(中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會,北京 100037)
國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出“研發(fā)推廣重點行業(yè)煙氣脫硝、汽車尾氣高效催化轉(zhuǎn)化及工業(yè)有機廢氣治理等技術(shù)與裝備,示范推廣非電行業(yè)煙氣脫硫技術(shù)與裝備,改造提升現(xiàn)有燃煤電廠、大中型工業(yè)鍋爐窯爐煙氣脫硫技術(shù)與裝備,加快先進袋式除塵器技術(shù)及細微粉塵控制技術(shù)的示范應(yīng)用”;國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃重點工作部門分工方案的通知》(國辦函〔2012〕147號)明確:“實施多種大氣污染物綜合控制。深化顆粒物污染控制。加強工業(yè)煙粉塵控制,推進燃煤電廠、水泥廠除塵設(shè)施改造,鋼鐵行業(yè)現(xiàn)役燒結(jié)(球團)設(shè)備要全部采用高效除塵器,加強工藝過程除塵設(shè)施建設(shè)。20蒸噸(含)以上的燃煤鍋爐要安裝高效除塵器,鼓勵其他中小型燃煤工業(yè)鍋爐使用低灰分煤或清潔能源”。
國家發(fā)改委發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》中已列入了“大風(fēng)量低阻長袋脈沖袋式除塵設(shè)備、高性能袋式除塵濾料及纖維、高溫長袋脈沖袋式除塵設(shè)備、高爐煤氣凈化回收成套設(shè)備、工業(yè)爐窯袋式除塵裝置、脈沖袋式除塵裝置、燒結(jié)機尾煙氣長袋低壓脈沖袋式除塵器”。
除此之外,國家還出臺了“十二五”期間有關(guān)節(jié)能減排的一系列政策法規(guī),如工業(yè)和信息化部的《關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》等,環(huán)保部等三部委出臺的《生活垃圾處理技術(shù)指南》中要求垃圾焚燒廠須嚴(yán)控二英,對于垃圾焚燒廠尾氣處理設(shè)施嚴(yán)格規(guī)定:“煙氣凈化系統(tǒng)必須設(shè)置袋式除塵器,去除焚燒煙氣中的粉塵污染物。酸性污染物包括氯化氫、氟化氫、硫氧化物、氮氧化物等,應(yīng)選用干法、半干法、濕法或其組合處理工藝對其進行去除。應(yīng)優(yōu)先考慮通過生活垃圾焚燒過程的燃燒控制,抑制氮氧化物的產(chǎn)生,并宜設(shè)置脫氮氧化物系統(tǒng)或預(yù)留該系統(tǒng)安裝位置”。2012年有關(guān)部門還修訂并實施了一大批污染物排放標(biāo)準(zhǔn),如《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已完成修訂;熱力設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備的顆粒物排放要求均有很大提高;新修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223)提出了從2012年1月1日起對新建、改建和擴建鍋爐機組執(zhí)行30mg/Nm3煙塵排放限值等,國家出臺的這些涉及國計民生的政策法規(guī)對袋式除塵行業(yè)未來幾年的發(fā)展都將起到積極的作用。
我國城市生活垃圾焚燒處理業(yè)發(fā)展較快,但總體運行的規(guī)模還不足全部量的10%,發(fā)展空間廣闊?!丁笆濉比珖擎?zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》中提出,垃圾發(fā)電處理規(guī)模需要從2010年底的8.96噸/日上升至2015年末約30.7萬噸/日,年增長率達到28%。根據(jù)各地的生活垃圾處理設(shè)施需求規(guī)劃,“十二五”期間,生活垃圾焚燒處理能力達到17.5萬噸/日,其中在建焚燒處理能力6.7萬噸/日,擴建焚燒處理能力0.9萬噸/日,規(guī)劃新建焚燒處理能力10萬噸/日。該規(guī)劃提出后,城市垃圾焚燒處理市場開始升溫,國家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價格政策的通知》(發(fā)改價格〔2012〕801號文)規(guī)定,以生活垃圾為原料的垃圾焚燒發(fā)電項目,均先按其入廠垃圾處理量折算成上網(wǎng)電量進行結(jié)算,每噸生活垃圾折算上網(wǎng)電量暫定為280千瓦時,明確全國垃圾發(fā)電按處理量折算發(fā)電量統(tǒng)一執(zhí)行每度0.65元的標(biāo)桿電價。這更激起了垃圾焚燒行業(yè)市場的熱情,同時帶動了為垃圾焚燒行業(yè)配套的袋式除塵設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)纖維濾料生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。
2012年12月5日,由環(huán)保部會同國家發(fā)改委、財政部制定、發(fā)布了我國首部大氣污染防治國家級規(guī)劃《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》,該規(guī)劃對當(dāng)前我國大氣環(huán)境形勢評價為:在傳統(tǒng)煤煙型污染尚未得到控制的情況下,以臭氧、細顆粒物(PM2.5)和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出,區(qū)域內(nèi)空氣重污染現(xiàn)象大范圍同時出現(xiàn)的頻次日益增多。該規(guī)劃提供的數(shù)據(jù)表明了大氣污染對社會所造成的影響,以及大氣污染防治任務(wù)之艱巨,足以引起國人的高度關(guān)注。我國大氣污染物排放量巨大,2010年二氧化硫、氮氧化物排放總量分別為2267.8萬噸、2273.6萬噸,位居世界第一,煙粉塵排放量為1446.1萬噸,均遠超出了環(huán)境承載能力。占全國14%國土面積的京津冀、長三角、珠三角地區(qū),以及遼寧中部、山東、武漢及其周邊、長株潭、成渝、海峽西岸、山西中北部、陜西關(guān)中、甘寧、新疆烏魯木齊城市群等13個重點區(qū)域產(chǎn)生了71%的經(jīng)濟總量,消費了52%的煤炭,排放了48%的二氧化硫、51%的氮氧化物、42%的煙粉塵和約50%的揮發(fā)性有機物,單位面積污染物排放強度是全國平均水平的2.9至3.6倍?,F(xiàn)有污染控制力度難以滿足人民群眾對改善環(huán)境空氣質(zhì)量的迫切要求。為切實改善大氣環(huán)境質(zhì)量,必須采取更加嚴(yán)格的污染控制措施,在消化巨大新增量的基礎(chǔ)上,大幅削減污染物排放總量,污染防治任務(wù)十分艱巨。
《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,應(yīng)對氣候變化,迫切需要水泥工業(yè)加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,大力推進節(jié)能減排,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟……嚴(yán)格控制粉塵排放,推廣使用袋式除塵器;工信部要求,“十二五”末,全國水泥顆粒物排放在2009年基礎(chǔ)上再降低50%,明確2012~2015年現(xiàn)有水泥窯電除塵器改為袋式除塵器(低壓脈沖除塵器),要治理的“老帳”還不少。但是隨時著經(jīng)濟發(fā)展還會產(chǎn)生“新帳”。據(jù)該《規(guī)劃》預(yù)測,到2015年重點區(qū)域GDP將增長50%以上,煤炭消費總量將增長30%以上,汽車(含低速汽車)保有量將增長50%。按照目前的污染控制力度,將新增二氧化硫、氮氧化物、工業(yè)煙粉塵、揮發(fā)性有機物排放量分別為160萬噸、250萬噸、100萬噸和220萬噸,占2010年排放量的15%、22%、17%和20%。即各種污染大氣的排放量還將在2010年的基礎(chǔ)上增加1/6~1/5。因此,必須要采取雙管齊下,對現(xiàn)有“污染”加大治理力度,而有新增“污染”則必須相應(yīng)加倍償還“老債”才行。
針對大氣環(huán)境管理模式滯后的管理方式難以適應(yīng)區(qū)域大氣污染防治要求及污染控制對象相對單一的狀況,《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》還提出了一系列新措施:實施分區(qū)分類管理,嚴(yán)格環(huán)境準(zhǔn)入、嚴(yán)格控制高耗能、高污染項目建設(shè)、加大落后產(chǎn)能淘汰,其中首次明確(重點區(qū)域)淘汰全部水泥立窯、改善煤炭質(zhì)量,推進煤炭潔凈高效利用、控制區(qū)域煤炭消費總量,擴大高污染燃料禁燃區(qū)、嚴(yán)格控制污染物新增排放量,實施特別排放限值、優(yōu)化工業(yè)布局、加強能源清潔利用、開展非道路移動源污染防治加強揚塵控制、深化面源污染管理,推進堆場揚塵綜合治理、創(chuàng)新區(qū)域管理機制,提升聯(lián)防聯(lián)控管理能力、建立重大項目環(huán)境影響評價會商機制、限制高耗能、高排放產(chǎn)品出口、全面推行排污許可證制度、實施重點行業(yè)環(huán)保核查制度、實施環(huán)境信息公開制度、重點污染源全部建成在線監(jiān)控裝置,并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)等舉措。該規(guī)劃還下達了重點區(qū)域在規(guī)劃期內(nèi)應(yīng)完成一大批重點工程項目的名單,其中水泥行業(yè)氮氧化物治理項目涉及204條熟料生產(chǎn)線、水泥窯除塵設(shè)施改造項目涉及181條水泥窯生產(chǎn)線。
