我國袋式除塵技術近十年的發展綜述
1 袋式除塵設備的設計和制造技術更加成熟
袋式除塵器的處理風量和設備規模隨著我國工業規 模擴大而迅速大型化。進入新世紀的十年里，我國袋式 除塵技術有了很大的進步。
用于鋼鐵、水泥、火電行業的袋式除塵器，大批單機 的處理煙氣量都已超過100萬m3/h，過濾面積超過2萬m2。 其中火電行業的袋式除塵器單機最大處理煙氣量超過400 萬m3/h，過濾面積超過5萬m2。
除塵設備的大型化不僅是設備規模的簡單擴大，同時 增加了新技術的含量：1）通過計算機模擬試驗和實驗室 模型試驗獲得袋式除塵器的合理氣流分布和氣流組織， 使含塵氣流均勻分布至龐大箱體內的各條濾袋；2）結 構更加合理，淡化大量沿用的進、出風管道系統，趨向 直進直出的結構，使氣流在流入和流出除塵器過程中 的壓力損失得以降低；3）通過科學計算，強化了結構 的安全，并適度減輕了設備的重量；4）按照“離散” 和“跳躍”的原則安排脈沖噴吹的順序，避免了相鄰的 兩排濾袋在清灰時的相互干擾，從而改善了清灰效果。 以直通均流袋式除塵器為例，其在長袋低壓脈沖袋 式除塵器的基礎上，吸收了電除塵器結構的某些優點而 形成簡約的結構；仔細改進氣流分布和組織；合理安排 脈沖閥噴吹順序；通過計算確定除塵器整體結構。在電 廠應用的結果為：出口含塵濃度≤20mg/Nm3；設備阻力 為900～1100Pa；濾袋使用壽命為3～4年。
進入本世紀之初，用于燃煤電廠鍋爐煙氣除塵的回 轉噴吹脈沖袋式除塵技術被引進我國，并很快得以批量 生產。該技術的優點是：設備緊湊、脈沖閥數量少；不 足之處在于，處于不同位置的濾袋的實際清灰周期相差 數倍，而且有相當數量的清灰能量未得到有效利用。
電袋復合除塵器進入市場后，多用于火電和水泥等 行業。占據市場份額較多的是分區組合型式，即通常所說 的“前電后袋”型式。其應用中的“得”與“失”引起較多的 關注，并引發了對于這種除塵器的深入研究和討論。一體 組合型式的電袋復合除塵器也在研制之中，并在一臺75t/h 工業鍋爐進行了應用試驗，現已歷時兩年。
目前，除塵設備制造的機械化水平顯著提高，如，1） 花板袋孔的加工較多采用數控激光切割，精度高、進度 快、周邊光滑無毛刺；2）半自動下料、自動或半自動 焊接被普遍應用；3）幾乎所有的濾袋框架生產都已采用 半自動焊接機，大大提高了焊點牢度、框架表面光滑程 度和加工進度。此外，濾袋框架的防腐水平也有很大進 步，電噴涂有機硅工藝被普遍采用，用于燃煤鍋爐煙氣 凈化的壽命得以延長。用于垃圾焚燒煙氣的濾袋框架， 采用不銹鋼制作的也不鮮見。
在檢查整機的焊接質量方面，以及檢查濾袋的安裝質 量方面，現在也常采用熒光粉檢漏的方法，采用該方法比 通過煤油和人工檢查的傳統方法更加快速、準確、可靠。 我國袋式除塵器設計和制造技術更加成熟的成果之 一是，出口設備逐年增加。用于水泥、鋼鐵、垃圾焚燒 等行業的除塵器已出口到多個國家；袋式除塵設備的出 口，意味著我國在除塵器的設計、制造、安裝、防腐、 包裝，以及配套件的選購等各個環節，都執行了更加嚴 格的標準，其中有許多執行的是發達國家的標準。 目前國內袋式除塵器的粉塵排放濃度已普遍在30mg/Nm3 以下，低于20mg/Nm3和10mg/Nm3排放限值的設備也有 很多，向環境敏感地區和國外提供的設備達到了更高的 要求，這為國家制訂更加嚴格的環保法規和標準提供了 有力的技術支撐。