我国袋式除尘技术近十年的发展综述
1 袋式除尘设备的设计和制造技术更加成熟
袋式除尘器的处理风量和设备规模随着我国工业规 模扩大而迅速大型化。进入新世纪的十年里，我国袋式 除尘技术有了很大的进步。
用于钢铁、水泥、火电行业的袋式除尘器，大批单机 的处理烟气量都已超过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400 万m3/h，过滤面积超过5万m2。
除尘设备的大型化不仅是设备规模的简单扩大，同时 增加了新技术的含量：1）通过计算机模拟试验和实验室 模型试验获得袋式除尘器的合理气流分布和气流组织， 使含尘气流均匀分布至庞大箱体内的各条滤袋；2）结 构更加合理，淡化大量沿用的进、出风管道系统，趋向 直进直出的结构，使气流在流入和流出除尘器过程中 的压力损失得以降低；3）通过科学计算，强化了结构 的安全，并适度减轻了设备的重量；4）按照“离散” 和“跳跃”的原则安排脉冲喷吹的顺序，避免了相邻的 两排滤袋在清灰时的相互干扰，从而改善了清灰效果。 以直通均流袋式除尘器为例，其在长袋低压脉冲袋 式除尘器的基础上，吸收了电除尘器结构的某些优点而 形成简约的结构；仔细改进气流分布和组织；合理安排 脉冲阀喷吹顺序；通过计算确定除尘器整体结构。在电 厂应用的结果为：出口含尘浓度≤20mg/Nm3；设备阻力 为900～1100Pa；滤袋使用寿命为3～4年。
进入本世纪之初，用于燃煤电厂锅炉烟气除尘的回 转喷吹脉冲袋式除尘技术被引进我国，并很快得以批量 生产。该技术的优点是：设备紧凑、脉冲阀数量少；不 足之处在于，处于不同位置的滤袋的实际清灰周期相差 数倍，而且有相当数量的清灰能量未得到有效利用。
电袋复合除尘器进入市场后，多用于火电和水泥等 行业。占据市场份额较多的是分区组合型式，即通常所说 的“前电后袋”型式。其应用中的“得”与“失”引起较多的 关注，并引发了对于这种除尘器的深入研究和讨论。一体 组合型式的电袋复合除尘器也在研制之中，并在一台75t/h 工业锅炉进行了应用试验，现已历时两年。
目前，除尘设备制造的机械化水平显著提高，如，1） 花板袋孔的加工较多采用数控激光切割，精度高、进度 快、周边光滑无毛刺；2）半自动下料、自动或半自动 焊接被普遍应用；3）几乎所有的滤袋框架生产都已采用 半自动焊接机，大大提高了焊点牢度、框架表面光滑程 度和加工进度。此外，滤袋框架的防腐水平也有很大进 步，电喷涂有机硅工艺被普遍采用，用于燃煤锅炉烟气 净化的寿命得以延长。用于垃圾焚烧烟气的滤袋框架， 采用不锈钢制作的也不鲜见。
在检查整机的焊接质量方面，以及检查滤袋的安装质 量方面，现在也常采用荧光粉检漏的方法，采用该方法比 通过煤油和人工检查的传统方法更加快速、准确、可靠。 我国袋式除尘器设计和制造技术更加成熟的成果之 一是，出口设备逐年增加。用于水泥、钢铁、垃圾焚烧 等行业的除尘器已出口到多个国家；袋式除尘设备的出 口，意味着我国在除尘器的设计、制造、安装、防腐、 包装，以及配套件的选购等各个环节，都执行了更加严 格的标准，其中有许多执行的是发达国家的标准。 目前国内袋式除尘器的粉尘排放浓度已普遍在30mg/Nm3 以下，低于20mg/Nm3和10mg/Nm3排放限值的设备也有 很多，向环境敏感地区和国外提供的设备达到了更高的 要求，这为国家制订更加严格的环保法规和标准提供了 有力的技术支撑。