據(jù)環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院的《國家“十二五”環(huán)保產(chǎn)業(yè)預(yù)測及其政策分析》報告初步估算,“十二五”期間環(huán)保投資需求約為3.1萬億元,即年均環(huán)保投資達到6200億元左右,“十二五”期間環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值4.92萬億元,在未來一段時期內(nèi),我國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)仍將保持年均15%~20%的增長速度,我國將成為世界最大的環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場之一。
中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會關(guān)于《“十二五”期間環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》明確袋式除塵行業(yè)“進一步開發(fā)和拓展袋式除塵器的應(yīng)用領(lǐng)域,提高袋式除塵器在不同應(yīng)用領(lǐng)域運行和維護的技術(shù)水平;利用計算機模擬設(shè)計開發(fā)低阻、高效、合理氣流分布、安全性能高和快裝化大型主機設(shè)備;開發(fā)小于PM10和研究PM2.5超細粉塵去除技術(shù)。重點實現(xiàn)高強度及耐高溫、耐高濕、耐腐蝕纖維的國產(chǎn)化,支持國產(chǎn)聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、芳綸纖維的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用;推廣國產(chǎn)高效、低阻、長壽命濾料的生產(chǎn)和應(yīng)用,提高改性玻纖和復(fù)合濾料的技術(shù)性能,提升濾袋縫制技術(shù)水平,研究失效濾袋的回收和綜合利用技術(shù)。研究開發(fā)高效清灰技術(shù)、大口徑脈沖閥、無膜片高壓低能耗脈沖閥,推廣袋式除塵器智能化控制系統(tǒng)”。
綜上所述,國家產(chǎn)業(yè)和環(huán)保政策必將積極推進袋式除塵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,袋式除塵器將在未來幾年得到更加廣泛的應(yīng)用。
總體來說,雖然2012年環(huán)保行業(yè)有諸多利好政策出臺,但從相關(guān)企業(yè)業(yè)績冷暖不一的情況來看,由于產(chǎn)業(yè)政策落實的時間問題,袋式除塵行業(yè)仍舊未能充分享用到實質(zhì)利好。
環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為典型的政策驅(qū)動型行業(yè),政策的風(fēng)吹草動都將影響其發(fā)展步伐。袋式除塵行業(yè)的發(fā)展取決于國家環(huán)保要求的提高和新興行業(yè)發(fā)展帶來的機遇。根據(jù)統(tǒng)計分析,2012年是袋式除塵行業(yè)非常困難的一年。由于電力、鋼鐵、水泥、電解鋁等多個行業(yè)的產(chǎn)能過剩和行業(yè)的整體效益下滑,導(dǎo)致為這些行業(yè)配套服務(wù)的袋式除塵裝備的需求量也大幅下降,尤其是濾料、濾材中的低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩突出。由于國家的宏觀調(diào)控,2012年行業(yè)中的大部分企業(yè)都遇到資金回籠困難,產(chǎn)能提高,效益卻明顯下降的問題,有些企業(yè)降幅較大,“增產(chǎn)不增收”是袋式除塵行業(yè)2012年的普遍情況。從最近幾年情況分析,袋式除塵行業(yè)主要業(yè)績還是集中在幾家規(guī)模較大的企業(yè),主機、濾料和配件均是如此。由于這幾年行業(yè)重視了對纖維濾料等基礎(chǔ)工業(yè)的扶持和培育,2012年國產(chǎn)芳綸、聚酰亞胺、PPS、PTFE和改性玻纖的用量增幅較大,基本取代進口纖維,性能均可達到生產(chǎn)濾料的要求,進口纖維的價格已經(jīng)大幅下降,為整個行業(yè)帶來一定效益。
1.2.1 袋式除塵行業(yè)經(jīng)營狀況分析
根據(jù)2012年度袋式除塵行業(yè)注冊的會員單位報送的產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù),全行業(yè)總產(chǎn)值為146.74億元,利潤13.36億元,利潤率9.1%??偖a(chǎn)值減少19.17億元,利潤率比2011年降低了2.06%,主要是產(chǎn)能過剩、競爭過于激烈造成的。其中出口銷售3.27億美元,與2011年基本持平,主要由一些骨干企業(yè)完成,或隨各行業(yè)工藝設(shè)備和生產(chǎn)線總包工程配套。
主機生產(chǎn)企業(yè)和工程總包產(chǎn)值103.48億元,利潤8.5億元,利潤率8.21%。產(chǎn)值比2011年減少了16.24億元,利潤減少了3.06億元,利潤率降低了1.45%,有的企業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)虧損。
纖維、濾料生產(chǎn)企業(yè)和配件總產(chǎn)值為43.26億元,比2011年減少2.93億元,減少6.34%。利潤4.86億元,比2011年減少2.09億元,利潤率10.52%。國產(chǎn)PPS、PTFE、芳綸以及聚酰亞胺纖維的供應(yīng)基本滿足國內(nèi)需求,價格下降明顯,對濾料生產(chǎn)企業(yè)的利潤影響較大。
1.2.2 袋式除塵行業(yè)成本及盈利能力分析
據(jù)統(tǒng)計調(diào)查,2012年下半年,行業(yè)中的大多數(shù)企業(yè)都面臨資金緊張問題,貨款回籠存在諸多困難。很多企業(yè)感到極大的壓力,其困難程度自歐債危機以來所未有。國家收緊銀根,對行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展影響很大,尤其對一些急需技術(shù)改造、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型企業(yè)來說,困難更大。幾家上市公司在資金方面情況相對要好很多,因此應(yīng)鼓勵有實力的企業(yè)上市融資,走資本市場道路,也鼓勵上市企業(yè)并購重組,提高企業(yè)的集中度。
2012年,效益較好的袋式除塵生產(chǎn)企業(yè)主要為:為國內(nèi)外大型新型干法水泥窯尾、窯頭配套的袋式除塵生產(chǎn)企業(yè)(含主機、濾料);為垃圾焚燒行業(yè)配套生產(chǎn)的企業(yè)(含主機、濾料);為電站鍋爐煙氣除塵和高爐煤氣除塵配套的企業(yè);能夠生產(chǎn)并取代進口的高端過濾材料生產(chǎn)企業(yè);以工程設(shè)計轉(zhuǎn)為工程總承包和運營服務(wù),提供一條龍服務(wù)的企業(yè)。這些企業(yè)的研發(fā)能力強,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有技術(shù)、有特色的產(chǎn)品和工程總成能力。還有些效益較好的企業(yè),多是在業(yè)內(nèi)知名度高的企業(yè),或是產(chǎn)品質(zhì)量好、管理優(yōu)秀的企業(yè)。
國內(nèi)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域的袋式除塵技術(shù)和工程應(yīng)用研究現(xiàn)已達到很高水平,尤其是我國大型水泥窯頭和窯尾袋式除塵技術(shù)、燃煤電廠鍋爐袋式除塵技術(shù)、大型高爐煤氣干法袋式除塵技術(shù),以及垃圾焚燒尾氣凈化用袋式除塵技術(shù)都能達到國際先進或領(lǐng)先水平,袋式除塵設(shè)備的纖維、濾料、配件和自動控制的技術(shù)水平都得到了長足發(fā)展,耐高溫、耐腐蝕特種纖維的研究、開發(fā)、生產(chǎn)等方面均有突破,高端纖維的國產(chǎn)化帶動了國產(chǎn)高端濾料的發(fā)展。
1.3.1 袋式除塵技術(shù)是節(jié)能減排的主力軍
改革開放以來,粗放型的經(jīng)濟高速增長方式伴隨著大量的環(huán)境破壞和環(huán)境污染問題,主要污染物排放量遠遠超過環(huán)境容量,環(huán)境污染嚴(yán)重。發(fā)達國家上百年工業(yè)化過程中分階段出現(xiàn)的環(huán)境問題,在我國已經(jīng)集中顯現(xiàn),我國已進入污染事故多發(fā)期和矛盾凸顯期。2012年以來全國性的灰霾天氣越來越頻繁,大氣污染越來越嚴(yán)重。國務(wù)院印發(fā)的《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》提出將“切實解決突出環(huán)境問題”作為一項重要任務(wù),以解決空氣污染等損害群眾健康的突出環(huán)境問題為重點,加強大氣污染等綜合治理,明顯改善環(huán)境質(zhì)量。伴隨著國家節(jié)能減排環(huán)保政策的進一步趨緊以及新興行業(yè)發(fā)展的機遇,在一定程度上凸顯了作為重要減排環(huán)保產(chǎn)業(yè)的袋式除塵行業(yè)的地位,袋式除塵器在各工業(yè)領(lǐng)域和能源領(lǐng)域的應(yīng)用范圍在進一步擴大,在我國的節(jié)能減排工作中,袋式除塵技術(shù)已經(jīng)起到并將進一步發(fā)揮舉足輕重的作用。
1.3.2 大幅度削減煙塵和粉塵排放
在各產(chǎn)生粉塵或煙塵的行業(yè)中,凡采用袋式除塵技術(shù)的除塵系統(tǒng),其固體顆粒物排放濃度遠遠低于其他除塵技術(shù)。目前國內(nèi)袋式除塵器的粉塵排放濃度普遍穩(wěn)定在30mg/Nm3以下;凈化燃煤鍋爐煙氣的袋式除塵系統(tǒng)大部分排塵濃度低于20mg/Nm3,凈化高爐煤氣和水煤氣的袋式除塵系統(tǒng)則低于5mg/Nm3;水泥行業(yè)的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)修訂,煙塵的排放限值已大幅度降低;用于垃圾焚燒發(fā)電廠的袋式除塵器,更實現(xiàn)了排塵濃度低于5mg/Nm3的業(yè)績。
