高溫工業煙（粉）塵治理與濾料產業的發展現狀及對策

李昱昊

摘要：近年來大氣污染問題日益受到人們關注，而高溫工業煙粉塵是主要的大氣污染源之一。本文對應用于高溫煙粉塵治理的靜電除塵、袋式除塵和電袋結合除塵技術進行了對比和分析，并從原料工藝、標準檢測、基礎研究、市場監管、行業自律等方面，解析了袋式除塵行業和濾料產業的現狀和問題，提出了相應的行業發展建議。

關鍵詞：大氣污染；煙粉塵治理；高溫濾料；高性能纖維

中圖分類號：TS176+.5 文獻標志碼：A

Development of Filter Media for High-temperature Industrial Smoke/ dust Control

Abstract： Air pollution has attracted increasing attention in recent years. Meanwhile the control of high-temperature industrial smoke/dust has become a social and industry focus because its one of the main sources of air pollution. Several technologies used in high temperature smoke/dust control such as electrostatic， bag and electric-bag combined dust removal technology were analyzed in this paper. The current situation and problems of bag type dust removal technology and filter media industry were introduced in terms of raw materials， process， standards and test， basic research， market supervision etc. Some suggestions， were also put forward.

Key words： air pollution； industrial smoke/dust control； high-temperature filter media； high-performance fiber

2012年以來，我國大范圍特別是京津冀地區持續遭遇的霧霾天氣，已經引起了社會的廣泛關注。形成大氣污染的因素眾多，主要包括工業煙（粉）塵、有機揮發物、汽車尾氣、揚塵等。針對大氣污染，國家積極推進煙（粉）塵治理工作，并多次提高重點行業煙（粉）塵排放標準。其中，電力行業的排放濃度限值由50 mg/m3調整到30 mg/m3；鋼鐵行業由100 ～ 150 mg/m3調整到30 ～ 50 mg/m3；水泥工業由30 ～ 50 mg/m3調整到20 ～ 30 mg/m3。此外，針對47個重點控制地區，電力行業執行20 mg/m3的排放限值，鋼鐵行業執行20 ～ 40 mg/m3的排放限值，水泥行業執行10 ～20 mg/m3的排放限值。在2013年6月召開的國務院常務會議上，部署了大氣污染防治十條措施，其中一條就是加快重點行業的脫硫脫硝除塵改造。

1 煙（粉）塵控制技術的發展現狀及趨勢

目前，煤電、鋼鐵、水泥等行業均采用了相應的除塵技術，現行的除塵技術主要包括靜電除塵技術、袋式除塵技術和電袋結合除塵技術。

1.1 靜電除塵技術

靜電除塵技術利用高壓靜電場將含塵氣體電離，從而使塵粒帶電吸附到電極板達到收集塵粒的目的。靜電除塵設備起步早、技術成熟、運行穩定，被除塵領域普遍應用，目前90%的燃煤電廠采用電除塵技術；鋼鐵行業燒結、球團等高溫煙塵排放部分基本仍采用電除塵技術；水泥行業窯頭窯尾等高溫煙氣部分，電除塵技術的應用比例為40%。但鍋爐運行工況、燃用煤種的變化，以及使用時間的延長都會影響其除塵效率。現有靜電除塵技術對微細煙塵收集效率差，很難持續滿足新標準的煙（粉）塵排放限值要求。

1.2 袋式除塵技術

袋式除塵技術利用過濾捕集原理，不僅可以減少粉塵的排放總量，實現高精度過濾（排放物濃度可達10 mg/m3以下），減少排放物中微細顆粒物含量，且其捕集效率幾乎不受煤種的影響，還可以協同控制重金屬、二噁英等污染物排放，特別是對汞及其化合物的捕集率可達90%。

近年來，袋式除塵技術在工業常溫除塵領域已普遍應用，鋼鐵、水泥行業常溫部分應用袋式除塵技術的比例都在90%以上。通過選擇合適的纖維材料、對濾袋進行功能性整理等方法，袋式除塵技術在高溫、高濕、高含塵等惡劣工況環境中的應用比重逐年提高。目前，國外冶金、水泥等行業袋式除塵技術的使用比例超過90%；針對垃圾焚燒領域，國外采用覆膜、催化劑復合等方法，可以達到協同治理重金屬、減少二噁英排放、控制異味等效果，利于在城市周邊建廠實現垃圾無害處理。在水泥行業，袋式除塵不僅是煙塵排放的控制手段，同時還是材料回收的途徑，袋式除塵應用比重較高，常溫除塵部分應用比重在90%左右，高溫除塵應用比重在40%左右。在鋼鐵行業，常溫部分袋式除塵應用比例在90%左右，余熱發電窯爐大部分采用了袋式除塵。

