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    布袋除塵器的發展與展望

    信息來源: | 發布日期: 2010-12-07 | 瀏覽量:
    文章摘要:布袋除塵器是水泥工業中使用^廣泛的一種收塵器。它對細塵粒(1~5μm)的效率在99%以上,還可以除去1μm甚至0.1μm的塵粒。布袋除塵器的適應性比較強,不受粉塵比電阻的影響,也不存在其他的污染問題,在選取適當的助濾劑條件下,能同時脫除氣體中的固、氣兩項污染質。由…
          布袋除塵器是水泥工業中使用^廣泛的一種收塵器。它對細塵粒(1~5μm)的效率在99%以上,還可以除去1μm甚至0.1μm的塵粒。布袋除塵器的適應性比較強,不受粉塵比電阻的影響,也不存在其他的污染問題,在選取適當的助濾劑條件下,能同時脫除氣體中的固、氣兩項污染質。由于這個特點,在水泥 工業中所有卸料揚塵點處基本上都使用布袋除塵器。
    1.布袋除塵器的發展
        布袋除塵器早期用人工或機械振打清灰,因而其應用受到限制。1950年以來,由于逆向噴吹型(反吹風)和脈沖型的發明與應用,使布袋除塵器與清灰實現了連續操作,而且阻力穩定,氣流速度高,內部無運動機件,隨著新型、耐用、耐腐蝕、耐高溫(達300~400℃)、低壓損、易清灰濾材的應用,特別是非織物的聚合物濾材和金屬絲織物混合物濾材的發展,使其應用日益廣泛,成為主要的高效收塵器。
        布袋除塵器主要依靠以下幾方面的作用:(1)重力沉降:含塵氣體進入布袋收塵器時,顆粒較大、比重較大的粉塵,在重力作用下沉降下來,這和沉降室的作用完全相同。(2)篩濾:當粉塵的顆粒直徑較濾料的纖維間的空隙或濾料上粉塵間的間隙大時,粉塵在氣流通過時即被阻留下來。(3)慣性力作用:氣流通過濾布時可繞纖維而過,而較大的粉塵顆粒在慣性力的作用下,仍按原方向運動,遂與濾料相撞而被捕獲。(4)熱運動作用:質輕體小的粉塵隨氣流運動,非常接近于氣流之線,能繞過纖維。但它們在受熱時作熱運動(即布朗運動)的氣體分子的碰撞之后,便改變原來的運動方向。這就增加了粉塵與纖維的接觸機會,使粉塵能夠被捕獲。
        布袋除塵器的集灰方式:(1)振動濾袋法:在濾袋頂上給以輕微振動,促使濾袋上灰層垮落。(2)反吹風法:此法使濾袋因袋內外的空氣壓力差而收癟,從而使粘著的灰層松散落下。(3)脈沖噴氣法:每隔3s時間用700000Pa的壓縮空氣向脈沖閥的隔倉氣室噴吹一次,脈沖噴吹的空氣高速擴張而產生沖擊波,傳濾袋撓曲去掉粘附其上的灰層。(4)聲波清灰法:此法應用聲波發生器產生低頻聲波,使濾袋發生振動,并結合反吹風使粘附在濾袋表面的塵粒振落下來。
        布袋除塵器的過濾材料:(1)天然纖維:主要有棉纖維、毛纖維和棉毛混紡纖維。(2)無機纖維:主要有玻璃纖維材料。(3)合成纖維:主要有尼龍纖維、滌綸纖維、晴綸纖維、維尼綸纖維、特氟綸纖維等。
    從20世紀90年 代初,面對日益嚴格的環保法規和民眾環保意識的提高,西方發達國家除塵器制造廠家開始尋找新的收塵突破點,經綜合評估后認為,在技術可行和制造成本競爭方面,布袋除塵器^有發展前景。在此之前已經誕生了脈沖清灰布袋除塵器,但處理能力有限。在此基礎上發展而來的氣箱脈沖布袋收塵器已經接近靜電收塵器的處理 能力,但高溫工況仍是普通濾料的一個誤區。上世紀90年代初,國內以南京院為代表開發出了玻璃纖維濾袋,但由于過濾機理仍是在濾袋內部形成塵餅后的深層過濾,玻纖密度不如化纖混紡編織布高,加上濾袋都有金屬框架,而玻纖抗折強度很低,因而使用過程中無論是使用效果還是生命周期都較差,無法推廣。
