胡源，佟石

（1.鞍鋼設(shè)計(jì)研究院，遼寧 鞍山 114021；2.鞍山市化工除塵設(shè)備廠，遼寧 鞍山 114041）

重點(diǎn)污染源PM2.5防控技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性探討

胡源1，佟石2

（1.鞍鋼設(shè)計(jì)研究院，遼寧 鞍山 114021；2.鞍山市化工除塵設(shè)備廠，遼寧 鞍山 114041）

論述了除塵設(shè)備濾料的發(fā)展及合理使用的重要性，指出重點(diǎn)行業(yè)采用PM2.5污染防治技術(shù)，要進(jìn)行科學(xué)對(duì)比，擇優(yōu)選用高性能的濾料及經(jīng)濟(jì)節(jié)約型的過濾除塵系統(tǒng)；通過應(yīng)用實(shí)例，介紹了機(jī)械振打玻纖扁袋式除塵器的應(yīng)用效果。

重點(diǎn)行業(yè);PM2.5;除塵器;過濾;污染防控

懸浮在空氣中的可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物（PM2.5）是城市工廠等處污染空氣的首要污染物，采用過濾方法凈化細(xì)顆粒物，是一種清除細(xì)塵效率高、設(shè)備簡(jiǎn)便，特別是對(duì)重點(diǎn)行業(yè)集中污染源最為適用的方法。醫(yī)學(xué)研究表明，有毒重金屬、致癌物質(zhì)，最小的粒子、分子、帶電的原子、離子均會(huì)附著在細(xì)塵埃上。我國(guó)大氣污染物主要來自煤煙型污染，火電行業(yè)是耗煤大戶，全年煙塵排放量在300萬t以上，大部分是粒徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物。因而對(duì)于工業(yè)粉塵細(xì)顆粒物的防控，不僅要求除塵設(shè)備濾料的纖維細(xì)及設(shè)備的除塵效率高，還要同時(shí)能對(duì)粉塵中的毒性物質(zhì)進(jìn)行吸附等無害化處理。

國(guó)家環(huán)保總局2003年公布的“火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”限值，提高到了50mg/m3，對(duì)除塵效率提出了更高要求。我國(guó)濾料工業(yè)緊跟形勢(shì)發(fā)展很快，為推廣過濾除塵創(chuàng)造了良好條件。當(dāng)前處在新舊除塵設(shè)備轉(zhuǎn)變的重要時(shí)刻，大型火電企業(yè)既有的電除塵器需經(jīng)改造方能滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，已改造的脈沖反吹圓袋式除塵器則需要一步完善。除塵器的除塵效率表現(xiàn)在所選用的濾料性能上，同時(shí)由于除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝需要占地、消耗鋼材，清灰和運(yùn)行長(zhǎng)年耗電，因而除塵系統(tǒng)的建設(shè)及使用的經(jīng)濟(jì)性就完全表現(xiàn)在除塵器的結(jié)構(gòu)上。本文就濾料和除塵器密切配合的情況，作了性能介紹和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，并對(duì)保證除塵器實(shí)現(xiàn)濾料最高除塵效率的必要措施進(jìn)行了探討。

1 濾料的發(fā)展及合理使用

除塵設(shè)備采用的濾料最初是將纖維加捻成紗線，然后機(jī)織成布。由于紗線交織處的密度較大，占了過濾空間，孔隙率只有30%～40%，因此只能清除較大顆粒的灰塵，微細(xì)粉塵仍然保留任其排放，污染大氣環(huán)境。

非織造織物針刺氈制品的發(fā)展，始于20世紀(jì)50年代，該制品工藝流程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)速度快，產(chǎn)量、質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率均較高，且成本低，產(chǎn)品的品種較多，為清除危害大的微細(xì)粉塵創(chuàng)造了條件。

有基布的針刺氈，上下放置細(xì)纖維網(wǎng)16～20層，然后針刺絡(luò)合成氈，再經(jīng)一系列后處理制成成品氈。其特點(diǎn)有：

（1）針刺氈表面的覆膜濾料中的纖維和孔隙微細(xì)，呈立體交錯(cuò)排列，因而可充分發(fā)揮纖維清除微塵的功能，很快形成粉塵過濾層，捕集效果穩(wěn)定。靜態(tài)除塵效率達(dá)99.5%～99.999%以上，比機(jī)織布的除塵效率高很多。