袋式除塵運行維護要求嚴格，以往在高溫環境下應用時，其穩定性不高，導致成本上升，因此目前在電力行業的應用比例僅達10%左右。

1.3 電袋結合除塵技術

過去高溫環境下除塵多采用靜電除塵技術，為了滿足新的排放標準要求，在進行設備改造過程中，企業考慮到改造成本等因素，傾向于在原有電除塵設備后面再增加袋式除塵設備（即電袋結合除塵技術），也可以達到較好控制微細顆粒物排放的效果。endprint

我國煤質灰分高、含硫量大、區域煤種多且煤質差異大，電除塵技術難以持續滿足目前的排放標準。針對日益從嚴的煙（粉）塵排放標準和復雜工況的實際運行要求，袋式除塵技術（含電袋結合除塵技術）是目前減少微細顆粒物排放的優選路徑之一。

國內某骨干除塵器企業進行的項目調研數據顯示，該公司2010 — 2012年進行的項目中，20萬 ～ 60萬千瓦機組改造項目使用袋式除塵（含電袋結合除塵）技術的超過50%，新建機組項目中使用袋式除塵技術的超過80%。

2 袋式除塵行業的發展現狀和問題

2.1 袋式除塵行業的發展現狀

近年來，袋式除塵相關行業以技術進步和設備升級為支撐，突破了部分專用濾料纖維的生產技術，開發了一些新型濾料，設計了新型袋式除塵設備，可以達到低風阻、高精度除塵的要求，行業規模不斷擴大。據袋式除塵委員會的統計，2012年袋式除塵行業纖維、濾料生產和配件企業的總產值達到43億元，行業已經初具規模。具體情況如下。

（1）已形成一批濾料生產骨干企業。目前，我國濾袋行業已有一批骨干企業，例如，供應電力行業所用濾料的生產企業中，產量前 3 位企業占有的市場份額超過70%。這些企業的生產裝備已經達到國際先進水平，并且擁有豐富的濾料選型、結構設計、生產加工和實際應用的經驗，部分高端產品已經應用于海外項目，基本可以滿足市場要求。

（2）專用纖維的國產化提供了技術支撐。袋式除塵器的核心部件是濾袋，高溫除塵濾袋所用纖維材料主要有玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、芳砜綸等高性能纖維，這些纖維制成的濾料具有除塵效率高、耐高溫、阻力小、過濾風速大、耐腐蝕性能好等優點。目前，一些品類的高性能纖維已實現國產化，為袋式除塵擴大應用提供了原料保障。

（3）新型濾袋的開發取得了良好效果。濾袋生產企業圍繞超細纖維、高密面層、梯度設計、精細過濾等方向，研發了超細面層、梯度結構、水刺氈和發泡涂層等新型過濾材料，在對過濾機理和清灰理念深入研究的基礎上，對濾袋的設計也進行了革新，可以達到很好的控制煙（粉）塵排放的效果，一些產品已可以達到小于 5 mg/m3的過濾效果。

2.2 袋式除塵行業存在的一些問題

（1）專用纖維及濾料與國外仍有差距。專用纖維及濾料的性能和質量，直接關系除塵效率和濾袋使用壽命。我國耐高溫濾料纖維的開發和生產雖取得一定進展，但產品質量及穩定性等方面與國外同類產品尚有差距。煤電行業濾袋的更換周期小于電廠的大修維護周期，增加了電廠的運行成本；水泥行業所用的高端濾袋產品在過濾精度、使用壽命等方面，與國際先進水平仍有差距。

（2）尚未形成統一規范的標準及檢測體系。在不同的應用領域，纖維濾料需要不同的標準，導致行業的規范化和標準化十分復雜。同時，袋式除塵器使用、運行維護等標準體系尚不完善，質量評價缺少模擬現場工況下的測試方法，在濾料的檢測認證、工況使用設計和配置等方面尚未形成統一標準，導致生產和使用雙方對除塵質量及效果的評價差異。

（3）規范的使用指南和專業化工程服務滯后。除塵設備使用過程中的大部分問題，都會表現在濾料上（如破袋、過濾效果差等），而掩蓋了運行和使用的問題。目前在應用方面缺少濾料選型、效果檢測、運行維護、使用環境以及濾袋更換等方面的技術規范和專業化服務隊伍，影響了濾袋使用壽命和袋式除塵技術的推廣使用。

（4）濾料相關的基礎研究仍顯薄弱。除塵器和濾料的評價與性能分析需要考慮不同環境的影響，如濕度、含氧量、燃燒溫度等綜合因素，但目前的研究方法絕大多數使用離線模擬技術，測試結果無法反映除塵器和濾料的真實性能，使國產化纖維材料的性能提升、濾料選型、過濾器設計、濾袋使用缺乏理論和實驗依據。

