选自2009全国袋式除尘技术研讨会论文集
陈隆枢
(中钢集团天澄环保科技股份有限公司)
摘 要 在节能减排中，袋式除尘技术将发挥举足轻重的作用。我国袋式除尘技术在最近三十年中有了长足的进步，完全能够满足各工业部门颗粒物控制的需求。但袋式除尘技术仍然存在诸多需要解决的研究课题。尽管近年来袋式除尘技术和产业发展很快，但仍很弱小，与我国的需求不相适应，而且袋式除尘行业的发展需要国家的大力支持。
关键词 袋式除尘 粉尘排放 节能减排
1 袋式除尘技术在节能减排中的作用
在节能减排中，袋式除尘技术将发挥举足轻重的作用。
1.1 大幅度削减烟尘和粉尘排放
在各产生粉尘或烟尘的行业中，凡采用袋式除尘技术的除尘系统，其固体颗粒物排放浓度远远低于其他各种除尘技术。目前国内袋式除尘器的排尘浓度普遍稳定在30～50mg/Nm3以下，净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排尘浓度低于30～20mg/Nm3，净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统则低于5～10mg/Nm3，用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘器，更实现了排尘浓度2.3～4.1mg/Nm3的业绩。
袋式除尘器可以大幅度降低烟尘和粉尘的排放。以火电行业为例，目前每年排放烟尘380万吨，若全国50%的燃煤机组采用袋式除尘器净化锅炉烟气，则火电行业每年排放烟尘可减少120万吨以上。
有一个实例很能说明袋式除尘器的减排作用。我国两个规模相当的钢铁联合企业，都很重视环境治理，但B公司的厂区降尘量却是A公司的3倍。B公司的主管人员反复比较和思索后发现，一个重要原因是，A公司的烟尘治理主要采用袋式除尘器，而B公司则侧重电除尘器，虽然都能达到国家标准，但实际的烟尘排放浓度却差别甚大。
袋式除尘器这种高效的除尘特性可支持更加严格的环保标准。我国近年来相继修订了一些行业的排放标准，颗粒物排放限值为50mg/Nm3，与以往相比虽已严格得多，但与国际先进水平相比，仍显落后。我国垃圾焚烧烟气排放标准则更为宽松，颗粒物排放浓度限值为80mg/Nm3，而许多发达国家标准为5mg/Nm3。鉴于垃圾焚烧烟气中含有多种有害物质，特别是二噁英类剧毒物质，该项标准亟待重新修订。随着国民经济的发展，国内外对我国环境的要求将越来越高，各项排放标准的更加严格化是大势所趋。实际上，我国袋式除尘技术已经普遍实现远低于规定限值的固体颗粒物排放，完全能够支持更为严格的标准。
排放限值的进一步降低，将对固体颗粒物减排起到巨大的作用。以水泥行业为例，目前每生产一吨产品排放烟尘和粉尘约0.8～1kg，年排放量约1200万吨，若将固体颗粒物排放限值降至30～20mg/Nm3，则烟尘和粉尘排放量每年可削减650～800万吨。
需要指出的是，袋式除尘器实现更低的颗粒物排放并不需要提高造价，只要严格按照有关标准和规范设计、制造、安装和运行，都能获得好的效果。
1.2 实现对微细粒子的控制
微细粒子(PM10、PM2.5)是危害人体健康和污染大气环境的主要因素，将微细粒子的控制纳入国家标准只是时间问题。目前电除尘器捕集微细粒子的效率很低，对小于10μm的尘粒，其捕集率只有60%左右。而袋式除尘器对粒径1μm的粒子，其捕集效率也可达到98～99%。可以说，目前只有袋式除尘技术能够有效控制微细粒子。
1.3 高效去除有害气体
袋式除尘器能够高效去除有害气体。
电解铝含氟烟气的净化是依靠袋式除尘器实现的。含沥青烟气的最有效净化方法是以粉尘吸附并以袋式除尘器分离。