        真正使布袋收塵器發生革命性的變革技術是美國杜邦公司^開發出的PTFE [(C2F4)n,TEFLON ]即聚四氟乙烯覆膜技術。聚四氟乙烯是一種高分子化合物,化學性質穩定,耐酸堿,尤其耐酸性更好,耐高溫,在300℃以下物理化學特性穩定,高于300℃時出現不穩定活性。現在用于布袋覆膜的聚四氟乙烯薄膜都不是單純的聚四氟乙烯,為了保證薄膜制作的適當厚度并控制透氣性,都加有其它成分的添加劑,實際使用溫度在260℃以下,瞬間溫度可達280~290℃,超過300℃時物理與化學結構會被破壞。
        聚四氟乙烯覆膜的革命性意義在于能夠阻擋粉塵透過聚四氟乙烯膜,因而在濾料內形不成塵餅,傳統的深層過濾變成了表層過濾,只要表層塵剝離及時,濾料的透氣性就不會大幅度降低,壓力損失也會很小。將聚四氟乙烯膜覆在玻纖上可以在260℃以下的溫度工況內使用,而一般靜電除塵器的理想使用溫度在180~220℃之間,因而比靜電除塵器有更寬的溫度使用范圍。
        以美國富勒(FULLER)為代表,20世紀80年代末就開發出了大布袋收塵器用來取代靜電除塵器,但由于玻纖濾料的缺點(諾美克斯NOMAX濾料僅適用于200℃以下的溫度)和分室控制技術的不完善,一直得不到推廣。
        20世紀90年代初,分室控制技術采用PLC控制電磁閥切換,在聚四氟乙烯覆膜技術的支持下,反吹風大布袋和氣箱脈沖技術得到了極大的發展。已可完全取代靜電除塵器。2000年開工建設的都江堰拉法基水泥廠已全部采用布袋收塵器,2002年驗收監測結果顯示,所有收塵器排放濃度控制在20mg/Nm3以下,窯尾廢氣處理大布袋收塵器的排放濃度控制在10mg/Nm3以下,基本達到概念上的工業零排放程度。
        目前,能夠成熟應用于高溫條件下的大布袋反吹風收塵器,各項生產技術均掌握在美國幾家公司手中,聚四氟乙烯薄膜的產權屬于杜邦公司,^好的玻纖基布技術由美國BGF公 司掌握,而大布袋反吹風收塵器的技術產權屬于美國富勒公司,即使聚四氟乙烯薄膜向基布上貼覆技術也只有為數不多的幾家國外公司較為成熟,國內濾料廠家采用的熱壓覆膜和上膠覆膜技術與國外技術仍有較大差距。國內設備制造廠家一直在做整體技術的引進工作,但技術成本較高,難以在國內普及。
        除大布袋收塵器之外,小型單機脈沖清灰布袋收塵器和氣箱脈沖布袋收塵器在國內已較普及,國內濾料生產廠家對滌綸、丙綸或晴綸基布覆聚四氟乙烯膜已能滿足水泥廠低溫工況的過濾需求,由于國內技術覆膜后成本增加很少,因而覆膜濾布目前已成為水泥廠布袋收塵器的主要濾料。
        在表層PTFE覆 膜濾料的使用中,由于表層膜較薄,使用中一旦膜破損,其表層過濾機制將消失,對于化纖基布來說表層過濾機理消失或減弱后深層過濾也能起到很好的過濾作用,但對于玻璃纖維基布來說則是致命的,玻纖基布較薄且經緯線不如化纖基布密,難以形成良好的塵餅。因此,新近發展出了一種新型PTFE濾料―――PTFE針刺氈,原理是在濾料成型之前對基布進行PTFE處理,使PTFE不僅存在于濾料表層,而且在基布深層也有幾層甚至十幾層PTFE,^后濾料成型后仍然是表層過濾機理,也消除了表層薄膜被破壞的缺陷。較為成熟的是PTFE聚酰亞胺(polyimide)替代PTFE玻纖濾料,目前國內尚無一家工廠使用,但在國外已開始推廣使用。由于其成本非常高,目前的使用一般僅限于替代PTFE玻纖濾料。總之,布袋過濾收塵器的發展基本上是濾料的發展,濾料材質類別的發展推動了收塵器的機械結構及控制手段的發展。