袋式除塵技術(shù)作為微細粒子高效捕集的手段,有力地支持了國家更加嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。最近幾年,一些工業(yè)行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)多次修訂。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223),規(guī)定新建、改建和擴建鍋爐機組煙塵排放限值為30mg/Nm3。國家三部委要求垃圾焚燒廠必須嚴(yán)格控制二英排放,規(guī)定“煙氣凈化系統(tǒng)必須設(shè)置袋式除塵器,去除焚燒煙氣中的粉塵污染物”。水泥行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)再次修訂,粉塵排放限值將改為20~30mg/Nm3。鋼鐵行業(yè)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也將頒布,其中顆粒物排放限值低于30mg/Nm3。排放限值的進一步降低,將對固體顆粒物減排起到巨大的作用。
需要指出的是,袋式除塵器實現(xiàn)更低的顆粒物排放并不意味提高造價,只要嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計、制造、安裝和運行,就能獲得好的效果。
1.3.3 實現(xiàn)對微細粒子的控制
微細粒子(PM10、PM2.5)是危害人體健康和污染大氣環(huán)境的主要因素,減排PM2.5已經(jīng)成為國家的環(huán)保目標(biāo)。我國煤炭消費量占一次能源消費量的70%左右,是PM2.5超細粉塵污染大氣的重要因素之一。水泥行業(yè)、燃煤電站、鋼鐵冶金仍是目前我國三大PM2.5微細粒子排放的重污染行業(yè),特別是工業(yè)集中的華北等地區(qū)的PM2.5占到了整個空氣懸浮顆粒物重量的大半。與普通的粉塵相比,PM2.5超細顆粒由于粒徑小,其運動、捕集、附著、清灰、收集等方面都有特殊性,針對TSP大顆粒粉塵捕集的常規(guī)過濾材料和除塵技術(shù)難以適應(yīng)超細粒子,一些企業(yè)研發(fā)的PM2.5超細粒子高效捕集過濾材料,對粒徑PM2.5以下的超細粒子,有較高的捕集效率??梢哉f,目前只有袋式除塵技術(shù)才能夠有效控制PM2.5等微細粒子的排放。
1.3.4 高效去除有害氣體
袋式除塵器能夠高效去除有害氣體:電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵器實現(xiàn)的;含瀝青煙氣的最有效的凈化方法是以粉塵吸附并以袋式除塵器分離;煤礦開采、焚化爐一些特殊行業(yè)的煙塵排放也依靠袋式除塵器來解決。
試驗結(jié)果表明,在干法和半干法脫硫系統(tǒng)中,采用袋式除塵器可比其它除塵器提高脫硫效率約10個百分點。濾袋表面的粉塵層含有未反應(yīng)完全的脫硫劑,相當(dāng)于一個“反應(yīng)層”的作用。若濾袋表面粉塵層厚度2.0mm,過濾風(fēng)速為1m/min,則含塵氣流通過粉塵層的時間為0.12s,可顯著提高脫硫反應(yīng)的效率。
在垃圾焚燒煙氣凈化中,袋式除塵器起著無可替代的作用,垃圾焚燒尾氣中含有多種有害氣體,袋式除塵器“反應(yīng)層”的特性對垃圾焚燒煙氣中的HCl、SO2、重金屬等污染物的去除具有重要作用。垃圾焚燒尾氣中二英的凈化方法,是用吸附劑吸附再以袋式除塵器去除,且不會產(chǎn)生重新生成的問題。
1.3.5 在多種復(fù)雜條件下實現(xiàn)減排
袋式除塵器對各種煙塵和粉塵都有具有很好的捕集效果,不受粉塵成分及比電阻等特性的影響,對入口含塵濃度不敏感,在含塵濃度很高或很低的條件下,都能實現(xiàn)很低的粉塵排放。近年來袋除塵技術(shù)快速發(fā)展,在以下諸多不利條件下都能成功應(yīng)用和穩(wěn)定運行:
(1)煙氣高溫,在≤280℃下已普遍應(yīng)用。
(2)煙氣高濕,如軋鋼煙氣除塵、水泥行業(yè)原材料烘干機和聯(lián)合粉磨系統(tǒng)等尾氣凈化。
(3)高含塵濃度,水泥行業(yè)已將袋式除塵器做為主機設(shè)備,直接處理含塵濃度為1600 g/Nm3的含塵氣體,收集產(chǎn)品,并達標(biāo)排放;還可直接處理含塵濃度3萬g/Nm3的氣體(例如倉式泵輸粉),并達標(biāo)排放。
(4)高腐蝕性,例如垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化,煙氣中含HCl、HF等腐蝕性氣體;燃煤鍋爐的煙氣除塵。
(5)煙氣含易燃、易爆粉塵或氣體,如高爐煤氣、炭黑生產(chǎn)、煤礦開采、煤磨除塵等。
(6)高負壓或高正壓除塵系統(tǒng),一些大型煤磨袋式收塵系統(tǒng)的負壓達到1.4萬~1.6萬Pa;大型高爐煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓可達0.3MPa;而某些水煤氣袋濾凈化系統(tǒng)的正壓更高達0.6M~4.0MPa。
1.3.6 新能源開發(fā)和節(jié)能工程的重要設(shè)備
在一些新能源開發(fā)和節(jié)能工程中,袋式除塵器作為重要設(shè)備提供了有力的支撐。
在“煤制油”的新能源開發(fā)項目中,作為煤粉的收集設(shè)備,袋式除塵器是不可缺少的。高爐煤氣余壓發(fā)電具有重大的節(jié)能價值,采用干法袋式除塵器凈化高爐煤氣比濕式凈化可增加發(fā)電量30%~40%,節(jié)水80%~90%,節(jié)省投資30%~40%,節(jié)省運行能耗70%~80%,煤氣的熱值大幅度提高,凈煤氣的含塵量更低、凈化效果更穩(wěn)定,環(huán)境經(jīng)濟效益十分顯著。占我國煤炭保有資源量12.69%的褐煤,需經(jīng)提質(zhì)處理后方可使用,而袋式除塵器是該提質(zhì)工藝中不可替代的設(shè)備。
我國袋式除塵技術(shù)最近幾年發(fā)展迅速,已能滿足各工業(yè)部門顆粒物控制的需求。
1.4.1 主機
目前,我國已經(jīng)掌握國際上常用的各類袋式除塵技術(shù),并形成很多不同型式、不同特點的多系列產(chǎn)品。袋式除塵設(shè)備迅速大型化,如用于鋼鐵、水泥、火電行業(yè)的袋式除塵設(shè)備,許多單機處理的煙氣量都超過100萬m3/h,過濾面積超過2萬m2,其中火電行業(yè)的袋式除塵器單機最大處理煙氣量超過300萬m3/h,過濾面積在4萬~5萬m2以上;國內(nèi)自行開發(fā)與大高爐配套的大型干法袋式除塵器規(guī)格為DN5200mm、DN6000mm及DN6500mm,單箱體過濾面積由原來DN4000mm的600m2左右,增加到現(xiàn)在的1100~1650m2,使得高爐容積從2000m3增至5500m3,但袋式除塵器箱體數(shù)量并不需增加,有利于除塵機組的氣流分布,降低故障點、提高運行的可靠性。這些設(shè)備的大型化已不僅是規(guī)模的簡單擴大,同時也注入了新的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),在袋式除塵器的氣流分布和氣流組織、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)備的制造、安裝要求和安全性等方面都有了顯著進步。
1.4.2 纖維和濾料
近幾年來,袋式除塵技術(shù)最顯著的進步是國產(chǎn)高溫纖維的研究開發(fā)。煙臺、上海和廣東幾家企業(yè)生產(chǎn)的芳綸纖維,產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品不相上下,已基本取代了進口產(chǎn)品,占據(jù)了國內(nèi)市場,并且批量出口。
幾家企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)PTFE(聚四氟乙烯)纖維的生產(chǎn)線都已相繼投產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品的差距不大,出口量不斷增大,國外的濾料企業(yè)已經(jīng)開始采購我國產(chǎn)纖維,使得進口纖維的價格大幅度下降。
對于燃煤鍋爐煙氣凈化所需的PPS(聚苯硫醚)濾料,我國的合成樹脂生產(chǎn)線和纖維生產(chǎn)線已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),促進了PPS纖維市場供應(yīng)環(huán)境的顯著改善。
濾料的加工、后處理技術(shù)也發(fā)展迅速,使濾料的性能更加優(yōu)良,能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的煙氣條件,延長濾袋的使用壽命。濾袋縫制技術(shù)和水平已同國外標(biāo)準(zhǔn)接軌,達到國際先進水平。
得益于濾袋材質(zhì)和加工技術(shù)的發(fā)展,以及袋式除塵技術(shù)其他方面的進步,國內(nèi)袋式除塵器的濾袋使用壽命已普遍達到4年以上,水泥行業(yè)有些窯頭窯尾袋式除塵器濾袋的使用壽命已達到6年以上。
1.4.3 自動控制技術(shù)
我國袋式除塵技術(shù)的自動控制技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)和應(yīng)用工作已歷時數(shù)十年,自可編程控制器(PLC)用于袋式除塵器的自動控制以來,經(jīng)過多年不斷改進和完善,已成為袋式除塵器在各種復(fù)雜環(huán)境下安全可靠運行的重要保障。
(1)控制功能不斷完善,可適應(yīng)各類袋式除塵技術(shù)擴大應(yīng)用所面臨的新需求。清灰控制有定時、定壓差、流量函數(shù)控制和手動控制幾種方式,還可對設(shè)備和系統(tǒng)的溫度、壓力、壓差、流量、粉塵排放等參數(shù)進行監(jiān)控,對除塵器和整個系統(tǒng)主要部件(例如噴吹裝置、停風(fēng)閥、卸灰閥、切換閥等)的工況進行監(jiān)視和故障報警。
(2)篩選出了適應(yīng)上述功能的先進、可靠、實用的傳感器件。
(3)接口電路和軟件程序不斷更新完善。
(4)從小型機發(fā)展到中型機,適應(yīng)大型袋式除塵系統(tǒng)的自控需求。
(5)與工控機、DCS系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用。
1.4.4 袋式除塵器的應(yīng)用技術(shù)