總體來看，袋式除塵設備阻力大幅度 降低，除某些場合和少數類型的設備外，大量袋式除塵 器的設備阻力都控制在1200Pa以下，低于1000Pa的設備 也屢見不鮮。除塵器濾袋的使用壽命曾是令人心存疑慮 的因素之一，但隨著現在濾袋壽命的不斷延長，有這種 疑慮的人越來越少。還有人曾擔心袋式除塵器的維護檢 修頻繁，但許多“電改袋”的結果表明，操作和維修人 員普遍感覺工作量減輕，定員可以減少。這得益于除塵 設備質量的提高、自控系統的進步、應用技術的提高。
隨著袋式除塵技術的不斷進步和應用領域的擴大， 相應的自控制技術和產品也有了長足的進步。PLC與工 控機、DCS聯合使用，控制技術升級和模塊化，可分別 滿足大型和中小型除塵系統的控制要求，可靠性更高， 功能不斷完善：1）清灰控制有定時、定壓差、流量函 數控制和手動控制等多種方式；2）可對設備和系統的 溫度、壓力、壓差、流量等參數進行監控；3）對除塵 器和系統主要部件（例如噴吹裝置、停風閥、卸灰閥、 切換閥等）的工況進行監視和故障報警，根據需要還可 進行漏袋檢測。
2 耐高溫纖維濾料研制實現突破，濾袋生產技術 和裝備顯著提高
我國自行研制的聚苯硫醚纖維獲得成功，已有數家 企業可批量生產，該產品在燃煤電廠鍋爐煙氣凈化中的 應用取得良好效果，結束了我國PPS纖維完全依靠進口 的局面。PPS原料生產基地的建設也在進行中，目前已有 產品供應，但產量尚不能滿足需求。近年來，我國又研 制出軼綸（聚酰亞胺）纖維，并建設了生產線，纖維產 品達到設計產量，其性能指標達到甚至優于國外產品。 研發企業還建立了生產基地，具備了從聚酰亞胺原料合 成到最終制品的全路線規模化生產能力。
我國PTFE纖維的性能和產品質量進一步提高，應 用越來越廣泛。包括垃圾焚燒煙氣凈化的許多領域，已 成功應用國產PTFE針刺氈，濾袋壽命顯著延長。由于 性能指標和質量的提高，國產的間位芳綸纖維基本上占 據了國內市場。超細玻纖的生產技術和性能也有了長足 的進步。
玄武巖纖維及濾料已在我國問世，生產的連續纖維 直徑≤5μm。存在的問題是產品質量不夠穩定，生產工 藝和設備尚待改進。目前制成的玄武巖纖維膨體覆膜濾 料，部分或全部采用膨體紗織造，經過PTFE混合溶液浸 漬處理，然后通過熱軋使表面復合聚四氟乙烯薄膜。該 濾料在處理垃圾焚燒煙氣中，應用至9個月時濾袋的強 力保持率平均為90%，16個月時強力保持率平均為89%。 超細面層針刺氈或梯度結構針刺氈的用量增加。該 種濾料具有表面過濾作用，也有利于清灰，成為表面過 濾材料的一種。與覆膜濾料相比，其面層更加牢固。
目前國內生產PTFE纖維的企業也有好幾家，部分企 業的生產線已達到較先進的水平。PTFE的成膜技術也有 了長足進步，膜的厚度、透氣率和牢度都有顯著提高。貼 膜技術和裝備進步很大，不少廠商擁有了熱熔覆膜的工 藝和裝備，覆膜濾料的性能更加接近國外先進產品。值得 一提的是，對覆膜濾料優點和缺點的認識更加客觀，對 其選用趨于理性化，更多遵循“揚長避短”的原則進行。 兩種或更多纖維混合制成的針刺氈品種也在增加， 這種組成可使不同纖維發揮其優點，而彌補各自的不 足，從而提高了濾料的性能，現已應用到包括高爐煤氣 在內的多個行業。
納米催化劑氣流成網技術正在開發，制成載負催化 劑的復合針刺氈濾料，兼具過濾和催化裂解功能，可用 于分解二英等有機廢氣。
