也已從早期的一般顆粒物治理擴展到諸如垃圾焚燒廠尾氣凈化用脫除有害氣體、脫汞等一體化綜合處理技術，再到系統裝備的托管、配件的定制提供和環保服務業，涉及到技術方案制定、工程設計、設備設計與制造、安裝、調試、人員培訓、廢舊濾袋的回收利用到運營管理的全產業鏈的服務。大型袋式除塵裝備技術研究、產品開發、服務，專用纖維濾料生產技術的研究開發，清灰系統配件的研究開發，自動控制等領域的創新能力不斷增強，技術水平不斷提高。

1 袋式除塵技術

作為去除顆粒物的高效技術，袋式除塵可以大幅度降低煙塵和粉塵的排放量，是解決煙粉塵達標排放的重要技術與裝備。以水泥行業為例，若我國的水泥企業都采用這種高效除塵技術，每一臺新型干法水泥窯都達到GB4915-2013規定的排塵標準，即噸熟料0.15～0.30千克，那么按國家統計局數據，我國水泥工業2012年的顆粒物排放就不是368萬噸，而應該是23萬～46萬噸，這在技術上是完全可以實現的。再若全國50%的燃煤鍋爐采用袋式除塵器，則電力行業每年可減少煙塵排放120萬噸以上。我國袋式除塵技術已經完全能夠支持更為嚴格的標準，排放限值可進一步降低，對顆粒物減排將起到巨大的作用。國內眾多應用案例表明，袋式除塵器在滿足更嚴格的顆粒物排放標準的同時，并不需要提高造價和運行費用，只要嚴格按照現有標準和規范設計、制造、安裝和運行，都能獲得好的應用效果。

2 袋式除塵裝備制造技術的發展

袋式除塵器設計選型由原來的高濾速、高阻力、短壽命轉變為高效、低阻、長壽命，追求優良的節能減排綜合效應，具體體現在高爐煤氣干法除塵、燃煤電廠鍋爐煙氣除塵、水泥窯頭窯尾煙氣除塵、垃圾焚燒煙氣凈化領域迅猛推廣應用袋式除塵，并取得顯著成效；在煙塵治理工程中排放濃度低于10mg/Nm3、系統阻力低于1000Pa、濾袋平均使用壽命4年以上已很普遍。脈沖清灰袋式除塵技術在各工業領域均獲得良好的使用效果，關鍵部件脈沖閥的某些性能指標已超過國外產品，從而獲得了更好的清灰效果。脈沖閥膜片的壽命大幅度延長，使用3～5年已是普遍現象。袋式除塵設備迅速大型化，用于鋼鐵、水泥、電力行業的袋式除塵設備，許多單機的處理煙氣量都超過200萬m3/h，過濾面積達到數萬平方米，其中電力行業的袋式除塵器單機最大處理煙氣量超過500萬m3/h，過濾面積在8萬m2。在設備大型化的同時也注入了許多新的技術，袋式除塵器的氣流分布、氣流組織和本體結構合理及安全化等方面都有了顯著進步。

我國大型袋式除塵器的制造裝備和制造技術也有了很大進步，規模越來越大，裝備越來越專業化，許多袋式除塵加工企業都建有數控加工中心，制作精度和制作標準都有很大提高。專用設備和專用加工機械在袋式除塵行業普遍采用，花板的制作采用激光切割，袋籠加工普遍采用多點焊機，最近幾年世界上還沒有哪個國家的袋式除塵加工企業像中國的袋式除塵企業發展得這么快、這么專業，因此最近幾年也帶動了袋式除塵設備的出口和對外加工。

3 袋式除塵器的大型化

袋式除塵技術進步最為顯著的標志就是裝備的大型化，裝備的大型化不是簡單的體積加大，涉及到裝備的模塊化設計、制造與安裝、氣流分布與調節、清灰系統長期運行的可靠性、濾袋使用的長壽命等。

袋式除塵器伴隨著我國主要工業設備發展而迅速大型化。火電行業單機容量由200MW、300MW、600MW到1000MW；水泥行業單條生產線由3000t/d、4000t/d、5000t/d到12,000t/d；鋼鐵行業單座高爐爐容由1000m3、2000m3到4000～5800m3以上。

我國科技人員充分發揮自己的聰明才智，不斷研發迅速跟進，使我國袋式除塵器的處理風量由原來的十幾萬m3/h提升到100萬m3/h、200萬m3/h直到500萬m3/h以上；過濾面積由2000m2、10,000m2、20,000m2至50,000～80,000m2；在袋除塵大型化進程中，設備阻力大幅降低，由以往的1500～1800Pa降低到1200Pa甚至1000Pa以下；顆粒物排放濃度持續降低，普遍達到20～30mg/Nm3，生活垃圾焚燒行業和高爐煤氣凈化普遍低于10mg/Nm3和5mg/Nm3。正是由于袋式除塵技術的進步，其為我國工業發展各相應階段的節能減排提供了巨大支持，才使得我國經濟發展與環境控制同時取得巨大成就。