我國袋式除塵器應(yīng)用技術(shù)的水平有很大提高,袋式除塵器在我國各行業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在鋼鐵、有色冶金、建材、動力、化工、糧食加工行業(yè)和爐窯煙氣凈化中,遇到的各種復(fù)雜環(huán)境和不利因素都被克服,袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
我國高爐煤氣袋濾凈化在世界上率先實現(xiàn)全干法工藝,并普遍推廣應(yīng)用于大型高爐,凈煤氣含塵量低于5mg/Nm3,無論是應(yīng)用的數(shù)量,還是技術(shù)成熟度方面,都處于世界領(lǐng)先地位。
長期以來,新型干法水泥窯頭、窯尾煙氣除塵普遍采用電除塵器,近幾年新建的新型干法水泥窯則全部采用袋式除塵器。這兩年僅5000~12,000t/d規(guī)模的水泥窯就有數(shù)百條,工藝線全部采用袋式除塵器,煙塵排放濃度一般都低于20mg/m3,有的甚至在10mg/m3以下。
袋式除塵技術(shù)在燃煤電廠鍋爐煙氣除塵方面的應(yīng)用越來越多,濾袋平均使用壽命為3年左右,有的超過4年或更長。用于300MW機組的袋式除塵器已很普遍,與2×660MW機組配套的脫硫、脫硝除塵一體化的袋式除塵機組已經(jīng)投入運行。
2012年,我國袋式除塵技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在主機、濾料、自動控制的質(zhì)量和技術(shù)水平普遍提高,耐高溫、耐腐蝕特種纖維和復(fù)合濾料的研究、開發(fā)、生產(chǎn)等方面取得突破,高端纖維的國產(chǎn)化帶動了國產(chǎn)高端濾料的發(fā)展。PTFE纖維、PPS纖維、聚酰亞胺纖維和芳綸纖維的國產(chǎn)化,使原來進口濾料占據(jù)主要市場的垃圾焚燒尾氣凈化、燃煤電廠鍋爐、水泥窯尾窯頭、鋼鐵等行業(yè)的袋式除塵器使用國產(chǎn)濾料的比例越來越高,高端濾料的國產(chǎn)化率顯著提升。聚酰亞胺(PI)纖維的規(guī)?;a(chǎn)取得突破性進展,2012年已大批量生產(chǎn)和工業(yè)化試用。自主開發(fā)的玄武巖和玻纖改性纖維都取得較大發(fā)展。袋式除塵器對于煙氣的高溫、高濕、高濃度以及微細粉塵、吸濕性粉塵、磨琢性粉塵、易燃易爆粉塵有了更強的適應(yīng)性,在加強清灰、提高效率、降低消耗、減少故障、方便維修方面達到了更高的水平。
袋式除塵技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)袋式除塵器的設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化(如處理煙氣量200萬m3/h以上),以適應(yīng)大型燃煤鍋爐機組和鋼鐵、水泥窯尾的煙氣凈化。
(2)低阻、高效袋式除塵器結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,袋式除塵系統(tǒng)阻力長期在800Pa以下運行已經(jīng)很常見,適應(yīng)國家節(jié)能減排的要求。
(3)以合理清灰強度為特征的清灰技術(shù)的進步,滿足長濾袋清灰要求。
(4)開發(fā)出氣流分布技術(shù)和計算機數(shù)字模擬技術(shù),滿足大型袋式除塵器合理氣流分布、延長濾袋使用壽命的要求。
(5)特殊濾料所需PPS、PTFE、聚酰亞胺和芳綸國產(chǎn)纖維的開發(fā),滿足電廠、鋼廠、水泥廠和垃圾焚燒煙氣凈化的復(fù)雜工況對濾料的要求。
(6)超細(亞微米級)纖維的研發(fā),以提升對PM2.5的控制效果。
(7)脫酸加除塵的復(fù)合式袋式除塵器的研發(fā)和應(yīng)用,滿足干法脫酸除塵工藝的需求。
(8)脈沖閥性能和質(zhì)量的技術(shù)升級,適應(yīng)袋式除塵器高強度清灰和穩(wěn)定運行的要求。(9)PLC、DCS控制技術(shù)升級和模塊化產(chǎn)品,可分別滿足大型和中、小型除塵系統(tǒng)的控制要求。
中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會的成員單位絕大部分是民營企業(yè)。對民營企業(yè)來說,唯一的出路就是不斷創(chuàng)新,尋找新的領(lǐng)地??屏汁h(huán)保、安徽盛運和三維絲成功在A股上市融資,實現(xiàn)“走出去”的戰(zhàn)略, 發(fā)展中國家將是中國企業(yè)最先進軍的目標(biāo)。在實施“走出去”的戰(zhàn)略中,資金的供給相當(dāng)重要,因此,擴大投融資渠道,參與資本運作將成為眾多袋式除塵企業(yè)未來發(fā)展的重點方向,技術(shù)創(chuàng)新也成為這些企業(yè)面臨的頭等大事。
設(shè)備制造機械化水平顯著提高:不少企業(yè)的數(shù)控加工中心,采用數(shù)控激光切割制造花板,精度高、效率高、周邊光滑;半自動下料、采用自動或半自動焊接已被普遍應(yīng)用;所有的濾袋框架生產(chǎn)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精度。此外,濾袋框架的防腐水平也有了很大進步,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,采用特殊防腐技術(shù)也不鮮見。檢查整機的焊接質(zhì)量以及檢查濾袋的安裝質(zhì)量時,基本采用熒光粉檢漏方法,比通過煤油和人工方式的傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確、可靠且快速。
我國袋式除塵器設(shè)計和制造技術(shù)更加成熟,用于水泥、鋼鐵、垃圾焚燒等行業(yè)的除塵器出口到多個國家。袋式除塵裝備的出口意味著設(shè)計、制造、安裝、防腐、包裝等各個環(huán)節(jié),以及配套件的選購,都執(zhí)行更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),許多情況下執(zhí)行的都是發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)。
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(shè)備不可勝數(shù),向環(huán)境敏感地區(qū)和國外提供的裝備甚至達到了更高要求,也為國家制訂更加嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)提供了有力的技術(shù)支撐。袋式除塵設(shè)備的阻力大幅度降低,除某些場合和少數(shù)類型的設(shè)備外,通常袋式除塵器的設(shè)備阻力都控制在1200Pa以下,阻力低于800Pa的設(shè)備也屢見不鮮。濾袋使用壽命曾是令人心存疑慮的因素之一,但隨著濾袋壽命的不斷延長,有這種疑慮的人越來越少。有人擔(dān)心袋式除塵器維護檢修頻繁,但許多“電改袋”的結(jié)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。這得益于設(shè)備和配件質(zhì)量的提高,以及自控系統(tǒng)的進步、應(yīng)用技術(shù)的提高。
我國自行研制合成的聚苯硫醚(PPS)纖維獲得成功,已有數(shù)家廠商批量生產(chǎn),在燃煤電廠鍋爐煙氣凈化中的應(yīng)用取得了很好的效果,結(jié)束了我國PPS纖維完全依靠進口的局面。
近年來,我國已經(jīng)能夠規(guī)?;a(chǎn)聚酰亞胺(PI)纖維,其性能指標(biāo)基本達到國外產(chǎn)品的水平。研發(fā)企業(yè)還建立了生產(chǎn)基地,具備了從聚酰亞胺合成到最終制品的全程規(guī)?;a(chǎn)能力,產(chǎn)品已在除塵器上進行工業(yè)化試用。
PTFE纖維的性能和產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高,應(yīng)用越來越廣泛。包括垃圾焚燒煙氣凈化等許多領(lǐng)域,已成功應(yīng)用國產(chǎn)純PTFE針刺氈,濾袋壽命顯著延長。
國產(chǎn)濾料用芳綸纖維基本上占據(jù)了國內(nèi)市場。
超細玻纖的生產(chǎn)技術(shù)和性能也有了一定的進步。采用玻纖池窯拉絲的生產(chǎn)工藝、專用的浸潤劑、三段分區(qū)采信號同步控制的漏板溫控技術(shù),生產(chǎn)出的連續(xù)纖維直徑≤5μm,達到世界先進水平,廣泛用于高溫濾袋。
海島纖維、超細面層針刺氈或梯度結(jié)構(gòu)針刺氈的用量增加。該種濾料捕塵效率高,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。
國內(nèi)自主研發(fā)的覆膜高精濾料,由纖度為0.08旦的超細纖維針刺制成,并進行了特殊的后處理,與纖度2.2旦的普通纖維制成的針剌氈相比,具有更細、更加均勻的孔隙,有更高的孔隙率,對微細粒子的捕集效果與覆膜濾料相當(dāng)。國產(chǎn)PTFE的成膜和覆膜技術(shù)有了很大提高,很多企業(yè)擁有熱熔覆膜的工藝和裝備,覆膜濾料的質(zhì)量更加接近國外先進產(chǎn)品。值得一提的是,對覆膜濾料優(yōu)點和缺點的認識更加深刻,選用更趨于理性,更多遵循“揚長避短”的原則進行。
兩種或更多種纖維混合制成的針刺氈品種增加,應(yīng)用到包括高爐煤氣在內(nèi)的多個行業(yè)。這種組成可使不同纖維發(fā)揮其優(yōu)點,彌補各自的不足,從而提高濾料的性能。
突破兩種不同纖維紡織性能不協(xié)調(diào)的困難,成功地將PTFE纖維紗和玻璃纖維紗并捻織造的混合纖維織布濾料,彌補了玻璃纖維不耐折、不耐磨的缺陷,在水泥行業(yè)窯頭、窯尾和垃圾焚燒尾氣處理中的應(yīng)用越來越多。
行業(yè)內(nèi)數(shù)家企業(yè)已擁有世界一流的針刺氈和水刺氈生產(chǎn)線。水刺工藝是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(xiàn)表面過濾,降低排放濃度。水刺工藝可避免對纖維的機械損傷,有利于提高產(chǎn)品強度,延長壽命,并可減少纖維用量,有利于降低濾料成本。
濾袋生產(chǎn)普遍采用三針機縫制,多家企業(yè)裝備了自動縫制生產(chǎn)線,擁有熱熔合設(shè)備的廠家也不在少數(shù)。越來越多的企業(yè)學(xué)習(xí)發(fā)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(chǎn)過程,濾袋質(zhì)量全面提高。