數家企業已擁有世界一流的水刺氈生產線。水刺工 藝利用極細高壓水柱的正、反向作用，使纖維互相鉤合而 成型。水刺氈幾乎沒有針孔，濾料表面平整光潔，有利于 實現表面過濾，降低排放濃度；可避免刺針對纖維的機械 損傷，有利于提高強度，延長壽命，并可減少纖維用量，有 利于降低濾料成本。此外，已有幾條國際先進的針剌生產 線被引進。該設備產量高，針剌比較均勻，產品沒有明顯的 針剌痕跡，大大提高了產品的質量。
濾袋普遍采用三針機縫制，多家企業裝備了自動縫 制生產線，擁有熱熔合設備的廠家也不在少數。越來越 多的企業學習發達國家的先進縫袋工藝，貫穿于從下料 到縫制，直至檢驗、包裝的整個生產過程，濾袋質量得 到全面提高。
3 脈沖閥實現創新和進步
一種被稱為“滑動閥片脈沖閥”的新型脈沖閥現已 在我國研制成功。采用金屬和高分子材料制成的滑動閥 片代替了傳統的橡膠膜片，閥片（板）中心設有聯結 軸，與設在閥蓋上的直線軸承滑動配合，閥片（板）周 邊設有導向滾珠，使閥片（板）的運動平穩。對于口徑 較大而具有兩個膜片的產品，其控制膜片也采用滑動閥 片的結構。這種脈沖閥既能垂直安裝，也能水平安裝。
滑動閥片脈沖閥具有完全的自主知識產權，已獲得國 家專利，并通過技術鑒定和產品鑒定。試驗室試驗和現場 應用證明，除了使用壽命長和工作可靠之外，該閥開度大于 膜片閥，因而提高了噴吹強度。同時這種脈沖閥還具有體 積較小的優點，其4英寸閥的安裝尺寸與3英寸膜片閥相同。 此外，我國還研制成功14英寸和16英寸的超大型脈沖 閥，并在試驗臺上進行了性能檢驗。14英寸以下的超大型脈 沖閥已在工程中成功應用，效果良好。為了提高脈沖閥的質 量，延長膜片的壽命，多家企業積極改進了膜片的原料、配 方和生產工藝，在破壞性試驗臺上噴吹試驗至100萬次，膜 片仍完好。同時，努力優化加工裝備和制造工藝，鋁部件的 制作已普遍采用壓鑄和數控機床等工裝而完成。對成品和 半成品加強了質量檢驗，有的檢驗率達到100%。多年的努 力得到回報，我國脈沖閥的整體性能以及膜片的壽命不亞 于國外產品，并已出口到多個國家。令人高興的一個現象 是，原來指定采用進口脈沖閥的一些國內用戶也開始主動 采購國產脈沖閥。
4 穩步進入燃煤鍋爐煙氣凈化領域
歷經二十年的努力，袋式除塵技術終于在2001年首 次成功應用于燃煤電廠鍋爐煙氣凈化。最近的十年中， 袋式除塵技術在火電行業的應用平均以每年數百萬千瓦 的速度增加，最大應用到600MW機組。此外，一大批 自備電廠和工業鍋爐也開始應用袋式除塵技術，并已獲 得良好效果。
目前應用的主要有以下幾種型式的袋式除塵設備：
1）長袋低壓脈沖袋式除塵器，以圓袋、固定管行列 噴吹區別于其他型式，例如直通均流袋式除塵器；2）回 轉噴吹脈沖袋式除塵器，以扁袋、噴吹管在回轉過程中 噴吹為顯著特征；3）分區組合式電袋除塵器，前部為 電區，后部為袋區。除上述幾種外，也有一些機組采用 回轉定位反吹袋式除塵器，該除塵器存在的問題是：設 備阻力高、濾袋壽命短、機械故障多。
用于燃煤鍋爐煙氣凈化的濾料主要是PPS針刺氈， 并以PTFE浸漬。針對煤質、爐型、煙塵特性等條件的 不同，有關企業推出多種結構和后處理的濾料進行嘗 試，例如：PPS針刺氈覆膜；PPS纖維＋P84面層并覆 膜；PTFE基布＋PPS面層；PPS纖維＋超細PPS面層并 PTFE浸漬處理等等。