（2）針刺氈只有基布的經(jīng)緯紗線加捻，孔隙率高達(dá)70%～80%，為機(jī)織濾料的1.6倍，透氣性好，阻力低。

（3）可形成自動(dòng)化一條龍生產(chǎn)流水線，便于監(jiān)控保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

脈沖反吹圓袋式除塵器采用針刺氈覆膜濾料，并經(jīng)簡(jiǎn)易改造，將電除塵器進(jìn)口的一個(gè)電場(chǎng)保留，后面的電場(chǎng)改為脈沖除塵器，組成為電-袋復(fù)合除塵器。根據(jù)非織物針刺氈出廠的實(shí)驗(yàn)室資料，其除塵效率高達(dá)99.9999%，但在實(shí)際工程應(yīng)用中只能達(dá)到99.99%。這就說明：脈沖反吹圓袋式除塵器內(nèi)部的塵、凈端袋口和花板分隔面密封不嚴(yán)，存在未經(jīng)凈化的灰塵直接漏入凈端的問題。為滿足2012年國(guó)家新排放標(biāo)準(zhǔn)濃度限值30mg/m3、灰塵粒徑≤2.5μm的要求，必須采用覆膜濾料才能達(dá)標(biāo)。

針刺氈或機(jī)織濾料的表面，覆以超細(xì)纖維層，基本實(shí)現(xiàn)表面過濾。保證高除塵效率，為復(fù)合濾料。

濾料表面覆以聚四氟乙烯（PTFE）微孔薄膜，過濾表面光滑平整，實(shí)現(xiàn)表面過濾，不僅可以顯著提高濾料的捕塵效率，還可以使粉塵只停留在濾料表面，容易清除脫落。這種濾料的阻力雖較覆膜前略有增加，但容易清灰，剩余的附灰量少。濾料的阻力不是連續(xù)上升而是趨于平穩(wěn)，明顯低于常規(guī)不覆膜濾料。

覆膜是膨化聚四氟乙烯微孔薄膜，孔徑小，只有1～2μm，纖維直徑小于1μm，使微塵清除完全達(dá)標(biāo)。基布原料可選聚脂、聚四氟乙烯、玻璃纖維制成的針刺氈或膨體紗布或機(jī)織布，視運(yùn)行的溫度決定。

覆膜與基底濾料加熱牢固結(jié)合，具有如下特點(diǎn)：

（1）聚四氟乙烯（PTFE）微孔薄膜，耐溫高、化學(xué)穩(wěn)定性好，由于是三維多孔過濾系統(tǒng)，因此透氣性好、阻力低。

濾料覆膜后，當(dāng)量孔徑變小，基布為機(jī)織布的當(dāng)量孔徑為覆膜前的10%～13%；基布濾料為已壓光的針刺氈的50%，因而使用之初無需粉塵層就能排放達(dá)標(biāo)，只依靠濾料本身的捕塵功能就有良好的捕塵效果。測(cè)試結(jié)果表明，這種濾料對(duì)0.01～1.0μm的粉塵總捕集效率達(dá)99.999%，約高出原濾料1個(gè)數(shù)量級(jí)。

（2）濾料覆膜有助于提高自身的疏水性，因?yàn)樗梢宰杂赏ㄟ^，而水則不能，這為袋式除塵器偶然在潮濕條件下工作，防止因結(jié)露造成附灰和泥而失效。

（3）覆膜濾料的振打清灰性能好，清灰時(shí)不損壞配件和濾袋且能耗少；可防止過多的剩余附灰層累積增長(zhǎng)，因而濾料的運(yùn)行阻力低；濾袋的使用壽命長(zhǎng)，可顯著減少除塵器的檢修維護(hù)工作量。