眾所周知，任何行業裝備的大型化都不是一個簡單的把體型做大，而是伴隨著眾多技術的大幅進步，并且大多建立在關鍵技術得以突破的基礎之上。袋式除塵器的大型化就是建立在以下技術取得重大突破的基礎上：過濾材質及濾袋制造技術、清灰技術及設備、氣流分布技術、整機加工制造及裝備技術等。

袋除塵的大型化建立在我國工業總體水平提高的基礎之上，同時也促進我國工業總體水平的提高。水泥行業包括除塵設備在內的整條生產線在國外大量推廣建設即為一例。

3.1 水泥行業

水泥行業是重污染行業之一，以往水泥廠周邊1～2公里均落有頗厚的水泥灰塵。2004年在廣州某水泥廠建設5000t/d水泥生產線改造時，國內科技人員在累積幾十年除塵經驗的基礎上，比照國外環保設計要求，研發出大型低阻長袋在線/離線脈沖清灰除塵器，處理風量100萬m3/h，煙氣溫度240℃，濾袋使用壽命達6年，設備運行阻力低于1200Pa，煙塵排放濃度在10mg/m3以下，達到了發達國家嚴格的環保標準，不僅滿足了該生產線的要求，也為后來我國5000t/d到12,000t/d生產線的技術推廣掃清了煙塵排放達標的重大環保障礙。

近年來，水泥行業整條工藝線采用袋式除塵，特別是窯頭、窯尾由電除塵器改為袋式除塵器，使得水泥廠廠區一改過去的臟亂景象，不少已成為花園式清潔工廠。

3.2 鋼鐵行業

鋼鐵行業亦是重污染行業之一，鋼鐵行業袋式除塵技術進步的典型代表是高爐煤氣除塵凈化。高爐在煉鐵過程中產生大量高爐煤氣，5000m3高爐產生的煤氣量約90萬m3/h，其中含有大量CO和少量氫氣，是寶貴的能源。但是，粗煤氣中含有大量粉塵，必須經過凈化處理才能應用。CO和氫氣具有爆炸性，且CO具有較高毒性，凈化處理過程有較大危險性；傳統高爐煤氣采用文氏管濕法降塵，該方法不僅熱損失大，凈化效率低，而且消耗大量水資源并產生嚴重水污染。

20世紀90年代，我國科技人員在世界上率先開展高濾速袋式除塵器凈化高爐煤氣研究并取得成功，研發的脈沖清灰高爐煤氣袋式除塵技術，采用惰性氣體清灰及輸灰等技術，從根本上避免了高爐煤氣干法凈化的燃爆問題。

該技術具有高效穩定的凈化效率，凈煤氣含塵量低于5mg/m3，從根本上革除了瓦斯泥以及污水處理的龐大設施及對環境的嚴重污染，并滿足了高溫煤氣余壓發電的要求。余壓發電量增加了30%～50%，節能40%～50%，節水80%～90%，節省投資30%～40%，降低運行能耗60%～70%，因此該項技術是國際領先的技術。

3.3 電力行業

我國多家單位共同完成的國家“十五”“863”項目示范工程——焦作電廠200MW機組電改袋、張家港沙洲電廠600MW機組袋除塵、寶鋼自備電廠350MW機組電改袋、上海外高橋300MW×4機組電改袋等，實現了火電行業高效控制煙塵排放，達到了國家和地方制定的排放低于30mg/m3及20mg/m3標準，表明袋除塵技術在火電行業的應用具有廣闊前景。

這些項目的設備阻力都低于1200Pa，有的還低于800Pa，煙塵排放濃度均低于20mg/m3，濾袋使用壽命最長達5年以上。600MW機組袋除塵處理風量360萬m3/h，過濾面積達6萬m2。

4 袋式除塵器的專用纖維和濾料

纖維和濾料是袋式除塵器的核心，近幾年袋式除塵行業顯著的技術進步，體現在成功研制出了行業急需的幾種耐高溫纖維，如芳綸、聚苯硫醚、聚酰亞胺和PTFE等濾袋生產所需的基本原材料，結束了長期依賴進口的局面，促進了袋式除塵行業的發展。