為了避免投油過程中油霧對濾袋的危害，采取了預 涂灰措施，對干凈的濾袋預先涂復適量粉煤灰。 為了防止鍋爐煙氣出現異常高溫時燒壞濾袋，設置 緊急噴霧系統。作為輔助措施，早期曾普遍設置旁路， 但存在粉塵泄漏、環境污染、閥門卡塞等問題，因而大 多被廢止，新建項目也已很少用。
為了減緩PPS濾料的氧化，普遍采取嚴格控制除塵器 的漏風率的措施，使漏風率多在1%～2%范圍內。
可靠而完備的自控系統也是袋式除塵系統安全運行 的重要保證。合理的清灰制度和噴吹順序、嚴密的溫度 監控、對主要部件和附屬設備工況的監視、異常情況報 警、與DCS等上位機通暢的信號傳輸等等，是自控系統 不可或缺的內容。
袋式除塵器的粉塵排放濃度普遍低于30mg/Nm3，很 多低于20mg/Nm3，為電力行業制訂新的排放標準提供 了依據。采用脈沖噴吹清灰的設備，大多阻力低于1200 ～1500Pa，而弱力清灰則易導致除塵器阻力過高。濾袋 使用壽命最長的超過5年，一般在3年左右，也有少數設 備的濾袋壽命過短。
袋式除塵技術在燃煤鍋爐煙氣凈化中的應用，使這 一領域的除塵技術多樣化，促進了不同除塵技術互相競 爭、互相補充、快速發展，推動了技術進步，加快了電 廠節能減排的步伐。
5 除塵技術在水泥窯的應用異軍突起
本世紀初期，袋式除塵技術開始用于水泥窯尾煙氣 凈化。隨后，一條5000t/d規模的新型干法生產線窯尾 除塵采用長袋低壓脈沖袋式除塵器，處理煙氣量≥97萬 m3/h，粉塵排放濃度≤10mg/Nm3，設備阻力在數年中始 終低于1200Pa，濾袋使用壽命超過5年，與以往的袋式 除塵器相比，設備阻力降低約30%。
最近幾年中，水泥行業新建4000t/d、5000t/d、1萬t/d和 1.2萬t/d規模生產線窯頭和窯尾大多采用袋式除塵器，全 線采用袋式除塵器的也很多，單機處理風量從幾十萬m3/h 到幾百萬m3/h。還有很多企業將在役電除塵器改造為袋 式除塵器。與電除塵器相比，袋式除塵技術具有粉塵排 放濃度低、節水、回收熱能等優點，有力地推動了水泥 行業的節能降耗。
用于水泥窯頭和窯尾煙氣凈化的袋式除塵器，技術 要點有：
1）合理進行氣流分布，避免濾袋被沖刷，降低設 備阻力；2）選用高性能、低阻力過濾材料，包括P84針 刺氈在內的濾袋已被較多采用；3）采用高強度的清灰 方式和高品質的脈沖閥，以及合理而可靠的自動控制系 統；4）智能化的清灰和卸灰控制，用以保證穩定袋式 除塵器阻力；5）優化除塵器本體設計。
袋式除塵技術的廣泛應用，有力支持了水泥行業排 放標準的嚴格化，2004年頒布的新標準規定，新建水泥 廠粉塵排放限值為30～50mg/Nm3，現在這一標準將再次 修訂，粉塵排放限值改為20～30mg/Nm3。2010年工業和 信息化部印發了《關于水泥工業節能減排的指導意見》 （工信部節［2010］582號），到“十二五”末，全國水 泥顆粒物排放在2009年基礎上降低50%，明確2011—2015 年現有水泥窯電除塵器改為袋式除塵器（低壓脈沖袋除 塵器）。現在很多地區對水泥行業的排放要求已經提高 到≤10mg/Nm3。
6 鋼鐵行業選用除塵器向袋式除塵傾斜
2004年，首秦公司1200m3高爐在大型高爐中率先采 用袋濾除塵技術獲得成功，隨后，一大批高爐干法除塵 系統建成投產，萊鋼、包鋼、通鋼、承鋼、韶鋼等企業 通過新建或改造，已全部實現高爐煤氣袋濾除塵。據不 完全統計，全國已有超過50座高爐采用干法袋濾除塵技 術，包括2500m3、3200m3、5500m3等各種容積的大型高 爐，其中最大的高爐容積為5800m3。