（4）袋式除塵器在過濾過程中具有10%左右的脫硫功效，充分利用后可節(jié)省脫硫投資和運(yùn)行費(fèi)。

2 擇優(yōu)選用高性能濾料并合理配置除塵器及附件

進(jìn)行科學(xué)對(duì)比選好濾料是實(shí)現(xiàn)除塵目的的基礎(chǔ)，而合理配置除塵器各附件，則決定了濾料的使用效果。因此應(yīng)用對(duì)比、擇優(yōu)選用除塵器，可保證濾料發(fā)揮最高的除塵效率、延長(zhǎng)濾袋的使用壽命、節(jié)省電力、操作方便、提高除塵設(shè)備的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。本文選擇“機(jī)械振打玻纖扁袋式除塵器”與“脈沖反吹化纖聚苯疏醚（PPS）濾料圓袋式除塵器”進(jìn)行性能對(duì)比。

（1）袋式除塵器的品種很多，結(jié)構(gòu)五花八門，重要配件影響著除塵器的體積大小、可靠性、建設(shè)成本，以及維護(hù)檢修是否方便等。目前通用的有兩種：

1）脈沖反吹圓袋式除塵器。濾袋清灰采用壓縮空氣，從上面袋口噴吹過濾面的背面，使附灰層二次吹起揚(yáng)散，待沉降回收。這種方法顯然不適合清除微細(xì)粉塵，因?yàn)槲⒓?xì)粉塵常飄浮在空氣中，只有少數(shù)落入灰斗回收，大部分隨反風(fēng)吹至鄰室或再附在附近濾袋上，從而造成細(xì)塵回收困難。又因利用壓縮空氣噴吹屬于減壓膨脹，會(huì)產(chǎn)生致冷降溫效應(yīng)，引起水汽冷凝的次生災(zāi)害，使附灰和泥糊袋堵塞失效，電力消耗和濾袋的損失很大，因而清灰機(jī)制落后。

2）機(jī)械振動(dòng)加反吹清灰的圓袋式除塵器。頂部設(shè)有機(jī)械傳動(dòng)的抖動(dòng)機(jī)構(gòu)，還帶反吹風(fēng)的加熱機(jī)構(gòu)，設(shè)備復(fù)雜，清灰力難以到位，導(dǎo)致效果很差、動(dòng)作頻繁濾袋易損壞。

20世紀(jì)60年代，玻纖濾料投入市場(chǎng)，推動(dòng)了老式機(jī)械振動(dòng)加反吹圓袋式除塵器的革新改造：拉緊玻纖濾料以避免濾袋折斷磨損而延長(zhǎng)濾袋的使用壽命；避免工人在除塵器內(nèi)及高濃度易致病的有毒粉塵環(huán)境中的繁重勞動(dòng)。因而將濾袋改成了便于水平橫向拉緊的外濾式扁袋，多條扁袋組合在單體箱式的單元模塊內(nèi)，方便組成各種大小不同、規(guī)格各異的除塵器在常溫下使用。受到工人歡迎的機(jī)械振打玻纖扁袋式除塵器，用于常溫除塵，可根據(jù)大型化需要的模塊進(jìn)行組合，縮小了占地、減少了鋼耗。

“七五”期間，國(guó)家科委為防治爐窯排煙煤煙型污染，將采用高溫高效袋式除塵器設(shè)為科研攻關(guān)專題在全國(guó)招標(biāo)，在國(guó)家環(huán)?？偩值慕M織領(lǐng)導(dǎo)下，集國(guó)內(nèi)資深專業(yè)，分工協(xié)作攻關(guān)，如期完成了任務(wù)。在常溫下使用的濾袋壽命已超過20年，被國(guó)家環(huán)?？偩诌x為“首屆環(huán)保最佳實(shí)用除塵器”，并于1991年、1993年被國(guó)家環(huán)境保護(hù)委員會(huì)選入工業(yè)除塵和爐窯排煙除塵器在全國(guó)推廣使用的名單。