试验结果表明，在半干法脱硫中，采用袋式除尘器可比电除尘器提高脱硫效率约10个百分点。滤袋表面的粉尘层含有未反应完全的脱硫剂，相当于一个“固定床”的作用。若滤袋表面粉尘层厚度2.0mm，过滤风速为1m/min，则含尘气流通过粉尘层的时间为1.2s，显著延长了脱硫反应的时间。
在垃圾焚烧烟气净化中，袋式除尘器起着无可替代的作用。垃圾焚烧烟气含有多种有害气体，袋式除尘器的“固定床”的特性对垃圾焚烧烟气净化具有重要的价值。
垃圾焚烧烟气中的二噁英的净化方法之一是以活性碳吸附再以袋式除尘器去除。目前国外一种去除二噁英的新技术，是在袋式除尘器的滤料上加催化剂，促使二噁英分解。
1.4 在多种复杂条件下实现减排
袋式除尘器对各种烟尘和粉尘都有很好的捕集效果，不受粉尘成分及比电阻等特性的影响。
袋式除尘器对入口含尘浓度不敏感，在含尘浓度很高或很低的条件下，都能实现很低的粉尘排放。
以往袋式除尘器的应用受到诸多不利因素的制约，近年来袋除尘技术的发展使情况有了很大的改观，袋式除尘器在以下不利条件下都能成功应用和稳定运行：
（1）烟气高温，在≤280℃下已普遍应用；在300～500℃范围内也可应用，国外已有用于更高温度的实例；
（2）烟气高湿，例如烘干机、喷雾干燥机等尾气净化；
（3）高含尘浓度，可直接处理含尘浓度1400 g/Nm3的气体，并达标排放；还可直接处理含尘浓度3万g/Nm3的气体(例如仓式泵输粉)，并达标排放；
（4）高腐蚀性，例如垃圾焚烧发电厂的烟气净化，烟气中含HCl、HF等腐蚀性气体；
（5）烟气含易燃、易爆粉尘或气体，例如高炉煤气、炭黑生产烟气、煤粉磨机尾气、煤调湿尾气等；
（6）除尘系统具有高负压或高正压。一些大型煤磨袋式收尘系统的负压为14000～16000Pa；大型高炉煤气袋滤净化系统的正压可达0.3MPa；而某些水煤气袋滤净化系统的正压更高达0.6～4.0MPa。
1.5 新能源开发和节能工程的重要设备
在一些新能源开发和节能工程中，袋式除尘器作为重要设备提供了有力的支撑。
我国一项新能源开发项目是“煤制油”。作为该工艺中煤粉的收集设备，袋式除尘器是不可缺少的一环。
高炉煤气余压发电具有重大的节能价值，采用袋式除尘器净化高炉煤气，比湿式净化可增加发电30～40%，并且每吨铁节约用水200kg，煤气的热值大幅度提高；而与电除尘净化相比，净煤气的含尘量更低、净化效果更稳定。
2 我国袋式除尘技术目前的水平
我国袋式除尘技术在最近三十年中有了长足的进步，完全能够满足各工业部门颗粒物控制的需求。
2.1 主机
我国掌握国际上常用的各类袋式除尘技术，并形成不同型式、不同特点的多种系列产品；
具有自主知识产权的“长袋低压脉冲袋式除尘技术”成为袋式除尘工程的主导除尘技术，在各工业领域应用均获得良好效果。我国脉冲阀的性能在某些方面超过国外产品，从而获得更好的清灰效果。在延长脉冲阀膜片的寿命方面已有很大进步，寿命3～5年已是普遍的现实。
袋式除尘设备迅速大型化，用于钢铁、水泥、火电行业的袋式除尘设备，有许多单机处理烟气量都超过100万m3/h，过滤面积超过2万m2，其中火电行业的袋式除尘器单机最大处理烟气量超过300万m3/h，过滤面积在4万～5万m2以上。大型化不仅是规模的简单扩大，同时注入了新的技术含量，在袋式除尘器的气流分布和气流组织、结构合理和安全化方面都有了显著进步。
2.2 滤料
近几年来最显著的进步是袋式除尘用高温纤维的开发。
烟台和广东两家企业生产的芳纶纤维，产品质量与国外产品不相上下，已基本取代了美、日产品而控制国内市场，并且批量出口。