总体来看，袋式除尘设备阻力大幅度 降低，除某些场合和少数类型的设备外，大量袋式除尘 器的设备阻力都控制在1200Pa以下，低于1000Pa的设备 也屡见不鲜。除尘器滤袋的使用寿命曾是令人心存疑虑 的因素之一，但随着现在滤袋寿命的不断延长，有这种 疑虑的人越来越少。还有人曾担心袋式除尘器的维护检 修频繁，但许多“电改袋”的结果表明，操作和维修人 员普遍感觉工作量减轻，定员可以减少。这得益于除尘 设备质量的提高、自控系统的进步、应用技术的提高。
随着袋式除尘技术的不断进步和应用领域的扩大， 相应的自控制技术和产品也有了长足的进步。PLC与工 控机、DCS联合使用，控制技术升级和模块化，可分别 满足大型和中小型除尘系统的控制要求，可靠性更高， 功能不断完善：1）清灰控制有定时、定压差、流量函 数控制和手动控制等多种方式；2）可对设备和系统的 温度、压力、压差、流量等参数进行监控；3）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，根据需要还可 进行漏袋检测。
2 耐高温纤维滤料研制实现突破，滤袋生产技术 和装备显著提高
我国自行研制的聚苯硫醚纤维获得成功，已有数家 企业可批量生产，该产品在燃煤电厂锅炉烟气净化中的 应用取得良好效果，结束了我国PPS纤维完全依靠进口 的局面。PPS原料生产基地的建设也在进行中，目前已有 产品供应，但产量尚不能满足需求。近年来，我国又研 制出轶纶（聚酰亚胺）纤维，并建设了生产线，纤维产 品达到设计产量，其性能指标达到甚至优于国外产品。 研发企业还建立了生产基地，具备了从聚酰亚胺原料合 成到最终制品的全路线规模化生产能力。
我国PTFE纤维的性能和产品质量进一步提高，应 用越来越广泛。包括垃圾焚烧烟气净化的许多领域，已 成功应用国产PTFE针刺毡，滤袋寿命显著延长。由于 性能指标和质量的提高，国产的间位芳纶纤维基本上占 据了国内市场。超细玻纤的生产技术和性能也有了长足 的进步。
玄武岩纤维及滤料已在我国问世，生产的连续纤维 直径≤5μm。存在的问题是产品质量不够稳定，生产工 艺和设备尚待改进。目前制成的玄武岩纤维膨体覆膜滤 料，部分或全部采用膨体纱织造，经过PTFE混合溶液浸 渍处理，然后通过热轧使表面复合聚四氟乙烯薄膜。该 滤料在处理垃圾焚烧烟气中，应用至9个月时滤袋的强 力保持率平均为90%，16个月时强力保持率平均为89%。 超细面层针刺毡或梯度结构针刺毡的用量增加。该 种滤料具有表面过滤作用，也有利于清灰，成为表面过 滤材料的一种。与覆膜滤料相比，其面层更加牢固。
目前国内生产PTFE纤维的企业也有好几家，部分企 业的生产线已达到较先进的水平。PTFE的成膜技术也有 了长足进步，膜的厚度、透气率和牢度都有显著提高。贴 膜技术和装备进步很大，不少厂商拥有了热熔覆膜的工 艺和装备，覆膜滤料的性能更加接近国外先进产品。值得 一提的是，对覆膜滤料优点和缺点的认识更加客观，对 其选用趋于理性化，更多遵循“扬长避短”的原则进行。 两种或更多纤维混合制成的针刺毡品种也在增加， 这种组成可使不同纤维发挥其优点，而弥补各自的不 足，从而提高了滤料的性能，现已应用到包括高炉煤气 在内的多个行业。
纳米催化剂气流成网技术正在开发，制成载负催化 剂的复合针刺毡滤料，兼具过滤和催化裂解功能，可用 于分解二英等有机废气。