機(jī)械振打玻纖扁袋式除塵器，與脈沖反吹圓袋式除塵器區(qū)別之處是：扁袋式除塵器采用分室停風(fēng)，輪流清灰，振打清下的灰在沒有流動(dòng)、平靜的環(huán)境中沉降落入灰斗，杜絕了二次揚(yáng)塵，因而適合凈化微塵。外濾式扁袋采用玻纖，耐溫高且無收縮，拉緊組合安裝，濾袋清灰采用簡(jiǎn)便的機(jī)械振打，可靠節(jié)能；脈沖圓袋式除塵器的濾袋采用聚苯硫醚濾料，熱收縮率高，不耐溫，濾袋垂直吊掛在花板上，反風(fēng)從袋口上部噴吹，不易對(duì)準(zhǔn)濾袋中心，致濾袋受集中的氣流沖刷局部損壞，存在二次揚(yáng)塵，壓縮空氣消耗電能大，致噴出口近處強(qiáng)度大，易損傷濾袋；而噴出口遠(yuǎn)處則因氣流衰減快、吹力不足致剩余附灰量增大，阻力高、耗電多。系振打剛體瞬間（0.1ms）清灰均勻，電力利用率高。而脈沖反吹清灰使用的壓縮空氣的生產(chǎn)設(shè)備儀表多，噴吹的著力時(shí)間為（0.1s），慢了幾十倍，還易損壞濾袋，產(chǎn)生漏塵致除塵效率低，用電量浪費(fèi)很大。

（2）工業(yè)粉塵、爐窯排煙因容量不同排放的煙氣量差別很大，因而配備的除塵器規(guī)格也不同。反吹圓袋式除塵器采用整體大框架，制作及濾袋安裝均在現(xiàn)場(chǎng)，因而在運(yùn)輸和安裝方面存在一定的困難，特別是其鋼結(jié)構(gòu)和濾袋安裝要在現(xiàn)場(chǎng)完成，所以很難保證質(zhì)量。而振打扁袋式除塵器則是將濾袋組合拉緊在框架內(nèi)，組成過濾單元，可按除塵器大小的要求，分室分層將過濾單元放入，且其集約化組合全部在制造廠內(nèi)完成，因而開發(fā)出了多種結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧方便安裝的扁袋式除塵器，不僅可保證質(zhì)量、節(jié)約鋼材，而且特別方便大型除塵器運(yùn)輸及檢修。

（3）除塵器的結(jié)構(gòu)阻力分為濾袋的原始阻力和氣流通道阻力，總合大小基本是穩(wěn)定的。隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，阻力增加到一定程度時(shí)必須清除。除塵器運(yùn)行阻力的穩(wěn)定，與所選用的濾料及除塵器內(nèi)的濾袋布列是否合理有關(guān)。

（4）除塵器的效率增加，首先要保證沒有過濾的塵氣不能漏入經(jīng)過除塵的凈氣中。而圓袋式除塵器的水平花板是塵氣和凈氣的間隔，袋口掛在花板上應(yīng)緊密接觸，而且必須接觸牢靠，不因下垂濾袋受氣流沖撞影響而松動(dòng)，致塵氣未經(jīng)凈化而逸入凈氣中。最初脈沖袋式除塵器的濾袋袋口設(shè)有帶法蘭的喇叭管，法蘭通過螺栓壓緊袋口緊貼在花板上。目前濾袋袋口取消了壓緊，致設(shè)備稍久使用必然漏塵漏風(fēng)。機(jī)械振打扁袋式除塵器則不然，濾袋袋口均勻分布固定在花板上，再用螺栓壓緊嚴(yán)密封閉，并用防松螺栓在袋底永久固定，因而濾袋不會(huì)因氣流影響而產(chǎn)生松動(dòng)，也不會(huì)發(fā)生漏塵。

（5）玻纖濾料于20世紀(jì)60年代問世，價(jià)廉，用于常溫和高溫除塵，特別是高溫除塵受到歡迎。但因其纖維易折怕磨，使用壽命短，用于脈沖反吹除塵器時(shí)，吊掛松馳的圓袋因反吹、抖動(dòng)等清灰易出現(xiàn)折斷磨損，導(dǎo)致被不耐溫、不耐用、造價(jià)呈數(shù)倍增加的化纖濾料所替代，使用壽命也未延長(zhǎng)。

機(jī)械振打拉緊玻纖扁袋式除塵器一經(jīng)問世，就充分發(fā)揮了玻纖濾料的耐拉優(yōu)點(diǎn)，亦徹底避免了玻纖濾料不耐折不耐磨的缺點(diǎn)，性價(jià)比大幅度提高，濾袋使用壽命延長(zhǎng)。因?yàn)闉V料耐拉，也為采用電除塵器沖擊振打的簡(jiǎn)便清灰方式創(chuàng)造了條件。