一種被稱為“滑動閥片脈沖閥”的新型脈沖閥研制成功。采用金屬和高分子材料制成的滑動閥片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠膜片,從而提高了脈沖閥工作的可靠性。這種脈沖閥具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán),試驗室試驗和現(xiàn)場應(yīng)用都證明,除了使用壽命長和工作可靠之外,其開度大于膜片閥,因而噴吹強度提高。該閥還具有體積較小的優(yōu)點,其4英寸閥的安裝尺寸與3英寸膜片閥相同。
為了提高脈沖閥的質(zhì)量,多家廠商積極改進膜片的原料、配方和生產(chǎn)工藝,膜片的壽命顯著延長,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(yōu)化加工裝備和制造工藝,鋁鑄件的制作已普遍采用壓鑄和數(shù)控機床等工裝完成。對成品和半成品加強了質(zhì)量檢驗,檢驗率達到100%。多年的努力得到回報,我國脈沖閥的整體以及膜片的壽命已經(jīng)不亞于國外產(chǎn)品,并出口到多個國家。
歷經(jīng)多年的努力,袋式除塵技術(shù)終于在本世紀(jì)初成功應(yīng)用于燃煤電廠鍋爐的煙氣凈化。袋式除塵技術(shù)在火電行業(yè)的應(yīng)用平均以每年數(shù)百萬千瓦的速度增加,最大應(yīng)用到660MW機組。此外,一大批自備電廠和工業(yè)鍋爐也應(yīng)用袋式除塵技術(shù),并獲得良好效果。
目前應(yīng)用的袋式除塵設(shè)備主要有以下型式:長袋低壓脈沖袋式除塵器,以圓袋、固定管行列噴吹區(qū)別于其他型式,例如直通均流袋式除塵器;回轉(zhuǎn)噴吹脈沖袋式除塵器,以扁袋、噴吹管在回轉(zhuǎn)過程中噴吹為顯著特征;電袋復(fù)合除塵器等。
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(zhì)、爐型、煙塵特性等條件的不同,有關(guān)企業(yè)推出多種結(jié)構(gòu)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(yù)涂灰措施,對干凈的濾袋預(yù)先涂覆適量的粉煤灰。
可靠而完備的自控系統(tǒng)是袋式除塵系統(tǒng)安全運行的重要保證。合理的清灰制度和噴吹順序、嚴(yán)密的溫度監(jiān)控、對主要部件和附屬設(shè)備工況的監(jiān)視、異常情況報警、與DCS等上位機通暢的信號傳輸?shù)鹊龋亲钥叵到y(tǒng)不可或缺的內(nèi)容。
袋式除塵技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣凈化中的應(yīng)用,使這一領(lǐng)域的除塵技術(shù)多樣化,促進了不同除塵技術(shù)互相競爭、互相學(xué)習(xí)、快速發(fā)展,推動了技術(shù)進步,加快了電廠節(jié)能減排的步伐。
本世紀(jì)初期,袋式除塵技術(shù)開始用于水泥窯尾煙氣凈化。隨后5000t/d以上規(guī)模的新型干法生產(chǎn)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(shè)備阻力在數(shù)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(shè)備阻力降低約30%。
最近幾年,水泥行業(yè)新建4000t/d、5000t/d、1萬t/d和1.2萬t/d規(guī)模生產(chǎn)線窯頭和窯尾幾乎都采用袋式除塵器,全工藝線采用袋式除塵器已成為設(shè)計趨勢,單機處理風(fēng)量從幾十萬m3/h到幾百萬m3/h。與電除塵器相比,由于袋式除塵技術(shù)具有粉塵排放濃度低、節(jié)水、可回收熱能等優(yōu)點,有力地推動水泥行業(yè)的節(jié)能降耗,因而水泥行業(yè)已規(guī)劃到2015年將所有在役電除塵器改造為袋式除塵器。用于水泥窯頭和窯尾煙氣凈化袋式除塵器的技術(shù)要點有:
(1)合理的氣流分布,避免濾袋被含塵氣流沖刷,降低設(shè)備阻力;
(2)選用高性能、低阻力過濾材料,包括聚酰亞胺針刺氈在內(nèi)的濾袋已被廣泛采用;
(3)采用高強度清灰方式和高品質(zhì)脈沖閥,以及合理而可靠的自動控制系統(tǒng);
(4)智能化的清灰和卸灰控制,用以保證和穩(wěn)定袋式除塵器阻力;
(5)優(yōu)化了除塵器本體設(shè)計。
袋式除塵技術(shù)的廣泛應(yīng)用,有力支持了水泥行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化,新建水泥廠粉塵排放限值為30mg/Nm3,粉塵排放限值或進一步降低,很多地區(qū)對水泥行業(yè)的顆粒物排放限值已經(jīng)降低至10mg/Nm3。
繼袋式除塵技術(shù)在大型高爐除塵獲得成功后,一大批高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)相繼建成投產(chǎn)。首鋼、武鋼、太鋼、寶鋼、萊鋼、包鋼、通鋼、承鋼、韶鋼等企業(yè)通過新建或改造,已實現(xiàn)高爐煤氣袋式除塵。據(jù)不完全統(tǒng)計,全國已有超過100座高爐采用干法袋式除塵技術(shù),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。
我國的高爐煤氣干法袋濾除塵技術(shù)有以下特點∶
(1)全干式:日本等國的高爐煤氣濾袋除塵曾經(jīng)處于世界前列,但目前仍并存濕式除塵系統(tǒng),我國新建的高爐袋除塵系統(tǒng)則為全干式,已取消濕法系統(tǒng)。
(2)強力清灰:除早期建設(shè)的少數(shù)系統(tǒng)外,都采用以氮氣為氣源的脈沖噴吹清灰技術(shù)。這從根本上克服了反吹清灰固有的清灰效果差、能耗高等弊端。
(3)多種濾料:經(jīng)過長期的實踐和改進,已選擇出對高爐煤氣有良好適應(yīng)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(fù)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(zhì)。若以煤氣為介質(zhì),氣、固分離后凈煤氣返回低壓管網(wǎng)回收。大灰倉的粉塵以負壓吸送方式進入罐車外運。
高爐煤氣袋濾袋除塵的優(yōu)點有:
(1)除塵效果好,凈煤氣含塵量低于5mg/Nm3;
(2)凈煤氣溫度提高,且含水量減少,使煤氣熱值增加,從而顯著提高鼓風(fēng)溫度和生鐵產(chǎn)量;
(3)能充分回收煤氣的能量,余壓發(fā)電量提高30%~50%;
(4)杜絕了煤氣洗滌廢水的產(chǎn)生,避免了污水和污泥處理;
(5)與濕法相比,干法節(jié)地40%~50%,節(jié)水80%~90%,節(jié)省投資30%~40%,節(jié)省運行能耗70%~80%。
在鋼鐵生產(chǎn)的其他工序,袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用比例達到95%。燒結(jié)機尾煙氣除塵曾長期為電除塵器所壟斷,不能滿足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),最近幾年開始轉(zhuǎn)向袋式除塵技術(shù),小型和大型燒結(jié)機都有成功應(yīng)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(fēng)速1.1m/min,粉塵排放濃度≤30mg/Nm3,設(shè)備阻力≤700Pa。有些企業(yè)已經(jīng)在研究開發(fā)轉(zhuǎn)爐煤氣袋式除塵技術(shù)。
生活垃圾焚燒煙氣除塵具有以下難點:
(2)煙氣含濕量大,露點溫度高。我國某些垃圾焚燒廠的煙氣含濕量最高達到60%,甚至更高。露點溫度超過140℃,極易導(dǎo)致除塵系統(tǒng)的腐蝕和堵塞。
(3)煙氣的高溫和低溫交互出現(xiàn)。
(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(zhì),容易堵塞濾袋、灰斗和管道。
(5)煙塵顆粒細,密度小,給清灰和卸灰?guī)砝щy。
(6)腐蝕性較強,對設(shè)備的防腐措施提出了較高要求。
最近10年中,袋式除塵器技術(shù)已經(jīng)較好地適應(yīng)了垃圾焚燒煙塵條件,成功克服了上述難點。一些系統(tǒng)的顆粒物排放濃度為2.3~4.0mg/Nm3,二英排放濃度為0.018~0.040ngTEQ/Nm3,設(shè)備阻力穩(wěn)定在1300~1800Pa范圍內(nèi),濾袋壽命可達3年以上。
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(yán)格的脫水除油處理。
根據(jù)煙塵特性,濾料有多種選擇。通常有PTFE、玻纖和玻纖+PTFE混紡濾料等。由于國產(chǎn)PTFE纖維質(zhì)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制作,對箱體和管道以及附屬設(shè)備進行了嚴(yán)格的保溫。加強溫度和阻力監(jiān)控,加強對除塵器重要部件的工況監(jiān)視,保證袋式除塵器正常工作。
袋式除塵技術(shù)的研究主要集中在清灰和濾料,許多企業(yè)已不滿足對袋除塵技術(shù)的一般了解,多種試驗裝置的建立,是深化對袋除塵技術(shù)認識的途徑之一。以前僅在少數(shù)院校才有的試驗裝置,現(xiàn)在被許多生產(chǎn)企業(yè)重視和建設(shè)。據(jù)不完全統(tǒng)計,有以下類型的試驗裝置。
2.7.1 噴吹裝置試驗臺
多家主機生產(chǎn)企業(yè)建立了這類試驗臺??蛇M行:脈沖閥優(yōu)選試驗;超過8~12m長濾袋清灰效果試驗;大于4英寸脈沖閥為20條以上濾袋清灰的試驗;清灰氣流沿噴吹管和沿濾袋分布規(guī)律的試驗;脈沖閥與濾袋合理匹配的試驗等等。
2.7.2 脈沖閥性能試驗臺
