表面過濾技術在焚燒廠煙氣脫酸凈化中的作用
根據建設部第27號令《城市生活垃圾管理辦法》、《中華人民共和國固體廢物污染防治法》（2005年4月1日），及《關于編制“十一五”城市生活垃圾無害化處理設施建設規劃的通知》（發改辦投資[2005]666號）的精神，“十一五”期間，我國城市生活垃圾無害化處理率將達到40%；鼓勵東部經濟發展地區選用先進的焚燒處理技術，減少原生生活垃圾填埋量，節省土地資源，東部地區設市城市的垃圾焚燒處理率將達到新的高度。而目前我國的垃圾焚燒處理率尚不足7%。因此，城市生活垃圾焚燒處理技術在“十一五”期間將會迎來一個發展期。
從技術上講，生活垃圾焚燒處理技術具有“無害化”、“資源化”、“減量化”的特點，但在對焚燒產生的煙氣進行凈化處理方面，在技術上尚具有一定難度。目前廣泛采用的是半干法、干法加袋式收塵技術的路線。而實現表面過濾的袋式除塵器，采用GORE?薄膜濾袋，在現代化的垃圾焚燒發電廠中不但可以起到環保作用（達到歐盟粉塵排放要求），而且可以提供一個后續反應的平臺，也稱為“袋式反應器”，同時還可節約反應劑和吸收劑。
1 薄膜濾袋及其性能特點
1.1 GORE®薄膜濾袋
GORE®薄膜濾袋的過濾表面為一層采用“膨體”專利技術制成的多微孔、極光滑的ePTFE（膨體聚四氟乙烯）薄膜。由于薄膜的纖維組織極為細密，粉塵粒子無法“穿越”薄膜，因而使粉塵排放量接近于零；又由于ePTFE薄膜本身具有不粘塵、憎水和化學性能穩定等特性，因此清灰性能極佳。
1.2“深層過濾”與“表面過濾”技術
用普通濾料過濾，最初接觸濾料的粉塵會滯留在濾料表面形成一次塵，使濾料孔隙率減少而提高過濾效率。“深層過濾”就是利用普通濾料上形成的“一次塵”來達到過濾粉塵的目的。隨著過濾的進行，粉塵會順氣流壓力不斷滲入濾料，導致運行阻力不斷上升、系統處理風量下降、能耗增加，并造成濾袋工作壽命大大縮短。另外，由于“一次塵”的存在，在處理含濕量較高的氣體時，濾料也會因容易“板結”而過早失效。
“表面過濾”就是利用一張質密而又多孔的薄膜實現使粉塵全部沉積在濾料表面的過濾技術。從本質上看，ePTFE薄膜濾料就像是一層事先由廠家做好的、質量可控的人造一次粉塵層，而且操作壓降較低，薄膜極易清灰，故稱之為“表面過濾”。目前世界上袋式除塵界所推崇的“表面過濾”技術，就是指1974年由戈爾公司發明和倡導的ePTFE薄膜復合在各種不同基布材料上制成薄膜濾料的一種過濾技術。
1.3薄膜濾袋的性能特點
GOR®E薄膜濾袋的性能曲線（見圖1）。
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由于GORE®薄膜濾袋的纖維結構極為細密，故初始運行壓降要比未經使用的普通濾袋高; 又由于其具有極佳的清灰性能，所以能在運行過程中始終保持比普通濾袋低得多的運行阻力。低運行阻力可使GORE®薄膜濾袋的使用壽命大大延長。GORE?薄膜濾袋的性能特性：
（1）過濾效果高。能達到歐州目前最嚴格的粉塵排放標準；近于零的粉塵排放使空氣再循環設備的成本大大降低，可節省大量能源。
（2）運行阻力低。氣流量通？稍黾30%以上，可大大提高系統的生產效率；過濾風速可比普通濾料提高1～3倍，從而可減小除塵器體積，減少除塵器初投資成本；可使濾袋壽命大大延長，減少了設備的維護費用和停工時間；降低了系統的風機動力和壓縮空氣消耗，減少了系統的運行費用。
2 袋式反應器的基本原理
在干法和半干法的系統中，脫酸工藝中Ca(OH)2顆粒與煙氣反應后，部分沒有完全反應的顆粒由于布袋表面薄膜的存在而進行再次反應，稱為“二次停留”，在二次停留時，可以與酸氣進行后續反應。所以除酸過程不完全是在前道除酸工藝中進行，有部分反應（最大可以達到30%）是在薄膜濾袋的表面進行的。因此，此布袋被稱為“布袋反應器”。此時，采用能實現表面過濾的薄膜濾袋是十分必要的。因為膜提供了一個平臺，使未完全反應完的Ca(OH)2顆粒得以在膜前停留，使得煙氣能繼續反應，反應完成后，膜前的反應產物被全部清掉，新的Ca(OH)2顆粒能再次停留。相反，如果是“深層過濾”的濾袋，反應完成后，Ca(OH)2變成CaCl2，或者內核仍是Ca(OH)2,外殼已成了CaCl2，這些顆粒不能繼續反應并會進入濾袋內部纖維，將導致濾袋堵塞。