数家企业已拥有世界一流的水刺毡生产线。水刺工 艺利用极细高压水柱的正、反向作用，使纤维互相钩合而 成型。水刺毡几乎没有针孔，滤料表面平整光洁，有利于 实现表面过滤，降低排放浓度；可避免刺针对纤维的机械 损伤，有利于提高强度，延长寿命，并可减少纤维用量，有 利于降低滤料成本。此外，已有几条国际先进的针剌生产 线被引进。该设备产量高，针剌比较均匀，产品没有明显的 针剌痕迹，大大提高了产品的质量。
滤袋普遍采用三针机缝制，多家企业装备了自动缝 制生产线，拥有热熔合设备的厂家也不在少数。越来越 多的企业学习发达国家的先进缝袋工艺，贯穿于从下料 到缝制，直至检验、包装的整个生产过程，滤袋质量得 到全面提高。
3 脉冲阀实现创新和进步
一种被称为“滑动阀片脉冲阀”的新型脉冲阀现已 在我国研制成功。采用金属和高分子材料制成的滑动阀 片代替了传统的橡胶膜片，阀片（板）中心设有联结 轴，与设在阀盖上的直线轴承滑动配合，阀片（板）周 边设有导向滚珠，使阀片（板）的运动平稳。对于口径 较大而具有两个膜片的产品，其控制膜片也采用滑动阀 片的结构。这种脉冲阀既能垂直安装，也能水平安装。
滑动阀片脉冲阀具有完全的自主知识产权，已获得国 家专利，并通过技术鉴定和产品鉴定。试验室试验和现场 应用证明，除了使用寿命长和工作可靠之外，该阀开度大于 膜片阀，因而提高了喷吹强度。同时这种脉冲阀还具有体 积较小的优点，其4英寸阀的安装尺寸与3英寸膜片阀相同。 此外，我国还研制成功14英寸和16英寸的超大型脉冲 阀，并在试验台上进行了性能检验。14英寸以下的超大型脉 冲阀已在工程中成功应用，效果良好。为了提高脉冲阀的质 量，延长膜片的寿命，多家企业积极改进了膜片的原料、配 方和生产工艺，在破坏性试验台上喷吹试验至100万次，膜 片仍完好。同时，努力优化加工装备和制造工艺，铝部件的 制作已普遍采用压铸和数控机床等工装而完成。对成品和 半成品加强了质量检验，有的检验率达到100%。多年的努 力得到回报，我国脉冲阀的整体性能以及膜片的寿命不亚 于国外产品，并已出口到多个国家。令人高兴的一个现象 是，原来指定采用进口脉冲阀的一些国内用户也开始主动 采购国产脉冲阀。
4 稳步进入燃煤锅炉烟气净化领域
历经二十年的努力，袋式除尘技术终于在2001年首 次成功应用于燃煤电厂锅炉烟气净化。最近的十年中， 袋式除尘技术在火电行业的应用平均以每年数百万千瓦 的速度增加，最大应用到600MW机组。此外，一大批 自备电厂和工业锅炉也开始应用袋式除尘技术，并已获 得良好效果。
目前应用的主要有以下几种型式的袋式除尘设备：
1）长袋低压脉冲袋式除尘器，以圆袋、固定管行列 喷吹区别于其他型式，例如直通均流袋式除尘器；2）回 转喷吹脉冲袋式除尘器，以扁袋、喷吹管在回转过程中 喷吹为显著特征；3）分区组合式电袋除尘器，前部为 电区，后部为袋区。除上述几种外，也有一些机组采用 回转定位反吹袋式除尘器，该除尘器存在的问题是：设 备阻力高、滤袋寿命短、机械故障多。
用于燃煤锅炉烟气净化的滤料主要是PPS针刺毡， 并以PTFE浸渍。针对煤质、炉型、烟尘特性等条件的 不同，有关企业推出多种结构和后处理的滤料进行尝 试，例如：PPS针刺毡覆膜；PPS纤维＋P84面层并覆 膜；PTFE基布＋PPS面层；PPS纤维＋超细PPS面层并 PTFE浸渍处理等等。