（6）電除塵器和袋式除塵器結(jié)合為電-袋復(fù)合除塵器，在電除塵器改造成袋式除塵器的過程中，目前還在大量使用，其實(shí)是不得已而為之。因?yàn)殡姵龎m的性能在這里未能提高，對(duì)細(xì)塵凈化唯一有利的就是脈沖的過濾除塵，但仍然解決不了細(xì)塵的凈化問題，尤其作為新建工程就更沒有價(jià)值了。其與機(jī)械振打拉緊玻纖扁袋式除塵器相比，耗電、耗鋼和占地大得多，受臭氧腐蝕的威脅大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是很落后的。

3 “過濾”除塵的機(jī)理

有工業(yè)就需要除塵，因?yàn)楣I(yè)過程中的采選、冶煉都有灰塵和煙塵排放。除塵的目的不僅是回收有用的大顆粒物質(zhì)，而且是凈化大氣環(huán)境、保護(hù)人民的健康，因此除塵工程必須清除懸浮在空氣中的細(xì)塵。以往使用的電除塵器和脈沖反吹圓袋式除塵器，現(xiàn)在由于不能清除微細(xì)粉塵以致處于淘汰或改造的范圍。

原機(jī)械傳動(dòng)提升濾袋振動(dòng)改變?yōu)樗浇M合濾袋單元，在固定成剛體的情況下，振打拉緊外濾式濾袋的鋼框架。濾袋在清灰時(shí)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就完全避免了折斷磨損，而以充分利用超高頻振動(dòng)瞬時(shí)均勻傳遞到濾袋，使其表面的附灰層在承受瞬間巨大的慣性力時(shí)呈整片分離，在停風(fēng)無流動(dòng)的環(huán)境中，靠自重加速降落；由于附灰層脫離過濾面比較完整，下降快、飛揚(yáng)少，因此沒有二次揚(yáng)塵，適合清除微塵，清灰方法新穎。

3.1 機(jī)理概述

對(duì)于具有不同物理性質(zhì)的分散物質(zhì)和連續(xù)介質(zhì)所組成的混合物，機(jī)械分離有兩種操作方式。

（1）沉降分離。顆粒相對(duì)于流體（靜止或運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)的過程稱為沉降分離。在重力場(chǎng)中進(jìn)行沉降分離稱為重力沉降，作用力為重力；在離心力場(chǎng)中的沉降稱為離心沉降，作用力為離心力。

（2）過濾。流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的氣固分離過程稱為過濾。過濾操作的作用力可以是重力、壓強(qiáng)差或離心力。所以過濾可分為重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。

工業(yè)上分離非均相混合物的目的和意義：1）凈化分散介質(zhì)（連續(xù)相）以獲得純凈的氣體；2）回收分散物質(zhì)（分散相）以獲取產(chǎn)品；3）環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)。

3.2 過濾操作的原理

過濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來分離懸浮固體的單元操作。在外力的作用下，懸浮的固體顆粒被截留下來，從而實(shí)現(xiàn)非均相物系的固、氣分離。過濾的推動(dòng)力是介質(zhì)兩側(cè)的壓力差。壓力差的產(chǎn)生有空氣自身的重力、離心力和外加壓力。工業(yè)上應(yīng)用的有深層過濾、附灰層過濾或微孔覆膜表面過濾等方式。

（1）附灰層過濾。過濾時(shí)固體顆粒沉積于過濾介質(zhì)表面而逐漸形成均勻的附灰層，由于顆粒大小不一，過濾介質(zhì)中微細(xì)孔道的尺寸可能大于附灰層中部分小顆粒的尺寸，因而過濾開始會(huì)有一些細(xì)小顆粒穿過過濾介質(zhì)使除塵效率降低，但很快就會(huì)在孔道中發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，之后小于孔道尺寸的細(xì)小顆粒也能被截留，此時(shí)附灰層開始形成，過濾效率正常，過濾和清灰交替進(jìn)行，這種過濾稱為附灰層過濾。袋式除塵器的過濾速度很低，一般為0.6～1.6m/min，適用于處理固體顆粒含量較高（固體的體積分?jǐn)?shù)約在1%以上）的工業(yè)粉塵或工業(yè)煙塵。