（5）市場監管措施不到位。無序競爭、產業集中度不高、地方保護等問題制約了行業發展，不同企業生產的同類型產品質量差異很大，影響了袋式除塵行業的整體形象。

（6）濾袋的循環利用尚處于初級階段。袋式除塵每年會產生大量濾袋廢料，其中含有大量的特種纖維。如何對這些廢料通過物理或化學方法進行回收利用，制成保溫填充材料、結構增強材料或者再生纖維，也是行業需要關注和進一步解決的問題。

3 促進袋式除塵行業發展的一些建議

為了促進袋式除塵行業的健康快速發展，應該進一步加強產品質量、行業標準、創新聯盟、檢測認證、質量跟蹤、效果跟蹤、行業自律等方面的工作。

3.1 加快專用纖維和濾料的開發與產業化

（1）提升專用纖維的性能和質量。以現有濾料專用高性能纖維生產企業為基礎，進一步改善玻璃纖維、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、芳香聚酰胺、芳砜綸等濾料專用纖維的質量和生產穩定性，加強對原料和產品性能進出廠檢測能力建設，提高現有生產線的在線控制能力，提高產品的穩定性和均勻性，研制具有高效低阻過濾效果的濾料專用纖維。

（2）提高濾料、濾袋性能。加強非織造濾料的成套加工技術和設備、在線檢測設備的研發，提高濾料的使用壽命，通過濾料結構設計、后整理和覆膜等技術，降低濾料風阻，提高除塵效率，以減少除塵運行成本。針對燃煤電廠的特殊工況條件，進一步研究高溫濾料的結構、配比和設計，以滿足不同地區煤質的特點要求；通過研發和標準化使用，達到濾料壽命大于 4 年、煙（粉）塵排放濃度小于 5 mg/m3的效果，并提高微細顆粒物的過濾效率。

（3）加大新型濾料的開發力度。針對PM2.5超細粉塵控制、協同脫除重金屬、協同脫硝、去除垃圾焚燒異味等差異化需求，鼓勵和支持新型功能性濾料的研究和產業化。同時，濾料行業應積極協同其他行業，共同進行相應催化劑和整理技術的研發與產業化。

3.2 建立袋式除塵技術示范工程

選擇不同地區的燃煤機組、鋼鐵廠和水泥廠，建成一批應用袋式除塵技術的示范工程。根據不同工況，使用選材、設計合理的濾袋，通過科學設計和規范施工、建成標準化的袋式除塵設施，通過制度化的運行維護，使高溫煙（粉）塵的實際排放濃度穩定在10 mg/m3以下，并同時進行。

評估袋式除塵技術效果、解決實際運行中的問題、編制用戶使用手冊等工作。

3.3 加強公共服務和技術創新平臺建設

（1）加強基礎研究工作。建設工況模擬實驗室，模擬實際工況對濾料及專用纖維的性能、使用效果進行評估，為濾袋設計、生產和使用等提供技術咨詢服務，并配合行業標準的制修訂工作。

（2）加強產業技術創新聯盟建設。通過技術創新服務平臺的建設，突破專用纖維及濾料的國產化核心技術，有效支撐袋式除塵行業的技術進步；研究廢舊濾袋回收應用技術，實現廢舊濾袋的良好回收與循環利用。

（3）建立健全創新服務平臺。依托行業重點實驗室、工程技術中心等已有平臺，加強產學研用結合，建立和完善過濾材料開發應用、質量檢測、產品認證的公共服務平臺，形成第三方性能檢測、認證服務機制，推動濾料行業和袋式除塵技術的大規模、高水平、低成本應用。

3.4 標準與行業監管、自律

（1）標準建設。環保產業是推動可持續發展的標志性行業，環境工程實施中的重點內容是標準制定和監管。目前，環保部已修訂出臺了火電、水泥、鋼鐵等行業的大氣污染物排放標準，其它行業（如石灰、碳素材料、有色冶金、陶瓷）的大氣污染物排放標準還需加快制修訂和實施。

（2）行業監管和效果評估。建立和完善具有資質的國家高溫除塵用過濾材料性能檢測實驗室，依照標準提供權威的濾袋性能檢驗報告；嚴格袋式除塵行業全產業鏈的生產和使用流程的監管工作，保證產品質量和規范使用，并對實際應用時的減排效果進行跟蹤和評估。

（3）完善行業自律機制，防止低價投保、競標、惡性競爭等不規范行為，建立市場指導價格機制，定期發布行業紅名單（或者黑名單）等，促進行業健康發展。

（鳴謝：本文在資料收集、問題分析、行業建議等過程中，得到了王偉、曹學軍、李陵申、李琳、毛專建、李桂梅、李燕立、黃景瑩、柳靜獻、沈恒根、李鑫、楊坤、姚宇平、朱偉奇、呂維寧、楊傳芳、劉書平、夏前軍、羅祥波、劉爽、郭相生、白耀宗、夏勇軍、王穎、單磊等領導、學者和專家的支持與幫助，在此一并表示感謝！）endprint