生产PTFE(聚四氟乙烯)纤维的也有两家公司，都已批量生产。产品质量与国外公司产品尚有差距，价格仅及国外产品的53%。
燃煤锅炉烟气净化所需的PPS(聚苯硫醚)纤维，国内已有几家企业开发，并批量生产。虽然我国PPS纤维的质量与国外产品尚有一定差距，但已促使PPS市场环境显著改善。
滤料的加工、后处理技术也发展迅速，使滤料的性能更加优良，能够适应各种复杂的烟气条件，延长滤袋的使用寿命；
滤袋缝制技术和水平已同国外标准接轨。
滤袋材质和加工技术的发展，加上袋式除尘技术其他方面的进步，我国袋式除尘器的滤袋使用寿命达到3～4年以上已经比较普遍。
2.3 自动控制技术
我国自动控制技术和产品的研究、开发和应用工作已历时40年，自上世纪80年代中期成功地将可编程控制器(PLC)用于袋式除尘器的自动控制以来，经过20多年地不断改进和完善，其已成为袋式除尘器在各种复杂环境下安全可靠运行的重要保障。
（1）功能不断完善，适应了袋式除尘技术扩大应用所面临的新需求。清灰控制有定时、定压差、流量函数控制和手动控制几种方式，还可对设备和系统的温度、压力、压差、流量等参数进行监控，对除尘器和系统主要部件(例如喷吹装置、停风阀、卸灰阀、切换阀等)的工况进行监视和故障报警;
（2）筛选了适应上述功能的先进、可靠、实用的传感器件;
（3）接口电路和软件程序不断更新完善;
（4）从小型机发展到中型机，适应大型系统的自控需求；
（5）与工控机、DCS系统结合应用。
2.4 袋式除尘器的应用技术
与上述三个方面同步，我国袋式除尘器的应用技术水平也有很大的提高。
袋式除尘器在我国各行业已经得到广泛的应用。在钢铁、有色冶金、建材、化工行业的炉窑烟气净化中，遇到各种复杂环境和不利因素，都被一一克服，使袋式除尘技术的应用领域不断扩大。
我国高炉煤气袋滤净化在世界上率先实现了全干法流程，而且在大型高炉普遍推广应用，净煤气含尘量低于10mg/Nm3。无论就应用的数量，还是技术成熟方面，都处于世界领先地位。
水泥窑头和窑尾烟气净化长期以来普遍采用电除尘器，近几年新建的新型干法水泥窑则都采用袋式除尘器。2006年仅5000～10000t/d规模的水泥窑就有约200座，全部采用袋式除尘器。烟尘排放浓度一般低于20mg/m3，甚至10mg/m3以下。
燃煤电厂锅炉烟气净化曾经是电除尘器一统天下，自从2001年2台200MW机组首先采用袋式除尘技术以来，目前300MW以下机组已有数十台采用袋式除尘器，滤袋寿命3年左右，有的超过4年。用于600MW机组的袋式除尘器也已投入运行。
另一长期为电除尘器所统治的领域是钢铁企业的烧结机烟气净化。继数年前通钢3台烧结机机尾电除尘器改造为袋式除尘器之后，宝钢1台大型烧结机机尾电除尘器也成功实现“电改袋”。山东1台小型烧结机将机头电除尘器(不能达标)改造为袋式除尘器，正在实施。
3 袋式除尘技术面临的课题
3.1 净化微细粒子的技术和装备
袋式除尘器虽然能够有效捕集微细粒子，但以往未将微细粒子的捕集作为技术发展的重点。面临微细粒子，袋式除尘技术需要进一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。有必要针对PM10、PM2.5等的捕集，研究和开发主机、滤料及应用技术。
3.2 净化有害气体的技术和装备
特别应当研究和开发通过催化作用直接分解二噁英/呋喃的技术和材料，改变目前主要依靠活性碳吸附的局面。还需研究和开发去除重金属的技术和装备。
3.3 开发新的应用领域
钢铁行业的转炉煤气净化基本沿用湿式文丘里除尘工艺，难以满足新的环保标准，而且存在污水处理、能耗高等问题。钢铁界的有识之士早就提出干法除尘的思路，但尚未实现。