（2）深層過濾。過濾介質(zhì)是很厚的纖維層，過濾時(shí)不形成附灰層，懸浮顆粒尺寸小于床層的孔隙尺寸。當(dāng)灰塵通過過濾介質(zhì)時(shí)，其中的固體顆粒由于表面力、靜電等作用即附著在孔道壁上，被截留在過濾介質(zhì)床層內(nèi)部。纖維層定期更換，稱為深層過濾?？諝膺^濾器的過濾速度較高，一般為0.1～2.5m/s，與袋式除塵相比，相差10～60倍，適用于處理固體顆粒含量少（固體的體積分?jǐn)?shù)約在0.1%以下）的含塵空氣。

3.3 過濾介質(zhì)

工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)有三類。

（1）織物介質(zhì)（濾料）。包括棉、毛、絲、麻等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及由璃纖、金屬纖維織成的毛皮的濾料，這類介質(zhì)能截留顆粒的最小直徑為1～65μm，織物介質(zhì)在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛。

（2）疊層介質(zhì)。由非編物制成的纖維層疊加而成。用于深層過濾。

（3）微孔覆膜表面過濾。聚四氟乙烯（PTFE）微孔薄膜復(fù)合而成，能攔截0.1～5μm的微細(xì)顆粒。

3.4 袋式過濾除塵器

其與纖維過濾器的不同在于：纖維被織成布后的空隙率比松散填充的纖維濾墊低很多。新濾料經(jīng)過多次過濾和清灰循環(huán)之后：1）保留著一層殘余的粉塵層，并變成為主要的過濾介質(zhì)；2）過濾層表面覆膜的濾料將微細(xì)粉塵截留在表面，實(shí)現(xiàn)了理想的表面過濾。

3.5 重點(diǎn)行業(yè)的空氣污染源急需防控

燃煤電廠是粒徑≤2.5μm懸浮顆粒物的主要產(chǎn)生源之一，且在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)以煤為主的能源供應(yīng)格局不會(huì)發(fā)生根本性的改變。研究表明，燃煤電廠現(xiàn)用的除塵設(shè)備后排出的顆粒物幾乎全為PM10，其中PM2.5占46%～90%。因此電除塵器對(duì)PM2.5的去除率低下。重點(diǎn)行業(yè)采用高除塵效率和經(jīng)濟(jì)適用的細(xì)塵防控，是實(shí)現(xiàn)大氣污染物總量控制的當(dāng)務(wù)之急。

3.6 過濾除塵

用織物、纖維與微孔薄膜復(fù)合的過濾除塵器技術(shù)成熟，是一種方興未艾的技術(shù)。

就近幾十年應(yīng)用的規(guī)模來說，以過濾器為主的除塵器不僅可以清除細(xì)塵，而且可使用纖維夾層無害化或清除有毒物質(zhì)，且價(jià)格低。

我國(guó)自產(chǎn)的各種過濾用制品發(fā)展很快，新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)微塵的直徑和排放濃度限值都有很大提高，還要清除空氣中所含的有毒和致癌物質(zhì)，因此濾料質(zhì)量的提高更是任重而道遠(yuǎn)。

