郭 沖

（上?？聘袼歼^濾材料有限公司，上海 201108）

水刺濾料在垃圾焚燒煙氣處理中的應用

郭 沖

（上?？聘袼歼^濾材料有限公司，上海 201108）

介紹了某垃圾焚燒發(fā)電廠的概況及煙氣特點，總結了目前高性能水刺濾料的特點和性能，詳細闡述了水刺濾料在垃圾焚燒發(fā)電廠的成功應用情況。

垃圾焚燒;煙氣凈化;高溫濾料;水刺濾料

1 應用實例簡介

1.1 焚燒垃圾概況

某市是由商貿(mào)市場和眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展起來的工貿(mào)型城市，其產(chǎn)生的垃圾主要為生活垃圾與工業(yè)垃圾的混合垃圾。隨著該市紡織、制鞋、食品、化工、塑料制品等工業(yè)的高速發(fā)展，城市垃圾的構成發(fā)生了質(zhì)和量的變化，其中廚余垃圾、廢舊塑料、廢舊橡膠、廢布、廢紙等有機物增加，垃圾的可燃成分增多。

垃圾中的可燃成分越多，越容易燃燒。經(jīng)對該市垃圾的采樣分析得知，垃圾低位熱值為5300～8700kJ/kg，垃圾的含水率為37%～53%，垃圾比重350kg/m3。該市的垃圾組成分析見表1[1]。

表1 某市的垃圾組成及低位熱值

1.2 焚燒發(fā)電廠概況

為治理該市的城市生活垃圾的污染，改善環(huán)境質(zhì)量，新建垃圾焚燒發(fā)電綜合處理廠，以焚燒生活垃圾為主，并利用垃圾焚燒熱發(fā)電。該工程于2004年3月動工興建，2005年6月建設完工，并于2005年7月正常運行并網(wǎng)發(fā)電，產(chǎn)生了良好的社會、經(jīng)濟與環(huán)境效益。

該垃圾焚燒發(fā)電綜合處理廠分二期建設，一期建設規(guī)模為日處理垃圾750t，投資人民幣2.2億元，可基本上處理該市城區(qū)的生活垃圾，化解了垃圾圍城的困擾；二期規(guī)劃建設為日處理垃圾1000t，預計投資人民幣4.3億元，該市所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾和工業(yè)垃圾也將得以焚燒。以BOT方式運營，工廠總占地面積120畝。

一期工程垃圾焚燒發(fā)電采用四爐三機方案，先安裝好三爐二機運行并網(wǎng)發(fā)電，再安裝另外一爐一機。焚燒爐采用引進國外先進垃圾焚燒爐排技術，在充分吸取國內(nèi)外同類垃圾焚燒爐排成熟、先進經(jīng)驗的基礎上設計的二段式機械爐排爐，爐型為250t/d·SLC250-3.82/400。該爐排采取逆推爐排和順推爐排相結合的方式，非常適合我國高水分、低熱值、不分撿的生活垃圾。汽輪發(fā)電機組為純凝汽式，型號為N7.5-3.43，單臺裝機容量為7500kW。

垃圾坑容量15,000m3，可容納垃圾7000t，可儲存7天的生活垃圾。垃圾坑采用密封設計，為封閉的負壓空間，焚燒爐鼓風機的進風口安裝于垃圾坑內(nèi)，坑內(nèi)垃圾散發(fā)的臭氣經(jīng)鼓風機送進焚燒爐內(nèi)和垃圾一起燃燒，從而有效地消除了異味。

目前二期工程正在積極籌備中。

2 煙氣凈化工藝流程

2.1 煙氣凈化工藝流程

煙氣凈化系統(tǒng)采用“循環(huán)懸浮式半干法煙氣凈化裝置+袋式除塵器”。從垃圾焚燒鍋爐出來的煙氣，通過在循環(huán)流化床反應塔的底部對沖進入反應塔；霧化水由反應塔喉部的雙流體霧化噴嘴噴入反應塔，并以很高的傳質(zhì)速率在反應塔中與煙氣混合，煙氣中的小液滴和氫氧化鈣顆粒以很高的傳質(zhì)速率與煙氣中的酸性物質(zhì)發(fā)生化學反應，從而脫除掉二氧化硫、氯化氫等酸性氣體；煙氣從反應塔的頂部排出，經(jīng)袋式除塵器除去灰塵，同時在袋式除塵器入口的煙道處加入一定量的活性炭粉，均勻彌散在煙氣中，對重金屬和二英有良好的吸附作用，使排出的煙氣達到國家排放標準，處理后的干凈煙氣經(jīng)引風機通過煙囪排放。煙氣凈化工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