試驗臺設(shè)有標(biāo)靶,并在標(biāo)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(biāo)靶,以比較不同結(jié)構(gòu)、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(guān)鍵數(shù)據(jù)。該試驗臺可比較脈沖閥產(chǎn)品的性能,也可進行新脈沖閥的研制和試驗。
2.7.3 脈沖閥膜片破壞性試驗臺
可以同時對多個不同尺寸和結(jié)構(gòu)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?zāi)て膶嶋H使用壽命。
2.7.4 脈沖閥流量系數(shù)試驗臺
以羅茨風(fēng)機為動力,在連續(xù)穩(wěn)定流條件下測試脈沖閥的流量系數(shù)。可進行壓力0.1MPa以下的試驗。
2.7.5 袋式除塵試驗臺
相當(dāng)于袋式除塵器試驗?zāi)P?,可模擬某些運行條件,進行除塵效果、設(shè)備阻力、清灰周期等參數(shù)的試驗,以確定除塵器的合理結(jié)構(gòu)、主要部件等。
2.7.6 濾料動態(tài)過濾性能試驗臺
利用一定規(guī)格的試驗粉塵,在規(guī)定的過濾風(fēng)速下,經(jīng)一定次數(shù)的容塵、清灰,測定濾料的動態(tài)濾塵性能和濾料的殘余阻力,與VDI對標(biāo)接軌。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有公司在VDI試驗臺上進行PM10和PM2.5去除效率的測試研究。
2.7.7 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(jié)構(gòu)、尺寸和風(fēng)速。
針對袋式除塵器濾袋的兩種失效現(xiàn)象,推出了相應(yīng)的處理技術(shù)。
2.8.1 糊袋處理
解決糊袋問題的設(shè)備是移動清灰儀及配套的現(xiàn)場測試設(shè)備。清灰操作在現(xiàn)場進行,清除濾袋表面的粉塵結(jié)塊,降低阻力,從而使濾袋恢復(fù)使用功能,并降低用戶的運行成本。
這種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??諌簷C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(yán),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。
2.8.2 “灌腸”濾袋處理
利用射流氣動原理,將出現(xiàn)“灌腸”濾袋內(nèi)部的粉塵清理出來,使其恢復(fù)工作能力,從而減少報廢的濾袋數(shù)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(shè)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(jù)濾袋的尺寸和積累粉塵的情況,吸灰槍的動力強度可以調(diào)節(jié)。
隨著袋式除塵器在各行業(yè)的大量推廣應(yīng)用,每年更換下來各種材質(zhì)的廢棄濾袋也不斷增加,有研究機構(gòu)已經(jīng)在分行業(yè)研究這些廢棄物的處理和回收利用。這些廢棄物的妥善處理是袋式除塵行業(yè)要盡快解決的問題。
綜上所述,經(jīng)過袋式除塵行業(yè)幾代專家和工程技術(shù)人員的不懈努力,最近十年我國袋式除塵器的設(shè)計、制造、控制、濾料和配件技術(shù)都取得顯著的進步,但仍然還有很多工作要做,還需要繼續(xù)努力。
袋式除塵器廣泛應(yīng)用于冶金、有色、電力、機械、建材、化工、輕工、糧食加工等諸多行業(yè)。根據(jù)這幾年的統(tǒng)計分析,預(yù)計到“十二五”末,我國袋式除塵器行業(yè)的總產(chǎn)值可達到250億元,各種濾料達到1億m2(見下圖)。
“十二五”期間袋式除塵器總產(chǎn)值預(yù)測示意圖
國務(wù)院批轉(zhuǎn)發(fā)改委、工信部等十部門《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》中,針對鋼鐵行業(yè)特別提出“重點支持有條件的大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展百萬千瓦火電及核電用特厚板和高壓鍋爐管、25萬千伏安以上變壓器用高磁感低鐵損取向硅鋼、高檔工模具鋼等關(guān)鍵品種。加快淘汰強度335兆帕以下熱軋帶肋鋼筋,推廣強度400兆帕及以上鋼筋,促進建筑鋼材升級換代”,這將有利于促進大型鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。受此影響,技術(shù)含量和裝備水平較高的袋式除塵器企業(yè)將有機會參與鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的機會,分享鋼鐵行業(yè)新增市場的需求。
在國家節(jié)能減排政策和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的推動下,高爐煤氣干法袋式除塵設(shè)備市場將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長,進一步推廣和采用高爐煤氣干法袋式除塵系統(tǒng)。鋼鐵行業(yè)一些除塵難度較大的地方在“十二五”期間有可能取得突破,如轉(zhuǎn)爐的袋式除塵等。
我國以煤炭為主的一次能源結(jié)構(gòu),決定了在今后相當(dāng)長的一段時期內(nèi)火力發(fā)電都將是我國電力生產(chǎn)的主要方式?!笆濉逼陂g,電力裝機有望每年增加1億千瓦。新增燃煤電廠的快速發(fā)展給袋式除塵器行業(yè)的快速發(fā)展帶來很好的機遇。目前我國火電行業(yè)袋式除塵器的應(yīng)用比例還比較低,如果按照“十二五”期間火電行業(yè)袋式除塵器應(yīng)用比例達50%計(含電袋),袋式除塵器在燃煤電廠的使用還有很大空間。
2012年我國水泥產(chǎn)量達21.84億噸,新增生產(chǎn)線達125條,新增熟料產(chǎn)能1.6億噸。根據(jù)《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,“十二五”期間,隨著經(jīng)濟發(fā)展方式加快轉(zhuǎn)變,國內(nèi)市場對水泥總量的需求將由高速增長逐步轉(zhuǎn)為平穩(wěn)增長,增速明顯趨緩,但水泥基材及制品發(fā)展加快。規(guī)劃明確提出“推廣高效減排技術(shù)與裝備,重點推進氮氧化物治理,削減大氣污染物排放總量”。水泥企業(yè)集中度的提高有利于袋式除塵技術(shù)的推廣應(yīng)用,也保障了未來袋式除塵器在水泥行業(yè)內(nèi)的發(fā)展空間。當(dāng)然,只有袋式除塵行業(yè)中有實力的企業(yè)才有機會分享水泥行業(yè)的市場。
目前我國面臨城市生活垃圾處理的壓力,根據(jù)各地規(guī)劃,“十二五”期間生活垃圾焚燒處理能力將達到17.5萬噸/日,其中在建焚燒處理能力6.7萬噸/日,擴建焚燒處理能力0.9萬噸/日,規(guī)劃新建焚燒處理能力10萬噸/日。國家發(fā)改委發(fā)布的《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》中指出:鼓勵“在經(jīng)濟發(fā)達、土地資源稀缺地區(qū)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠”;“大力研究開發(fā)和推廣利用先進的垃圾焚燒技術(shù),提高國產(chǎn)化水平,有效降低成本,促進垃圾焚燒技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”。
根據(jù)規(guī)劃,“十二五”期間,我國東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和人口密集區(qū)垃圾焚燒處理率不低于50%,中西部地區(qū)不低于25%。因此,“十二五”期間焚燒垃圾的比例將進一步提升。隨著民眾關(guān)注度越來越高,未來垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)尾氣凈化領(lǐng)域?qū)l(fā)展為一個成熟的行業(yè),從方案設(shè)計、設(shè)備制造到施工和運營將逐漸走向?qū)I(yè)化運作,因此為垃圾焚燒行業(yè)尾氣凈化配套的袋式除塵器主機、濾料均會有大的發(fā)展,將成為袋式除塵器需求的新的增長點。
近幾年來,我國有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,目前已成為全球最大的有色金屬生產(chǎn)和消費國。有色金屬行業(yè)的快速發(fā)展促進了對有色金屬冶煉行業(yè)的投資,我國有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)固定資產(chǎn)投資額總體保持快速增長,年復(fù)合增長率達40.19%。有色金屬冶煉行業(yè)的快速發(fā)展帶動了對袋式除塵器的需求。
國務(wù)院通過的《有色金屬調(diào)整振興規(guī)劃》,提出穩(wěn)定和擴大國內(nèi)市場,以控制總量、淘汰落后產(chǎn)能、加強技術(shù)改造、推進企業(yè)重組為重點,推動有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級,促進有色金屬產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體指導(dǎo)思想。同時提出加快技術(shù)改造,提高工藝裝備水平和產(chǎn)品質(zhì)量,增加產(chǎn)品品種,降低資源和能源消耗。積極落實國家擴大內(nèi)需措施,改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu),增加有效供給,滿足電力、交通、建筑、機械、輕工等下游行業(yè)對有色金屬產(chǎn)品的需求。適應(yīng)航空航天、國防軍工、高新技術(shù)等領(lǐng)域的需要,大力開發(fā)新產(chǎn)品和新材料,培育新的消費增長點,穩(wěn)定和擴大國內(nèi)市場。上述措施對保障有色金屬行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展起到了有力的促進作用。我國有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及內(nèi)需刺激政策將給袋式除塵行業(yè)帶來新一輪的增長機遇。