铁矿烧结机的机头烟气，全部采用电除尘器。近年来普遍反映不能达标。采用袋式除尘的技术途径有人在探索，尚无显著进展。
3.4 进一步降低袋式除尘器的能耗
与电除尘器相比，袋式除尘器的阻力较高，从而导致主风机的能耗较高。虽然在降低阻力方面已经取得很大的进步，但考虑到“节能减排”的大目标，考虑到今后袋式除尘器的应用越来越广的局面，仍需加强研究，以期进一步降低袋式除尘器的阻力和能耗。
3.5 耐高温滤料纤维的开发
我国耐高温滤料纤维的开发和生产虽取得一些进展，但质量与国外产品尚有明显差距，特别是PPS和PTFE纤维。因此，市场目前主要由国外企业所控制。
另一种耐高温滤料纤维P84，是水泥窑烟气净化的主要滤料，我国还是空白。
3.6 研发超高压袋式除尘技术和设备
水煤气行业正向高压制气方向发展，压力越高，产气率越高，近期国内计划建设工作压力0.6～1.0MPa的制气系统，随后的目标是建设压力 3～4MPa的制气系统。能适应这种高压的袋式除尘技术和装备，是亟待研究的课题。
3.7 提高脉冲阀产品的质量和性能
脉冲喷吹是我国袋式除尘器目前主要的清灰方式，其主要部件是脉冲阀。长期以来，我国大型和重要的袋式除尘项目，脉冲阀市场几乎都由国外企业所控制。
客观而言，我国脉冲阀的喷吹性能(即清灰性能) 不亚于国外产品，某些指标甚至优于国外产品。但我国脉冲阀早期存在膜片寿命较短的缺点，有的零件质量(包括材质)不够好，从而导致脉冲阀性能不稳定。现在虽然有很大进步，但与国外产品仍有差距。加上在用户中未能建立信誉以及企业竞争力等原因，一直未能占领主要的市场。
4 袋式除尘行业有待大力发展
4.1 袋式除尘行业超速发展
近几年来，袋式除尘行业一直以超常的速度发展。从近几年袋式除尘行业产值增长率可以看出该行业的发展势头：2004年增长50%；2005年增长21%；2006年 增长38%；2007年增长33%。
这一发展速度，以及全国袋式除尘年产值从原来远低于电除尘到2007年超过电除尘的事实，都说明袋式除尘器在大气污染治理中发挥着越来越重要的作用。
4.2 袋式除尘行业仍很弱小
从绝对产值而言，袋式除尘行业仍很弱小，与我国的经济发展规模远远不相适应。
2007年全行业产值仅119.57亿元，还不及一个大型企业的产值。
我国钢铁、水泥产量都居世界第一，其他一些行业的产量也在全球名列前茅。这些都是工业烟尘和粉尘污染严重的产业。我国烟尘和工业粉尘、二氧化硫等有害气体的排放也居世界前列，由此来看，包括袋式除尘在内的我国环保产业还应有很大的发展空间，袋式除尘行业有必要、也应该大力发展。
4.3 袋式除尘行业的发展需要国家的支持
在国家“六五”、“七五”计划期间，有关部门将袋式除尘技术和电除尘技术的研究开发列入国家攻关计划，一些产业部门也安排了不少部级重点项目，对除尘技术和产业的发展起了极大的推动作用。但那时，我国刚开始改革开放，在与世界中断交流十几年后，几乎没有什么现代的除尘技术和装备。那时的研究开发主要是对引进技术和设备进行消化、移植，并部分创新，填补国内现代除尘技术和装备的空白。
在现阶段，袋式除尘行业的发展主要在以下方面：
（1）技术创新，推出具有自主知识产权的技术和产品；
（2）加大产业化和工程化的力度，促进骨干企业做大做强；
（3）进一步提高产品质量，增加竞争力，打造名牌产品，扩大国内外市场份额。 以上这些发展，需要国家给予各方面的扶持和帮助。在技术创新方面，鉴于企业目前的实力仍不够强，单靠企业自己的力量难以实现预期的目标，仍然需要有关部门予以大力支持。 | 