我國高爐煤氣干法袋濾除塵技術有以下特點。
（1）全干式
日本等國高爐煤氣袋濾除塵曾經處于世界前列，但 目前仍并存濕式除塵系統，我國新建的高爐煤氣袋濾除 塵系統則為全干式，沒有濕法裝置。
（2）強力清灰
除早期建設的少數系統外，都采用以氮氣為氣源的 脈沖噴吹清灰技術。這從根本上克服了反吹清灰固有的 清灰效果差、能耗高等各種弊端。
（3）多種濾料
經過長期的實踐和改進，已選擇出對高爐煤氣有良 好的適應性的濾料。目前采用的有單一纖維濾料，例如 芳綸針刺氈；也有復合針刺氈濾料，以玻纖為主，分別 混以芳綸或P84纖維。
（4）氣力輸灰與灰罐車運送
各箱體收集的粉塵通過氣力輸送集中至大灰倉，以 氮氣為輸送介質。若以煤氣為介質，氣、固分離后凈煤 氣返回低壓管網回收。大灰倉的粉塵以負壓吸送方式進 入罐車外運。
高爐煤氣袋濾除塵的效果好，凈煤氣含塵量低于 5mg/Nm3；凈煤氣溫度提高，且含水量減少，使煤氣熱 值增加，從而顯著提高了鼓風溫度和生鐵產量；能充分 回收煤氣的能量，余壓發電量提高30%～50%；杜絕了 煤氣洗滌廢水的產生，避免了污水和污泥處理；與濕法 相比，干法節地40%～50%，節水80%～90%，節省投資 30%～40%，節省運行能耗70%～80%。
在鋼鐵生產的其他工序，轉向袋式除塵技術的趨勢 也比較明顯。燒結機尾煙氣除塵長期為電除塵器所壟 斷，由于不能滿足新的環保標準，最近幾年開始轉向袋 式除塵技術。小型和大型燒結機都有成功應用的實例， 在役的電除塵器被改造為長袋低壓脈沖袋式除塵器， 采用滌綸針刺氈，過濾風速1.1m/min，粉塵排放濃度 ≤30mg/Nm3，設備阻力≤700Pa。
7 凈化垃圾焚燒煙氣效果良好
生活垃圾焚燒煙氣除塵具有以下難點。
1）煙塵危害大，污染控制要求嚴格。特別是要 嚴格控制二英的排放濃度，粉塵的排放濃度宜低于 10mg/Nm3。2）煙氣含濕量高，露點溫度高。我國某些垃 圾焚燒廠的煙氣含濕量可高達35%，甚至更高。露點溫度 超過140℃，極易導致除塵系統的腐蝕和堵塞。3）煙氣的 高溫和低溫交互存在。4）煙塵具有較強的吸濕性。脫 酸生成物主要是CaCl2和CaSO3等，屬易吸潮的物質，容 易堵塞濾袋、灰斗和管道。5）煙塵顆粒細，密度小。 這給清灰和卸灰帶來困難。6）腐蝕性較強。對設備的 防腐措施提出了較高要求。
最近十年中，袋式除塵器技術已經較好地適應了垃 圾焚燒煙塵條件，成功克服了上述難點。一些系統的粉 塵排放濃度為2.3～4.0mg/Nm3，二英排放濃度為0.018 ～0.040ngTEQ/Nm3，設備阻力穩定在1300～1800Pa范圍 內，濾袋壽命在2~3年。
清灰方式選擇強力類型，即脈沖噴吹清灰方式。對 氣源進行嚴格的脫水除油處理。
根據煙塵特性， 濾料有多種選擇。通常有 PTFE＋P84、PPS、玻纖和玻纖+PTFE混紡濾料等。由 于國產PTFE纖維質量提高和價格適中，最近幾年趨向于 純PTFE針刺氈，濾袋壽命顯著延長。
濾袋框架采用有機硅噴涂或不銹鋼（316L）制作。 除塵器設有熱風循環系統，保護濾袋和箱體免受 腐蝕。
對箱體和管道以及附屬設備進行嚴格保溫。 加強溫度和阻力監控，加強對除塵器重要部件的工 況監視，保證袋式除塵器正常工作。