我國袋式除塵行業(yè)中民營企業(yè)占90%以上,小型企業(yè)居多,集中度不高,很多企業(yè)在低水平上重復(fù),彼此低價競爭,影響了產(chǎn)品質(zhì)量的提高、技術(shù)的進步和行業(yè)的健康發(fā)展。袋式除塵行業(yè)的進一步發(fā)展,面臨著重新洗牌、企業(yè)重組聯(lián)合的局面。有實力的企業(yè)走上市融資的道路,有利于這些企業(yè)在行業(yè)內(nèi)整合資源、并購重組,擴大行業(yè)集中度。
2012年袋式除塵行業(yè)初步出現(xiàn)了較具品牌優(yōu)勢的骨干企業(yè)。在這些企業(yè)中,江蘇科林、天澄環(huán)保、江蘇瑞帆、上海凌橋主要服務(wù)于鋼鐵行業(yè);江蘇新中、浙江菲達、浙江潔達、福建龍凈、武漢凱迪、清華同方主要服務(wù)于電力行業(yè);合肥水泥院、天津仕名、河南中材、浙江潔華主要服務(wù)于水泥行業(yè)。這些企業(yè)年產(chǎn)值都在億元以上,企業(yè)規(guī)模已進入我國中型企業(yè)的范疇。其中福建龍凈、浙江菲達、江蘇科林、廈門三維絲、安徽盛運和際華集團已是上市公司。袋式除塵行業(yè)中還有一批企業(yè)正在準(zhǔn)備上市。
纖維、濾料、配件生產(chǎn)的骨干企業(yè)主要有:泰和新材、得陽新材、長春高琦、廈門三維絲、撫順恒益、南京三五二一、上海凌橋、上海博格、中材科技、上海袋配、蘇州協(xié)昌、上海尚泰等。
我國袋式除塵行業(yè)2012年出口有所增長,中鋼天澄環(huán)保科技股份有限公司、河南中材環(huán)保有限公司、江蘇科林集團、合肥水泥研究設(shè)計院、浙江潔華控股公司、西礦環(huán)??萍加邢薰?、安徽盛運環(huán)保設(shè)備有限公司配套出口都在增長,骨干企業(yè)所創(chuàng)造的出口產(chǎn)值占行業(yè)的80%以上。有些公司除配套出口外,還承接國外除塵總承包項目。
袋式除塵行業(yè)從絕對產(chǎn)值而言仍很弱小,與我國的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模遠遠不相適應(yīng)。我國鋼鐵、水泥、有色冶金產(chǎn)量都居世界第一,其他一些行業(yè)的產(chǎn)量也在全球名列前茅,但這些都是工業(yè)煙塵和粉塵污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè);我國煙塵等有害氣體的排放也居世界前列,導(dǎo)致全國各地的灰霾天氣頻繁出現(xiàn)。因此,包括袋式除塵在內(nèi)的我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。
4.3.1 行業(yè)的發(fā)展需要國家的支持
在國家前幾個五年計劃期間,曾將袋式除塵技術(shù)和電除塵技術(shù)的研發(fā)列入國家攻關(guān)計劃,安排了不少重點項目,對除塵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。改革開放后是袋式除塵技術(shù)大發(fā)展時期,研究開發(fā)主要是對引進技術(shù)和設(shè)備進行消化、移植,并部分創(chuàng)新,袋式除塵技術(shù)和裝備才有今天這樣的局面。當(dāng)前,國家提出了更嚴(yán)格的環(huán)保要求,PM10、PM2.5、二英、汞等的控制均對袋式除塵技術(shù)提出了新要求,技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)業(yè)仍然需要國家在財力、稅收優(yōu)惠等方面的扶持和支持。
4.3.2 行業(yè)需要不斷技術(shù)創(chuàng)新,推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品
在技術(shù)創(chuàng)新方面,鑒于行業(yè)企業(yè)目前的實力仍不夠強,單靠企業(yè)自身的力量難以實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo),仍然需要有關(guān)部門予以支持。袋式除塵行業(yè)將根據(jù)國家環(huán)保形勢和實際情況,聯(lián)合相關(guān)高校、科研機構(gòu)、企業(yè)構(gòu)建團隊,加強向國家有關(guān)部門的科研立項工作,提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
4.3.3 進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加競爭力,打造名牌產(chǎn)品,擴大國內(nèi)外市場份額
目前袋式除塵行業(yè)內(nèi)的小微企業(yè)居多,集中度不夠。很多企業(yè)的設(shè)備水平和管理水平較低,企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)值不大,在高端市場還沒有形成很強的競爭力,這種現(xiàn)象在濾料生產(chǎn)企業(yè)中尤為突出。應(yīng)繼續(xù)為袋式除塵行業(yè)的骨干企業(yè)提供技術(shù)咨詢,繼續(xù)培養(yǎng)骨干企業(yè),加大產(chǎn)業(yè)化和工程化的力度,促進骨干企業(yè)做大做強。支持推動行業(yè)內(nèi)有條件的企業(yè)并購重組,提高產(chǎn)業(yè)集中度。積極打造國際品牌,繼續(xù)參與國際間的技術(shù)交流和鼓勵有條件的企業(yè)走向國際市場。
4.3.4 其它方面
袋式除塵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善,包括覆膜、涂膜濾料標(biāo)準(zhǔn),兩種及兩種以上纖維的復(fù)合濾料標(biāo)準(zhǔn)。新技術(shù)和新產(chǎn)品不斷出現(xiàn),規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀已經(jīng)滿足不了行業(yè)的發(fā)展需求。袋式除塵器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完善,多部委、多途徑同時申報的現(xiàn)象突出,局面混亂,沒有做到歸口管理。針對目前這種狀況,鼓勵有條件的企業(yè)參與國家和各部委的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)制定。
繼續(xù)與其它行業(yè)聯(lián)合,把本行業(yè)的先進技術(shù)和產(chǎn)品推向更廣闊的市場,擴大袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。為進一步推進國內(nèi)外袋式除塵企業(yè)與其它行業(yè)用戶間的交流與合作搭建最具實效的對話平臺,使袋式除塵企業(yè)與用戶單位更緊密地接觸交流、彼此了解,共同探討和促進袋式除塵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
袋式除塵器雖然能夠有效捕集微細粒子,但以往未將微細粒子的捕集作為技術(shù)發(fā)展的重點。隨著國家針對微細粒子控制標(biāo)準(zhǔn)的提高,袋式除塵技術(shù)需要進一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。針對PM2.5超細粉塵的捕集,研究和開發(fā)主機、超細纖維和濾料、測試及應(yīng)用技術(shù)。
新一代以專門針對水泥行業(yè)、燃煤電廠、鋼鐵冶金幾大重污染行業(yè)的PM2.5超細粒子的水刺濾料研制為核心,利用計算機模擬設(shè)計超大規(guī)模除塵系統(tǒng)的風(fēng)流均布優(yōu)化、高效節(jié)能清灰技術(shù)、濾袋PM2.5低能耗高效率捕集、濾袋失效防護與壽命延長技術(shù)、除塵裝備可靠性保障技術(shù)、粉塵輸運與其他配套技術(shù)、袋式除塵器協(xié)同脫汞技術(shù)、PM2.5監(jiān)測技術(shù),開發(fā)低阻、高效、氣流分布合理、安全和快裝化的大型主機設(shè)備,建立三大重污染行業(yè)PM2.5超細粒子控制排放的示范工程。
特別應(yīng)當(dāng)研究和開發(fā)垃圾焚燒尾氣處理用去除有毒有害氣體和除塵一體化系統(tǒng),以及去除重金屬的技術(shù)和裝備。
鐵礦燒結(jié)機的機頭煙氣采用“ESP+CFB+BF”組合的脫硫除塵一體化處理技術(shù),已有成功應(yīng)用的實例,應(yīng)擴大袋式除塵技術(shù)在燒結(jié)機頭煙氣脫硫除塵系統(tǒng)的應(yīng)用。
袋式除塵器在降低阻力方面已經(jīng)取得很大的進步,但從“節(jié)能減排”的大目標(biāo),以及今后袋式除塵器越來越廣的應(yīng)用局面考慮,仍需加強研究,以進一步降低袋式除塵器的阻力和能耗。
我國耐高溫濾料纖維的開發(fā)和生產(chǎn)雖取得一些進展,但質(zhì)量與國外產(chǎn)品尚有不同程度的差距,還需要加強這些產(chǎn)品的開發(fā)研究。
水刺濾料是采用高壓水射流纖維環(huán)繞抱合與成氈技術(shù)到喇叭狀三維濾料結(jié)構(gòu),表面具有像膜一樣的超纖布狀非織造特征,并經(jīng)PTFE膨泡涂覆等功能性加工形成高效過濾材料。水刺濾料突破了紡粘產(chǎn)品用作過濾材料的局限性,具有過濾精度高、阻力小、易清灰、使用壽命長等特點,過濾效果可滿足PM2.5控制要求,是我國煙塵標(biāo)準(zhǔn)從目前的總塵控制提高到PM2.5控制的更新?lián)Q代產(chǎn)品,全球尚沒有用于煙氣除塵的水刺濾料產(chǎn)品,該產(chǎn)品與現(xiàn)有針刺工藝相比,生產(chǎn)效率提高10倍,原材料節(jié)省20%,各項性能指標(biāo)達到世界領(lǐng)先水平,對提升我國環(huán)保濾料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平有極重要的意義。