袋式除塵器收集下來的粉塵，采用氣力輸送方式輸送到儲倉，儲倉有效容積為300m3，可存放5～6天的灰量。

2.2 煙氣參數(shù)（見表2）

表2 煙氣參數(shù)

從表2可以看出，該垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣具有下列特點[2]：

（1）煙氣含濕量大。

（2）煙氣溫度高且波動大?？諝忸A熱器后的排煙溫度為140℃～240℃。

（3）煙氣富含酸性氣體。不但含有O2、SOx、CO、NOx等，還有HCl、HF等酸性氣體，水蒸氣、烴類（THC）、酸性氣體含量高，會提高煙氣酸露點溫度，所以在濾料的選擇中必須加以研究和考慮。

（5）煙氣中的粉塵粒徑小、黏度高。

（6）煙氣具有氧化性。

從以上特點可以看出，生活垃圾焚燒煙氣凈化和除塵既具有相當大的難度又十分重要。這些特點要求袋式除塵器的核心部件濾袋必須具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、耐水解、耐酸（堿）的腐蝕、抗氧化性、耐溫性能好等特點。

3 濾料的選擇

目前國內(nèi)外用于過濾材料的高溫纖維主要有Nomex、PPS、P84、玻璃纖維和PTFE。

由于垃圾焚燒煙氣中含水蒸氣量大、具有氧化性并且酸腐蝕性高，所以Nomex、PPS、P84不適用，玻璃纖維如果不進行處理不能用于垃圾焚燒煙氣的凈化。如果用純PTFE纖維濾料，價格很高，為覆膜濾料的2～3倍。目前用在垃圾焚燒煙氣處理上的濾料大多是玻璃纖維覆膜（PTFE膜）濾料，但是由于PTFE膜濾料很薄，很容易在制造、運輸和安裝過程中受到損害，降低濾料的使用壽命。

為了使濾料滿足此工況條件，同時延長使用壽命，降低操作和維護成本，濾料必須滿足以下要求[3]：1）耐高溫，耐溫上限需達到230℃；2）耐水解和耐氧化，適應高濕和高氧含量的煙氣條件；3）耐腐蝕能力強；4）除塵效果好；5）使用壽命長；6）含有大量的氧氣，PPS濾料不適合用在垃圾焚燒發(fā)電廠，PPS濾料使用壽命最長的為10個月，最短的不到6個月，影響了設備的正常運行，而且每次更換也需花費很高的費用，所以決定采用剛進入中國市場的水刺濾料。2006年7月、12月該廠采用此種濾袋先后更換了#1爐、#2爐的濾袋，運行一年，效果良好，隨后該廠于2007年4月又更換了#3爐的濾袋。

4 水刺濾料

4.1 水刺濾料的結構

水刺濾料的結構為兩層 （見圖2），表面一層為是功能層，起過濾作用，它的材質(zhì)為PTFE（聚四氟乙烯）纖維；另外一層為支撐層，主要起支撐功能層的作用。這層的基材可以根據(jù)工礦條件來選擇，如PTFE、Glass、PPS、P84等。需要特別指出的是，功能層（PTFE）的厚度約為濾料覆膜厚度的10倍。

圖2 水刺濾料的結構

4.2 水刺濾料的特點

（1）水刺濾料纖維構造獨特

水刺濾料纖維布是以國內(nèi)某企業(yè)自制的PTFE樹脂為原料，具有極高的耐熱性、耐化學性、抗水解等性能。PTFE樹脂的熔融黏度極高，很難制成超細的纖維。該公司作為氟樹脂制造的專業(yè)廠商，利用特殊工藝成功開發(fā)出了平均為10μm的獨特超細支化纖維（見圖3），從而實現(xiàn)了亞微米顆粒的高捕集性能，并減少了壓力損失。

圖3 獨特的PTFE纖維

（2）具有極高的強度保持率

因為過濾方式采用表層過濾，捕集的粒子幾乎不會堆積在強度保持層。因此，由粉體引起的強度劣化（磨損）極小，可在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定的強度。在載荷1.5kg、噴吹10萬次的條件下測試，強度下降率為15%。