4 振打玻纖扁袋式除塵器對(duì)完善脈沖反吹圓袋式除塵器的意義

電廠以前為了清除排煙中的可見粗顆?；覊m而廣泛采用電除塵器。電除塵器具有便于大型化、耐溫高、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，但其經(jīng)濟(jì)合理的除塵排放濃度是在≤100mg/m3情況下使用。由于其陽極板清灰時(shí)極易二次揚(yáng)塵，灰塵的比電阻又有限制，因此不太適應(yīng)捕集細(xì)顆?；覊m，特別是電除塵器最難妥善隔絕頂部的高電壓絕緣區(qū)、外殼內(nèi)壁以及下部灰斗等的空間，致使未經(jīng)凈化的潛流繞過電除塵器的高壓捕塵電場(chǎng)，因而降低了除塵效率，一般除塵效率只能保持在99.3%左右。要提高除塵效率就需要設(shè)置更嚴(yán)密的擋板，造價(jià)也會(huì)因此提高，一些企業(yè)不能承受。新排放標(biāo)準(zhǔn)要求必須清除細(xì)顆粒物，排放濃度的限值更加趨嚴(yán)。對(duì)有些電除塵器的經(jīng)濟(jì)改造辦法已經(jīng)形成，即：保留電除器進(jìn)口的一個(gè)電場(chǎng)，后面再采用脈沖反吹圓袋式除塵器替代，現(xiàn)已積累了成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，且改進(jìn)費(fèi)力還不算大。但缺陷是反吹清灰回收飄浮的微細(xì)顆粒難，改為停風(fēng)振打清灰就合理了。

（1）各類除塵器的應(yīng)用結(jié)果表明，過濾除塵是清除微細(xì)粉塵最好的方式，且最經(jīng)濟(jì)適用。但輔助濾料保證實(shí)現(xiàn)最高除塵效率的多種除塵器結(jié)構(gòu)，必須擇優(yōu)選用。

（2）不同的兩種袋式除塵器的科學(xué)對(duì)比，是按處理風(fēng)量使用各自的過濾面積，要求除塵器使用的濾料結(jié)構(gòu)基本相同，以便所取得的除塵效率一致；材質(zhì)不同的濾料，可以按差值折算。除塵器作為濾料的輔助件，其所配置的數(shù)量均以數(shù)值表述，然后通過倍數(shù)計(jì)算結(jié)果。

以1臺(tái)中型燒煤粉鍋爐為例，以機(jī)械振打玻纖扁袋塵器對(duì)比采用化纖濾料聚苯硫醚的脈沖反吹圓袋式除塵器，節(jié)約的各附屬件以倍數(shù)計(jì)的數(shù)量，計(jì)算結(jié)果開列于下：

1）安裝扁袋式除塵器的占地面積（m2/m2）僅為1/6～1/5；

2）安裝扁袋式除塵器的占地空向（m3/m2）僅為1/3左右；

3）扁袋式除塵器結(jié)構(gòu)消耗鋼材（kg/m2）約少一半；

4）扁袋式除塵器清灰耗電（kW/m2）約少8/9；

5）扁袋式除塵器使用玻纖濾料，圓袋式除塵器使用的濾袋則是聚苯硫醚濾料，市價(jià)高出2.4倍；

6）拉緊組合扁袋式除塵器的濾袋間距穩(wěn)定布列合理并有氣流通道，運(yùn)行的排煙機(jī)阻力低得多。吊掛圓袋除塵器布列不合理且無專用氣流通道，因此按運(yùn)行阻力系數(shù)估算，運(yùn)行的脈沖圓袋式除塵器的排煙機(jī)約多消耗電量25% 。

5 機(jī)械振打玻纖扁袋式除塵器應(yīng)用實(shí)例

5.1 上海揚(yáng)子木材廠15t/h煤粉鍋爐

居民密集的上海揚(yáng)子木材廠，生產(chǎn)用的15t/h煤粉鍋爐排煙污染嚴(yán)重，居民不能開窗。該廠曾采用濕式和干式多種除塵方式，效果均不理想。采用6室5層帶防雨棚的振打清灰扁袋式除塵器1臺(tái)，試用期為1年。至1984年，監(jiān)測(cè)基本達(dá)標(biāo)，并進(jìn)行了技術(shù)鑒定和除塵器驗(yàn)收，此后煙囪出口已看不到排出的煙羽。

5.2 青海省電爐冶煉硅鐵合金排放治理

1985年，青海省的電爐冶煉硅鐵合金排放的微細(xì)硅粉量大，污染環(huán)境嚴(yán)重，處于主導(dǎo)風(fēng)向下游的就是繁榮的西寧市區(qū)，急需治理。1986年開始分二期施工治理，在生產(chǎn)企業(yè)安裝了3臺(tái)12,500kVA硅鐵合金治煉電爐，總排煙量55萬m3/h，過濾面積22,732.8m2，最大的一臺(tái)由12室8層96個(gè)單體箱組成。電爐煙氣進(jìn)除塵器前，采用高壓水噴霧冷卻到250℃以下。由于發(fā)現(xiàn)第一期從爐內(nèi)排出的風(fēng)量偏小，因此在第二期增大了排煙量，改進(jìn)了濾料質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。爐前的操作環(huán)境也得到了很大改善，濾料使用4年后還有1/3可以繼續(xù)使用。