4.1 芳綸纖維及濾料

美國杜邦公司最早將芳綸纖維用于過濾材料。芳綸纖維具有很好的耐高溫性能，可在±204℃條件下長期使用，尺寸穩定性好，短時間暴露于300℃也不會脆化、軟化或熔融，是水泥行業窯頭篦冷機余風除塵和瀝青混凝土行業最理想的過濾材料。目前以泰和新材為代表的國產濾料用芳綸纖維，各項性能指標均達到國際最好水準，纖維細度為0.8～13dtex，以其優異的尺寸穩定性和良好的抗化學腐蝕性能被廣泛采用，產能可完全滿足國內需求并有大量出口。

4.2 聚苯硫醚纖維及濾料

聚苯硫醚（PPS）纖維1973年由美國Phillips石油公司形成3000噸/年的產能，并應用于過濾材料。PPS分子結構中含有剛性、耐熱性的亞苯基及柔性耐熱性的硫醚鍵，且苯環的剛性結構由柔性的硫醚鍵連接，故PPS纖維比起常規纖維具有更優良的耐熱性和熱穩定性。它在高溫下具有優良的強度、剛性及耐疲勞性，可在160℃下長期連續使用，能抵抗酸、堿、氯烴、烴類、酮、醇、酯等化學品的侵蝕，同時具有優異的阻燃性能，在火焰上能燃燒，但不會滴落，且離火自熄，性價比高，是燃煤電廠袋式除塵器用量最大的高溫纖維，目前國產聚苯硫醚樹脂及纖維的產能都能滿足需求。

4.3 聚酰亞胺纖維及濾料

聚酰亞胺纖維是高性能纖維的主要品種之一，可用于熱煙氣及熱的化學物質的過濾、放射性物料的過濾等。國內2004年開始在廣州珠江水泥有限公司窯尾電改袋工程上應用，由于其優異的過濾性能、低阻和長壽命而迅速在國內得到推廣，用量急增，但纖維一直依賴進口。我國的聚酰亞胺纖維研究開始于20世紀60年代，目前長春高崎聚酰亞胺材料有限公司已建成了具有自主知識產權的生產線，擺脫了依賴進口的現狀，產能完全能夠滿足國產需求。

4.4 PTFE纖維及濾料

按照《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》（國辦發〔2012〕23號）到2015年全國城鎮生活垃圾焚燒處理設施能力達到無害化處理總能力的35%以上，其中東部地區達到48%以上。根據GB18485標準，垃圾焚燒尾氣凈化處理系統必須用袋式除塵器。隨著中國垃圾焚燒廠的建設越來越多，排放要求越來越高，國產聚四氟乙烯纖維過濾材料生產技術及生產設備也就應運而生。這種過濾材料可在260℃高溫到-200℃低溫范圍內使用，耐強酸強堿和各種有機溶劑，不燃、不溶、不污染、抗老化，極疏水。濾料使用后可以回收利用。目前，國產幾家大的PTFE纖維生產公司已能夠完全滿足國內需求。

4.5 防靜電纖維及濾料

在易燃、易爆環境下使用的袋式除塵器需要采用防靜電濾料。國內自行研究開發的防靜電系列針刺濾料，主要有混紡型和條紋型兩種，混紡型是在化纖維中直接混入導電纖維而成，條紋型是將導電纖維并入針刺氈基布中達到抗靜電的效果，經不同的表面化學后整理使其具有易清灰、拒水防油的特性，這些防靜電濾料的表面電阻、體積電位、摩擦電位等指標均能滿足使用要求，技術成熟，已廣泛應用于高爐煤氣、煤磨、水泥廠、煤化工、電廠輸煤等行業的除塵。

4.6 改性玻璃纖維及濾料

作為高溫濾料中的重要一員，玻璃纖維以其耐高溫、抗酸堿腐蝕，在袋式除塵行業被廣泛應用。由于玻璃纖維不耐折、不耐磨，在推廣應用中受到限制。近幾年國內企業在玻璃纖維的改性方面做了大量的開發研究工作，取得很好效果，其中較有特色的是PTFE纖維和玻璃纖維并捻織造的濾布。開發該產品的障礙是PTFE纖維與玻璃纖維張力不一致，給混紡帶來困難。在克服該難點的基礎上，采用PTFE纖維與玻璃纖維膨體紗混紡作緯紗，成功制成混合纖維濾布。這種濾布可直接應用，也可覆以PTFE薄膜制成覆膜濾料。該濾料以PTFE纖維彌補了玻璃纖維不耐折、不耐磨的缺陷，又解決了純PTFE纖維尺寸穩定性差的缺陷，從而提高了混紡濾料的耐磨、耐折、高強度的綜合性能，同時解決了在后處理過程中PTFE纖維不能熱清洗的問題，確保了混紡濾料表面處理的相容性。混紡濾材可滿足袋式除塵器采用反吹風和脈沖清灰兩種方式，提高了使用壽命，已廣泛用于垃圾焚燒、水泥窯頭、窯尾等脈沖除塵器，也用于鐵合金、炭黑等行業反吹風袋式除塵器。