薄膜濾袋能在膜表面提供煙氣反應的平臺；同時因為膜表面光滑，使得清灰容易，因此薄膜濾袋的清灰周期長，停留在膜表面的反應劑可以得到充分利用，可節約10%～30%的反應劑。其基本原理如圖2。
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3 應用實例
（1）臺灣樹林資源利用廠
臺灣樹林資源利用廠是一座設計為生活垃圾計處理量為1350噸/日的垃圾焚燒發電廠，由3條日處理450噸的生產線構成。使用馬。∕artin）移動爐排。投產時選用的是PTFE氈濾袋，投產第一年除塵器壓力損失達35～43mbar，處理風量由105600Nm3/h下降到93500Nm3/h。第二年工廠決定采用ePTFE薄膜濾袋（Gore®/SuperflexTM）更換PTFE氈濾袋,以降低運行阻力、實現系統的設計處理風量。采用該濾袋后，除塵器的運行阻力從43.2mbar（424mmH2O）下降到15.5mbar（152mmH2O），降低了濾袋的清灰頻率。脈沖壓縮空氣壓力從5kg/cm2下降到3.4kg/cm2,清灰周期則從27.7min延長到117.7min，在滿足HCl排放控制的前提下，減少了熟石灰的消耗。清灰頻率既要滿足焚燒爐系統運行對通風的要求，也要讓濾袋表面熟石灰層能保證停留時間使脫酸性能得到充分利用。通常，每噸垃圾焚燒要消耗14～16公斤熟石灰。濾袋更換前，每噸垃圾平均熟石灰用量為14.6公斤（以24小時平均），安裝了Gore®薄膜Superflex濾袋后，熟石灰消耗量明顯減小，這是因為薄膜濾袋清灰性能良好，每次清灰都能將反應生成物粉塵層去除干凈，新吸上去的新鮮熟石灰能在清灰間隔停留更長的時間，熟石灰效用得到了充分發揮。薄膜濾袋安裝后的數年來，該廠熟石灰的平均消耗為13.8kg/t，除了熟石灰使用量的減少外，HCl平均排放量從約53ppm降低到約30ppm。
（2）歐洲Thonon-les-Bains垃圾焚燒廠實例（見圖3）
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該公司1999年使用普通濾袋后，系統清灰頻率持續攀升（圖中淺色三角表示）。2000年3月換用GORE?濾袋，系統的清灰頻率大幅度下降（圖中深色三角表示）。圖中方塊標記記錄了該廠使用不同濾袋的脫酸/硫劑消耗量。該廠脫酸/硫劑月耗量有所波動，但在使用GOREGore®布袋前后系統的清灰頻率有明顯變化（圖中淺三角變為深三角）。而實際的脫酸/硫劑月耗量由原先的約12公斤/噸垃圾下降為約平均9.5公斤/噸垃圾。可見，使用薄膜袋濾技術（Gore®）后，脫酸/硫劑得到了有效的節約。
4 結語
垃圾焚燒尾氣處理系統由煙氣反應（脫酸，除二惡英）及除塵部分組成，使用表面過濾的除塵濾袋（如Gore?）,不但布袋壽命長、風量穩定、粉塵排放嚴格達到歐洲標準，而且因表面ePTFE膜提供了繼續反應界面，可進行“二次吸附”，具有“布袋反應器”的作用，所以能節約脫酸/硫劑的使用量。國內的一些大型生活垃圾焚燒發電廠，如上海生活垃圾焚燒廠（1500噸/天）、天津生活垃圾焚燒廠（1200噸/天）、寧波生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）、山西生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）、深圳生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）等均使用了表面過濾技術（Gore?）,投產后都取得了良好的環境效益、社會效益和經濟效益。
參考文獻：
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