5.3 北京第一機(jī)床廠沖天爐排煙除塵

該廠位于北京市大北窯繁華區(qū)，其鑄造分廠的2臺(tái)10t/h沖天爐是三環(huán)線內(nèi)僅存的沖天爐，每天生產(chǎn)鑄件60t，傍晚黃昏時(shí)開爐，由沖天爐排出的微細(xì)粉塵會(huì)在低空形成一層紅云，嚴(yán)重影響了北京的大氣環(huán)境和景觀。

治理合同要求排放濃度≤50mg/m3，采用機(jī)械振打扁袋式除塵器，濾料采用加厚的玻纖膨體紗濾布，處理風(fēng)量4萬m3/h，1992年投用。沖天爐使用一年后，鑒定驗(yàn)收時(shí)由北京市環(huán)保監(jiān)測(cè)站排煙測(cè)定的排放濃度為14.9mg/m3，如使用覆膜濾料，調(diào)整合理，可再提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

5.4 鞍鋼大型熱軋薄板廠空氣（新風(fēng)）過濾除塵工程

鞍鋼新建的大型熱軋薄板廠空氣除塵工程，采用振打式滌綸扁袋式除塵器，共11臺(tái)，總過濾面積2.2萬m2，過濾空氣量120萬m3/h，其中有9臺(tái)安裝在廠房頂上，節(jié)約了占地面積，進(jìn)風(fēng)也比較清潔。入口含塵濃度0.46mg/m3，凈化后的含塵濃度為0.13mg/m3，過濾速度1.0m/min，出口最大灰粒粒徑0.2μm，系統(tǒng)阻力低于1000Pa，運(yùn)行兩個(gè)月清灰一次。2000年投運(yùn)使用至今良好。濾袋使用壽命預(yù)計(jì)在20年以上。

6 結(jié)語

利用我國(guó)自主創(chuàng)新、適合國(guó)情，并具有豐富實(shí)踐應(yīng)用效果的新型“機(jī)械振打玻纖扁袋除塵器”，充分顯示了濾料的優(yōu)越性，除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)良，技術(shù)指標(biāo)較先進(jìn)。該設(shè)備對(duì)除塵器的外殼要求是：連續(xù)焊接、嚴(yán)密保溫、不漏風(fēng)、頂部防雨；內(nèi)部袋口安裝在花板上不漏塵；相對(duì)濕度保持在80%以下，高出露點(diǎn)30℃時(shí)，才能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 胡源，陳水.爐窯排煙高溫袋濾除塵技術(shù)—振打式玻纖（滌綸）扁袋式除塵器[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2008.

[2] 陶暉.中國(guó)袋式除塵器的技術(shù)進(jìn)步和薄弱環(huán)節(jié)[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，1995（8）.

[3] 胡源，王桂婷.機(jī)械沖擊振打扁袋和脈沖圓袋式除塵器性能對(duì)比[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（4）.

[4] 胡源，佟石.振打扁形濾袋式除塵器的創(chuàng)新及經(jīng)濟(jì)適用性[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012（10）.

Economic Discussion on PM2.5Prevention and Control Technology of Key Pollution Sources

HU Yuan1, TONG Shi2
(1.Design Academy of Anshan Iron and Steel Works, Anshan Liaoning 114021; 2. Anshan Chemical Industry Dust Removal Equipment Plant, Anshan Liaoning 114041, China)

The article explicates the development of dust removal equipment filtering materials and the importance of reasonable use, pointing out that when the key industries adopt PM2.5pollution prevention and control technology, they should make the scientific comparison, select good quality filtering materials and filtering dust removal system with economic saving; based on the application case, the paper presents the application result of machine shaking, spun glass and flat bag-hose precipitator.

key industry; PM2.5;precipitator; filtering; pollution prevention and control

X701

A

1006-5377（2014）01-0041-06