为了避免投油过程中油雾对滤袋的危害，采取了预 涂灰措施，对干净的滤袋预先涂复适量粉煤灰。 为了防止锅炉烟气出现异常高温时烧坏滤袋，设置 紧急喷雾系统。作为辅助措施，早期曾普遍设置旁路， 但存在粉尘泄漏、环境污染、阀门卡塞等问题，因而大 多被废止，新建项目也已很少用。
为了减缓PPS滤料的氧化，普遍采取严格控制除尘器 的漏风率的措施，使漏风率多在1%～2%范围内。
可靠而完备的自控系统也是袋式除尘系统安全运行 的重要保证。合理的清灰制度和喷吹顺序、严密的温度 监控、对主要部件和附属设备工况的监视、异常情况报 警、与DCS等上位机通畅的信号传输等等，是自控系统 不可或缺的内容。
袋式除尘器的粉尘排放浓度普遍低于30mg/Nm3，很 多低于20mg/Nm3，为电力行业制订新的排放标准提供 了依据。采用脉冲喷吹清灰的设备，大多阻力低于1200 ～1500Pa，而弱力清灰则易导致除尘器阻力过高。滤袋 使用寿命最长的超过5年，一般在3年左右，也有少数设 备的滤袋寿命过短。
袋式除尘技术在燃煤锅炉烟气净化中的应用，使这 一领域的除尘技术多样化，促进了不同除尘技术互相竞 争、互相补充、快速发展，推动了技术进步，加快了电 厂节能减排的步伐。
5 除尘技术在水泥窑的应用异军突起
本世纪初期，袋式除尘技术开始用于水泥窑尾烟气 净化。随后，一条5000t/d规模的新型干法生产线窑尾 除尘采用长袋低压脉冲袋式除尘器，处理烟气量≥97万 m3/h，粉尘排放浓度≤10mg/Nm3，设备阻力在数年中始 终低于1200Pa，滤袋使用寿命超过5年，与以往的袋式 除尘器相比，设备阻力降低约30%。
最近几年中，水泥行业新建4000t/d、5000t/d、1万t/d和 1.2万t/d规模生产线窑头和窑尾大多采用袋式除尘器，全 线采用袋式除尘器的也很多，单机处理风量从几十万m3/h 到几百万m3/h。还有很多企业将在役电除尘器改造为袋 式除尘器。与电除尘器相比，袋式除尘技术具有粉尘排 放浓度低、节水、回收热能等优点，有力地推动了水泥 行业的节能降耗。
用于水泥窑头和窑尾烟气净化的袋式除尘器，技术 要点有：
1）合理进行气流分布，避免滤袋被冲刷，降低设 备阻力；2）选用高性能、低阻力过滤材料，包括P84针 刺毡在内的滤袋已被较多采用；3）采用高强度的清灰 方式和高品质的脉冲阀，以及合理而可靠的自动控制系 统；4）智能化的清灰和卸灰控制，用以保证稳定袋式 除尘器阻力；5）优化除尘器本体设计。
袋式除尘技术的广泛应用，有力支持了水泥行业排 放标准的严格化，2004年颁布的新标准规定，新建水泥 厂粉尘排放限值为30～50mg/Nm3，现在这一标准将再次 修订，粉尘排放限值改为20～30mg/Nm3。2010年工业和 信息化部印发了《关于水泥工业节能减排的指导意见》 （工信部节［2010］582号），到“十二五”末，全国水 泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%，明确2011—2015 年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器（低压脉冲袋除 尘器）。现在很多地区对水泥行业的排放要求已经提高 到≤10mg/Nm3。
6 钢铁行业选用除尘器向袋式除尘倾斜