8 對袋濾除塵技術的認識深化
許多企業已不滿足對袋濾除塵技術的一般了解，多 種試驗裝置的建立，是深化對袋濾除塵技術認識的途徑 之一。以前僅在少數院校才有的試驗裝置，現在許多生 產企業開始重視，并紛紛自行建設。據不完全統計，有 以下類型的試驗裝置。
（1）噴吹裝置試驗臺
多家企業建立了這類試驗臺。可進行：1）脈沖閥優 選試驗；2）超過8~12m長濾袋清灰效果試驗；3）大于4 英寸脈沖閥為20條以上濾袋清灰的試驗；4）清灰氣流沿 噴吹管和沿濾袋分布規律的試驗；5）脈沖閥與濾袋合理 匹配的試驗等等。
（2）脈沖閥性能試驗臺
該試驗臺設有標靶，并在標靶上安裝壓力傳感器和 加速度傳感器，令受試脈沖閥噴吹標靶，以比較不同結 構、不同尺寸脈沖閥的性能。計算機直接打印出脈沖閥 的壓力波形、加速度波型和關鍵數據。
該試驗臺可比較脈沖閥產品的性能，也可進行新脈 沖閥的研制和試驗。
（3）脈沖閥膜片破壞性試驗臺
可以同時對多個不同尺寸和結構的脈沖閥進行膜片 壽命試驗。以壓縮空氣為動力，在額定壓力下脈沖噴 吹，直至膜片破損，從而檢驗膜片實際使用壽命。
（4）脈沖閥流量系數試驗臺
以羅茨風機為動力，在連續穩定流條件下測試脈沖 閥的流量系數。可進行壓力0.1MPa以下的試驗。
（5）袋式除塵試驗臺
相當于一臺小型的袋式除塵器，可模擬某些運行條 件，進行除塵效果、設備阻力、清灰周期等參數的試 驗，以確定除塵器的合理結構、主要部件等。
（6）濾料動態過濾性能試驗臺
利用一定規格的試驗粉塵，在規定的過濾風速下， 經一定次數的容塵、清灰，測定濾料的動態濾塵性能和 濾料的殘余阻力。
（7）氣流分布試驗
按照一定比例建立縮小的除塵器模型，進行除塵器 氣流分布的試驗，以獲得氣流分布裝置的合理結構、尺 寸和風速。
9 失效濾袋處理技術應運而生
針對袋式除塵器濾袋的兩種失效現象，推出了相應 的處理技術。
（1）糊袋處理
解決糊袋問題的設備是移動清灰儀及配套的現場測試 設備。清灰操作在現場進行，清除濾袋表面的粉塵結塊，降 低阻力，從而使濾袋恢復使用功能，并降低用戶的運行成本。 該清灰儀的主體是裝有一個脈沖閥的小型氣罐，脈 沖閥的輸出管道外面裝有圓形蓋板。空壓機通過軟管向 氣罐輸入壓縮空氣。操作時，將脈沖閥的輸出管從待清 灰濾袋的上口插入，圓形蓋板將袋口蓋嚴，在脈沖閥開 啟的瞬間，壓縮空氣噴入濾袋，濾袋外表面的粉塵被清 落，濾袋的透氣性得以增加。逐個對濾袋進行此操作， 直至全部濾袋得以清灰。
（2）“灌腸”濾袋處理
利用射流氣動原理，將出現“灌腸”濾袋內部的粉塵清 理出來，使其恢復工作能力，從而減少報廢的濾袋數量。 這種裝置被稱為“吸灰槍”。其核心部件是一個小型的引 射器，壓縮空氣入口設有球閥。吸灰槍具有吹、吸兩種型 式，將引射器的出口或入口分別接至待清灰的濾袋，便可 形成“吸灰”或“吹灰”兩種工作模式。
根據濾袋的尺寸和積累粉塵的情況，吸灰槍的動力 強度可以調節。
綜上所述，經過袋式除塵行業幾代專家和工程技術 人員的不懈努力，近十年來我國袋式除塵器的設計、制 造、控制、濾料和配件技術都取得了顯著的進步。同 時，袋式除塵技術尚存在許多不足，并面臨新的挑戰， 還須繼續付出艱苦的努力。
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