        近年來由于干式脫硫技術的廣泛應用,采用袋式除塵器的越來越多。特別是近年來濾料材質的改進,提高了布袋壽命,也拓寬了袋式除塵器應用范圍。國外主要進展 是:組裝式、筒狀折疊形袋式除塵器,大幅度提高了相同體積的過濾面積;采用預附層技術,以降低阻力提高風速;采用煙氣調質技術,提高除塵效率;完善袋式過濾器系統的檢漏技術,如示綜粉塵和單色照射技術應用;新的濾料耐高溫、抗腐蝕、性能好;美、日、澳、德等國家把靜電技術與袋濾器結合開發出“靜電袋式除塵器”,對改進袋濾性能,提高捕集效率、改進濾料清除能力、降低粉塵粒子透濾率和系統阻力有明顯的效果。
    2.布袋除塵器的技術展望
        2.1技 術創新趨勢。目前各主要水泥環保裝備企業均^關注國際上先進技術的發展,如主機的標準化,不同焊接的裝配化;納米技術應用于濾料,生產出納米級的纖維,濾料的品質大大提高;覆膜技術應用于剛性濾料,表面噴覆的金屬膜大大改善過濾料與反清灰效果等等。隨著企業生產規模的不斷擴大,產品技術含量、產品品質、 產品品種的適應能力等均得到提高,布袋除塵器應用和技術發展也會在新世紀更上一層樓。
        2.2整 機大型化趨勢。隨著國內水泥工業結構調整步伐的加快,高技術、大規模水泥窯線的陸續上馬,加之國家大氣粉塵排放標準的提高,必然會促進大型袋收塵器的應用及推廣,尤其是脈沖袋式、低壓長袋收塵器大型化的趨勢明顯,性能目前已達到國際^。如河北獻縣環保除塵設備廠設計生產的大型氣箱脈沖袋收塵器在北京 水泥廠、魯奇改進大型袋收塵器在內蒙豐泰發電廠等投入使用后,其排放檢驗記錄均大大低于國家排放標準,達到國際^。
        2.3推廣耐高溫、高濃度袋收塵器的趨勢。在“十五”期間,適應高溫、高含塵濃度的袋收塵器將得到進一步推廣使用。這種袋收塵器能夠直接處理溫度達300℃,含塵濃度達1400g/m3的氣體,比以往提高數十倍,并可穩定達標排放。
        2.4應 用更加廣泛。國外如美、澳、加、歐洲等許多國家都廣泛采用袋收塵器,并出現了電改袋的動向,技術和經濟上比較成功。隨著國家對日益加劇的大氣污染影響的重視,環保標準的提高,對燃料成分的嚴格要求,袋收塵器的優越性就比較明顯了。大力推廣袋收塵器的應用范圍,逐步提高袋收塵器的市場份額,在未來幾年內將成 為我國水泥行業環保裝備市場不爭的事實。
        我國在2000年6月1日開始實施的《生活垃圾焚燒污染控制標準》中,對污染排放制定了十項指標,并且明確規定,收塵設備必須用布袋除塵器。我國一些袋收塵企業,也紛紛開始介入垃圾 焚燒的煙氣處理,有的企業還參與國際合作,收塵器配套銷售到國外。河北獻縣環保除塵設備廠已成功研制并先后在臺灣、河北等地應用了垃圾焚燒收塵器,取得了很好的效果。
        布袋除塵器的^大優點就是收塵效率高,在實驗室可以高達1mg/Nm3。這是袋收塵器的機理所決定的,這個機理就是過濾的機理,使粉塵附著在濾袋上,用粉塵參與過濾粉塵。因此,布袋除塵器的收塵效率很高。在我國實行可持續發展戰略,大力加強環境保護,實行污染物總量控制、“一控雙達標”的情況下,袋收塵器在治理煙塵、粉塵、二氧化硫、二惡英等污染物等方面將得到極大的應用。
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