2004年，首秦公司1200m3高炉在大型高炉中率先采 用袋滤除尘技术获得成功，随后，一大批高炉干法除尘 系统建成投产，莱钢、包钢、通钢、承钢、韶钢等企业 通过新建或改造，已全部实现高炉煤气袋滤除尘。据不 完全统计，全国已有超过50座高炉采用干法袋滤除尘技 术，包括2500m3、3200m3、5500m3等各种容积的大型高 炉，其中最大的高炉容积为5800m3。
我国高炉煤气干法袋滤除尘技术有以下特点。
（1）全干式
日本等国高炉煤气袋滤除尘曾经处于世界前列，但 目前仍并存湿式除尘系统，我国新建的高炉煤气袋滤除 尘系统则为全干式，没有湿法装置。
（2）强力清灰
除早期建设的少数系统外，都采用以氮气为气源的 脉冲喷吹清灰技术。这从根本上克服了反吹清灰固有的 清灰效果差、能耗高等各种弊端。
（3）多种滤料
经过长期的实践和改进，已选择出对高炉煤气有良 好的适应性的滤料。目前采用的有单一纤维滤料，例如 芳纶针刺毡；也有复合针刺毡滤料，以玻纤为主，分别 混以芳纶或P84纤维。
（4）气力输灰与灰罐车运送
各箱体收集的粉尘通过气力输送集中至大灰仓，以 氮气为输送介质。若以煤气为介质，气、固分离后净煤 气返回低压管网回收。大灰仓的粉尘以负压吸送方式进 入罐车外运。
高炉煤气袋滤除尘的效果好，净煤气含尘量低于 5mg/Nm3；净煤气温度提高，且含水量减少，使煤气热 值增加，从而显著提高了鼓风温度和生铁产量；能充分 回收煤气的能量，余压发电量提高30%～50%；杜绝了 煤气洗涤废水的产生，避免了污水和污泥处理；与湿法 相比，干法节地40%～50%，节水80%～90%，节省投资 30%～40%，节省运行能耗70%～80%。
在钢铁生产的其他工序，转向袋式除尘技术的趋势 也比较明显。烧结机尾烟气除尘长期为电除尘器所垄 断，由于不能满足新的环保标准，最近几年开始转向袋 式除尘技术。小型和大型烧结机都有成功应用的实例， 在役的电除尘器被改造为长袋低压脉冲袋式除尘器， 采用涤纶针刺毡，过滤风速1.1m/min，粉尘排放浓度 ≤30mg/Nm3，设备阻力≤700Pa。
7 净化垃圾焚烧烟气效果良好
生活垃圾焚烧烟气除尘具有以下难点。
1）烟尘危害大，污染控制要求严格。特别是要 严格控制二英的排放浓度，粉尘的排放浓度宜低于 10mg/Nm3。2）烟气含湿量高，露点温度高。我国某些垃 圾焚烧厂的烟气含湿量可高达35%，甚至更高。露点温度 超过140℃，极易导致除尘系统的腐蚀和堵塞。3）烟气的 高温和低温交互存在。4）烟尘具有较强的吸湿性。脱 酸生成物主要是CaCl2和CaSO3等，属易吸潮的物质，容 易堵塞滤袋、灰斗和管道。5）烟尘颗粒细，密度小。 这给清灰和卸灰带来困难。6）腐蚀性较强。对设备的 防腐措施提出了较高要求。
最近十年中，袋式除尘器技术已经较好地适应了垃 圾焚烧烟尘条件，成功克服了上述难点。一些系统的粉 尘排放浓度为2.3～4.0mg/Nm3，二英排放浓度为0.018 ～0.040ngTEQ/Nm3，设备阻力稳定在1300～1800Pa范围 内，滤袋寿命在2~3年。
清灰方式选择强力类型，即脉冲喷吹清灰方式。对 气源进行严格的脱水除油处理。
根据烟尘特性， 滤料有多种选择。通常有 PTFE＋P84、PPS、玻纤和玻纤+PTFE混纺滤料等。由 于国产PTFE纤维质量提高和价格适中，最近几年趋向于 纯PTFE针刺毡，滤袋寿命显著延长。
滤袋框架采用有机硅喷涂或不锈钢（316L）制作。 除尘器设有热风循环系统，保护滤袋和箱体免受 腐蚀。