水煤氣行業(yè)正向高壓制氣方向發(fā)展,壓力越高,產(chǎn)氣率越高。國內(nèi)正在建設(shè)工作壓力0.6M~1.0MPa的制氣系統(tǒng),隨后的目標(biāo)是建設(shè)壓力3M~4MPa的制氣系統(tǒng)。能適應(yīng)這種高壓的袋式除塵技術(shù)和裝備,是亟待研究的課題。
脈沖噴吹是我國袋式除塵器目前主要的清灰方式,其主要部件是脈沖閥。長期以來,我國大型和重要的袋式除塵項目的脈沖閥市場仍被國外企業(yè)所控制。
客觀而言,我國脈沖閥的噴吹性能(即清灰性能) 不亞于國外產(chǎn)品,某些指標(biāo)甚至優(yōu)于國外產(chǎn)品。但我國的脈沖閥早期存在膜片壽命較短的缺點,有的零件質(zhì)量(包括材質(zhì))不夠好,從而導(dǎo)致脈沖閥性能不穩(wěn)定。現(xiàn)在的脈沖閥雖然有很大進步,但與國外產(chǎn)品相比仍有差距。加上在用戶中未能建立信譽以及企業(yè)競爭力等原因,國產(chǎn)脈沖閥一直未能占領(lǐng)主要的市場。
袋式除塵行業(yè)的發(fā)展必須圍繞《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》、《中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃意見》和解決《環(huán)保產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)》等有關(guān)指導(dǎo)文件開展工作。我國的基礎(chǔ)工業(yè)必然有適度增長,節(jié)能減排的力度會不斷加大,加上環(huán)保產(chǎn)業(yè)也是國家拉動內(nèi)需、加大投資力度的行業(yè),袋式除塵行業(yè)面臨著發(fā)展的大好機遇。
我國袋式除塵行業(yè)主機生產(chǎn)是帶動整個行業(yè)發(fā)展的龍頭,主機生產(chǎn)應(yīng)考慮的問題是設(shè)備的大型化、滿足直接處理高濃度粉塵、降低阻力和減少鋼耗等問題。隨著我國生產(chǎn)規(guī)模的大型化,與工藝設(shè)備配套的袋式除塵器大型化的趨勢明顯。大型袋式除塵器結(jié)構(gòu)必須安全合理,針對不同的服務(wù)行業(yè)和服務(wù)對象應(yīng)設(shè)計不同的袋式除塵器結(jié)構(gòu),實現(xiàn)不同的功能。
袋式除塵器在適應(yīng)高含塵濃度方面具有優(yōu)勢,一級除塵系統(tǒng)能夠直接處理含塵濃度1600g/m3的氣體,比以往提高數(shù)十倍,并達到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,許多物料回收系統(tǒng)拋棄原有的多級收塵工藝,而以一級收塵取代。例如以長袋低壓脈沖袋式除塵器的核心技術(shù)為基礎(chǔ),強化其過濾、清灰和安全防爆功能,形成高濃度水泥、煤粉收集技術(shù),已成功用于水泥磨、煤磨系統(tǒng)的收粉工藝,并在鋼鐵和水泥行業(yè)眾多企業(yè)推廣應(yīng)用。大型袋式除塵器設(shè)計中,通過計算機模擬試驗和實驗室模型試驗手段,應(yīng)用各項工程經(jīng)驗,摸索積累成熟的氣流分布技術(shù)。同時,借鑒學(xué)習(xí)和消化吸收國外先進成熟的經(jīng)驗,以提高袋式除塵的氣流分布技術(shù)。這些都是袋式除塵行業(yè)主機設(shè)備投資方面需要解決的問題。
行業(yè)內(nèi)有實力的企業(yè)應(yīng)加強開發(fā)研究鋼鐵、電力、水泥行業(yè)去除煙塵中PM2.5超細粉塵的技術(shù)與裝備,這將是袋式除塵行業(yè)未來幾年投資和發(fā)展的機會。
開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域是主機設(shè)備企業(yè)要考慮的問題,進一步降低袋式除塵器的能耗,滿足工信部《關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》中“十二五”期間電除塵器改造成袋式除塵器的技術(shù)要求。
研發(fā)超高壓袋式除塵技術(shù)和設(shè)備,能適應(yīng)水煤氣行業(yè)工作壓力0.6M~1.0MPa甚至3M~4MPa的袋式除塵技術(shù)和裝備,也是袋式除塵行業(yè)主機生產(chǎn)企業(yè)亟待投資研究解決的課題。
濾袋是袋式除塵器的核心部件,需要定期更換,是袋式除塵器的耗材。高端濾料的開發(fā)雖取得很大進步,但遠不能滿足我國袋式除塵行業(yè)發(fā)展的需要。建議投資開發(fā)和應(yīng)用去除PM2.5超細粒子專用的過濾材料,以及耐高溫、耐腐蝕,具有優(yōu)越過濾性能的改性纖維和濾料。
我國濾料用有機纖維從無到有已經(jīng)有了較大的發(fā)展,但生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品的穩(wěn)定性、纖維的均勻性還有差距;高溫有機纖維的改性基本還沒有涉及。建議有實力和技術(shù)能力的企業(yè)加強這方面的研究工作。
PTFE濾料從理化性質(zhì)來說是最優(yōu)的濾料,純PTFE濾料除了過濾性能和可紡性能稍差外,幾乎所有的性能都優(yōu)于其他濾料,使用壽命可達6~7年,甚至更長。以前PTFE濾料之所以較少被選用,是因為其價格特別昂貴。隨著PTFE濾料的國產(chǎn)化程度越來越高,并解決了PTFE濾料生產(chǎn)過程中的靜電、過濾性能和纖維強度等問題,近年來在應(yīng)用方面已取得突破。但各種性能指標(biāo)與國外產(chǎn)品相比還有差距,生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備還需要繼續(xù)完善,要不斷總結(jié)PTFE濾料在垃圾焚燒爐尾氣凈化、水泥行業(yè)和電力行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗,提高PTFE纖維和濾料的綜合性能。
國產(chǎn)玻纖濾料與國外產(chǎn)品相比,仍然有差距。玻纖濾料最大缺點是不抗折不耐磨,但玻纖的抗拉強度高、價廉、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕性能是許多纖維產(chǎn)品無可替代的。近年來國內(nèi)一些玻纖企業(yè)采用各種表面處理方式,彌補和改善了玻纖濾料的性能。改性玻纖和玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝和大規(guī)模生產(chǎn)控制,仍然需要投入人力和物力開發(fā)研究。
為提高PM2.5微細粒子的捕集效果,防止粉塵進入濾料深層,采用海島纖維、超細纖維作迎塵面層的梯度濾料,同樣具有表面過濾和利于清灰的作用,既可得到高效凈化效果,又具有不會與面層分離、脫落的表面,是捕集微細粉塵的較好的結(jié)構(gòu)方式,使表面過濾更加高效、可靠,并可降低阻力。
復(fù)合濾料是具有我國特色的過濾材料。開發(fā)各種復(fù)合濾料的目的基于兩個方面:一是考慮煙氣溫度;二是減少國內(nèi)對進口纖維的依賴和漲價風(fēng)險。這些濾料主要用于煙氣溫度波動較大、超高溫以及其它特殊場合。復(fù)合技術(shù)的創(chuàng)造性在于顯著提高了濾料的耐溫性能,并使濾料耐腐蝕、抗氧化性和強度等綜合性能顯著提高,同時降低了成本。
以上這些濾料的開發(fā)應(yīng)用,旨在解決高端濾料的國產(chǎn)化,這些高端濾料的開發(fā)研究和應(yīng)用需要有較大的投入,迫切需要得到國家的支持。
袋式除塵器配件的重點主要是大口徑脈沖閥、打造國產(chǎn)品牌、推廣應(yīng)用非膜片脈沖閥和袋式除塵器自動控制系統(tǒng)。
脈沖閥在我國發(fā)展迅速,產(chǎn)量也大。但與國外的產(chǎn)品相比,膜片使用壽命還有差距,是我國袋式除塵器配件廠家在今后要重點解決的問題。
袋式除塵器的自動控制已經(jīng)普遍采用PLC機,DCS控制系統(tǒng)和工控機(IPC)也已經(jīng)進入這一領(lǐng)域。自控系統(tǒng)的功能更為齊全:對清灰進行程控;自動監(jiān)測除塵設(shè)備和系統(tǒng)的溫度、壓差、流量參數(shù)、超限報警;對脈沖噴吹裝置、閥門切換、卸灰閥等有關(guān)設(shè)備和部件的工況進行監(jiān)測、故障報警;對清灰參數(shù)(周期、持續(xù)時間等)進行顯示;對各控制參數(shù)的調(diào)節(jié)更加方便。大型袋式除塵器的自動控制系統(tǒng)仍是以PLC或工控機為核心,完善智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制。隨著自動化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,應(yīng)用什么系統(tǒng)不是最重要的,最重要的是需要軟件編程人員和除塵工藝專家共同努力,開發(fā)出各種工況條件如電爐、高爐煤氣、鋁電解槽、電站鍋爐、水泥回轉(zhuǎn)窯、垃圾焚燒等除塵工藝的應(yīng)用軟件,使袋式除塵器的控制系統(tǒng)成為專家系統(tǒng)。
展望未來,袋式除塵行業(yè)涉及到的服務(wù)領(lǐng)域?qū)涫荜P(guān)注,傳統(tǒng)的水泥、鋼鐵、電力和新興的垃圾焚燒行業(yè)仍然是袋式除塵技術(shù)服務(wù)的主要市場,垃圾焚燒行業(yè)是投資增速最快的行業(yè)。
2012年是袋式除塵行業(yè)發(fā)展非常困難的一年,2013年將是充滿期待的一年,袋式除塵委員會在中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)下,將按照國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整、振興規(guī)劃和國家扶持政策,積極組織和引導(dǎo)袋式除塵委員會全體會員單位加速技術(shù)升級,努力創(chuàng)新,實施以質(zhì)取勝和市場多元化戰(zhàn)略,積極開拓國內(nèi)外新興市場,確保產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。