玻纖/PTFE高溫熱壓覆膜濾料是在玻纖基布上復合PTFE薄膜（膨化聚四氟乙烯薄膜）制成的新型過濾材料，它集中了玻璃纖維的耐高溫、耐腐蝕、強度高、伸長率低和PTFE薄膜的表面光滑、憎水透氣、容易清灰、化學穩定性好等優良特性，是行業內應用較多的產品。由于玻纖和PTFE本身的特殊性質，要使二者能完美地復合在一起，在加工過程中必須對它們分別進行改性處理。

4.7 玄武巖纖維及濾料

玄武巖纖維是一種無機高溫纖維材料，可采用單一的玄武巖、輝綠巖、角閃巖、珍巖等廣泛分布的礦石做為原料，經1450℃～1500℃高溫熔融后快速拉制而成。玄武巖纖維對瀝青的吸附能力強，耐腐蝕性強，絕熱絕緣而且隔音，抗拉與抗剪切強度高，彈性模量大，化學穩定性好，在惡劣環境中使用具有較高的適應性，使用溫度范圍廣，是袋式除塵行業這幾年投入研究較多的產品之一。

4.8 復合過濾材料

為了發揮不同材料的特性，揚長避短，用兩種或兩種以上各具特色的纖維加工成一種濾料，這種濾料被稱為復合濾料。鑒于復合濾料所用材料的形態不同，可分為材料復合和結構復合兩種。材料復合是由兩種或兩種以上材料，采用織造或非織造工藝生產織造濾料或非織造濾料的復合方法。由耐高溫合成纖維與玻璃纖維混合，采用非織造工藝制成纖網，針刺到基布上制成的玻璃纖維復合氈，便是材料復合濾料之一。合成纖維的加入，提高了針刺氈中纖維的纏結強度及氈層與基布的結合強度，增加了針刺氈的密實度，提高了針刺氈的過濾性能。按加入的耐高溫合成纖維的不同，復合針刺氈材料可分為P84玻璃纖維復合針刺氈、PTFE玻璃纖維復合針刺氈和Nomex玻璃纖維復合針刺氈等。

結構復合是指成品與成品材料的復合，如針刺氈或機織布與多孔透氣薄膜復合制成的濾料，又被稱為覆膜濾料。多孔透氣薄膜是膨體聚四氟乙烯微孔膜，孔徑可以在1μm以下或幾個μm之間，基材可以是玻璃纖維機織布、耐高溫合成纖維針刺氈（如PPS針刺氈、Nomex針刺氈、PTFE針刺氈等）、P84玻璃纖維復合針刺氈、PTFE玻璃纖維復合針刺氈等。復合濾料具有中國特色，已廣泛應用于建材、冶金、化工和電力等基礎工業的環境保護和清潔生產中。

4.9 廢舊濾料的回收利用技術

隨著袋式除塵器在各個行業的大量使用，廢舊濾袋的回收利用引起了各方面的關注，并已提到議事日程。目前國內對于純芳綸、PPS、聚酰亞胺、PTFE的合成纖維的廢舊濾袋回收利用的技術已日趨成熟，收運和綜合利用系統也基本建立，基本能做到誰生產誰回收利用，全國已成立了幾家連鎖公司專門從事廢舊濾袋的回收利用。

5 配件

袋式除塵器的配件除了濾袋、袋籠外，主要有脈沖控制儀和脈沖閥。脈沖閥種類很多，有淹沒式脈沖閥、直角式脈沖閥、外螺紋式脈沖閥、旋噴吹用大口徑超低壓脈沖閥。此外還有氣動破拱器、文氏管、箱壁連接器等。國內經過多年努力，現在電磁脈沖閥等配件都能滿足技術要求和國內外市場需要。尤其值得一提的是多款具有自主知識產權的脈沖閥，例如無膜片脈沖閥，既解決了膜片使用壽命，又具有噴吹量大的優點，已越來越多地用于工程中。除此之外，袋式除塵配件專用制造技術和裝備也有很大發展，如濾袋自動縫紉機、數控袋籠生產設備，除滿足國內用外，還大量出口。

隨著我國工業化、城鎮化的深入推進，大氣污染防治壓力繼續加大。國務院《大氣污染防治行動計劃》將可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征的污染物提高到損害人民群眾身體健康、影響社會和諧穩定的空前高度。為落實《大氣污染防治行動計劃》，為消除霧霾，各行各業將會更多地采用袋式除塵器。預計在未來幾年中，電力、水泥、垃圾焚燒、鋼鐵等領域對袋式除塵設備的需求都會有很大的增長，袋式除塵技術也將會取得更大的進步。

（略）