对箱体和管道以及附属设备进行严格保温。 加强温度和阻力监控，加强对除尘器重要部件的工 况监视，保证袋式除尘器正常工作。
8 对袋滤除尘技术的认识深化
许多企业已不满足对袋滤除尘技术的一般了解，多 种试验装置的建立，是深化对袋滤除尘技术认识的途径 之一。以前仅在少数院校才有的试验装置，现在许多生 产企业开始重视，并纷纷自行建设。据不完全统计，有 以下类型的试验装置。
（1）喷吹装置试验台
多家企业建立了这类试验台。可进行：1）脉冲阀优 选试验；2）超过8~12m长滤袋清灰效果试验；3）大于4 英寸脉冲阀为20条以上滤袋清灰的试验；4）清灰气流沿 喷吹管和沿滤袋分布规律的试验；5）脉冲阀与滤袋合理 匹配的试验等等。
（2）脉冲阀性能试验台
该试验台设有标靶，并在标靶上安装压力传感器和 加速度传感器，令受试脉冲阀喷吹标靶，以比较不同结 构、不同尺寸脉冲阀的性能。计算机直接打印出脉冲阀 的压力波形、加速度波型和关键数据。
该试验台可比较脉冲阀产品的性能，也可进行新脉 冲阀的研制和试验。
（3）脉冲阀膜片破坏性试验台
可以同时对多个不同尺寸和结构的脉冲阀进行膜片 寿命试验。以压缩空气为动力，在额定压力下脉冲喷 吹，直至膜片破损，从而检验膜片实际使用寿命。
（4）脉冲阀流量系数试验台
以罗茨风机为动力，在连续稳定流条件下测试脉冲 阀的流量系数。可进行压力0.1MPa以下的试验。
（5）袋式除尘试验台
相当于一台小型的袋式除尘器，可模拟某些运行条 件，进行除尘效果、设备阻力、清灰周期等参数的试 验，以确定除尘器的合理结构、主要部件等。
（6）滤料动态过滤性能试验台
利用一定规格的试验粉尘，在规定的过滤风速下， 经一定次数的容尘、清灰，测定滤料的动态滤尘性能和 滤料的残余阻力。
（7）气流分布试验
按照一定比例建立缩小的除尘器模型，进行除尘器 气流分布的试验，以获得气流分布装置的合理结构、尺 寸和风速。
9 失效滤袋处理技术应运而生
针对袋式除尘器滤袋的两种失效现象，推出了相应 的处理技术。
（1）糊袋处理
解决糊袋问题的设备是移动清灰仪及配套的现场测试 设备。清灰操作在现场进行，清除滤袋表面的粉尘结块，降 低阻力，从而使滤袋恢复使用功能，并降低用户的运行成本。 该清灰仪的主体是装有一个脉冲阀的小型气罐，脉 冲阀的输出管道外面装有圆形盖板。空压机通过软管向 气罐输入压缩空气。操作时，将脉冲阀的输出管从待清 灰滤袋的上口插入，圆形盖板将袋口盖严，在脉冲阀开 启的瞬间，压缩空气喷入滤袋，滤袋外表面的粉尘被清 落，滤袋的透气性得以增加。逐个对滤袋进行此操作， 直至全部滤袋得以清灰。
（2）“灌肠”滤袋处理
利用射流气动原理，将出现“灌肠”滤袋内部的粉尘清 理出来，使其恢复工作能力，从而减少报废的滤袋数量。 这种装置被称为“吸灰枪”。其核心部件是一个小型的引 射器，压缩空气入口设有球阀。吸灰枪具有吹、吸两种型 式，将引射器的出口或入口分别接至待清灰的滤袋，便可 形成“吸灰”或“吹灰”两种工作模式。
根据滤袋的尺寸和积累粉尘的情况，吸灰枪的动力 强度可以调节。
综上所述，经过袋式除尘行业几代专家和工程技术 人员的不懈努力，近十年来我国袋式除尘器的设计、制 造、控制、滤料和配件技术都取得了显著的进步。同 时，袋式除尘技术尚存在许多不足，并面临新的挑战， 还须继续付出艰苦的努力。
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