（3）耐化學性

過濾層使用的PTFE纖維，除對氟氣體（元素氟）、三氟化氯、熔融的堿金屬之外的所有化學藥品均表現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，也不會被所有的酸、堿、氧化劑、有機溶劑腐蝕。而且，在有機纖維中的耐熱性能最佳，瞬間最高使用溫度達260℃（水刺濾料為覆合材料，制成過濾袋后的耐藥品性和耐熱性取決于強度保持層的特性），同時也具有很高的抗水解性能。

（4）壓損小且穩(wěn)定[4]

由于PTFE具有不黏性而且采用表層過濾方式，水刺濾料壓損變化小且穩(wěn)定，脈沖（清灰）次數(shù)減少，從而降低了對過濾袋的損傷程度、延長了濾料的使用壽命，減少了維護作業(yè)。

（5）耐物理作用強

過濾層厚度約為100μm，對于脈沖（清灰）、運輸、安裝過程中等物理作用承受能力很強。

（6）具有反應支撐層的功能

水刺濾料的表層過濾方式幾近完善，粒子幾乎完全不會進入到內(nèi)部，而是在由毛粘構造的表層形成粒子附著層。對于垃圾焚燒爐煙氣治理需要中和及吸收有害有毒氣體時，對于在吸收塔中沒有被吸收的有毒有害氣體，可以和附著在水刺濾料上的粒子附著層繼續(xù)反應，使有毒有害的氣體排放濃度完全符合國家要求的排放標準。

（7）除塵效率高

對于0.5μm的亞微米級顆粒來說，除塵效率可以達到99.99%，幾乎實現(xiàn)零排放。

（8）性價比高

由于改進了傳統(tǒng)的過濾方式，采用獨特的覆合工藝以及PTFE的特性，延長了濾料的使用壽命，大大增長了換袋周期，從而降低了工人勞動強度和降低維護成本；壓力損失和壓力變化穩(wěn)定，節(jié)約引風機和通風機的能耗，降低運行成本；由于易清灰，從而使噴吹壓力降低和清灰次數(shù)減少，可以減少壓縮空氣的能耗；由于粉塵保持能力強，減少了中和劑和吸附劑的用量，節(jié)約了運行成本；綜合考慮濾料的使用壽命及更換濾袋的勞動成本、工作人員的勞動強度、運行費用低和維護成本等指標，水刺濾料是一種性價比很高的濾料。

5 運行情況

5.1 污染物排放濃度監(jiān)測

江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心等單位2007年11月對該項目的3臺除塵器進行了環(huán)保監(jiān)測，其煙氣排放完全達到國家標準要求，且達到了歐盟和日本的排放標準（見表3）。

表3 污染物排放標準及監(jiān)測值

5.2 運行兩年后對濾料的測試

2007年12月對該項目的濾料進行例行測試，從中抽出兩條送到東北大學濾料監(jiān)測中心進行檢測。測試結果見表4。

6 結語

該垃圾焚燒發(fā)電廠采用新型水刺濾料2年多連續(xù)運行，說明此種濾料具有良好的技術性能和經(jīng)濟性能，雖然一次性投資成本比其它濾料高，但綜合來看，新型濾料具有很高的性價比。新型濾料憑借其高超的捕集性能、耐久性能以及優(yōu)越的經(jīng)濟性，在眾多的工業(yè)領域發(fā)揮出高水準性能，隨著人們環(huán)保意識的提高和經(jīng)濟的發(fā)展，新型濾料逐漸會被社會認可。

表4 運行兩年后的濾料檢測結果

[1]易碧丹.晉江垃圾焚燒發(fā)電綜合處理廠工程實例[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2006 （2）：22-24.

[2]周立榮.垃圾焚燒發(fā)電廠袋式除塵器濾料的選擇[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2006 （10）：35-38.

[3]胡玉鋒.如何科學地選擇帶式除塵濾料[J].非織造布，2005（6）：15-17．

[4]孫宏.戈爾superflex“焚燒王”技術[J].建筑設備設施與技術，5（4）：32-33．

Application of Filter Materials of Spunlaced Felt in Flue Gas Treatment of Garbage Incineration

GUO Chong

X701

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1006-5377（2012）05-0038-04