柳靜獻(xiàn)，毛寧，孫熙，王金波，常德強(qiáng)，林秀麗
（東北大學(xué)濾料檢測(cè)中心，沈陽(yáng)？110004）

摘要：袋式除塵作為工業(yè)煙塵控制的主流技術(shù)，在我國(guó)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，已被應(yīng)用到諸多工業(yè)領(lǐng)域，適用于很多苛刻的煙氣環(huán)境。文章系統(tǒng)論述了我國(guó)袋除塵主機(jī)設(shè)備、濾料及配件的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前市場(chǎng)上袋除塵產(chǎn)品的形式分類(lèi)、主流技術(shù)、性能特點(diǎn)與應(yīng)用情況，討論了與其配套的系列化標(biāo)準(zhǔn)以及濾料的關(guān)鍵性能參數(shù)，展望了袋除塵主體設(shè)備、濾料及配件的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

1？概述

袋式除塵器是利用由纖維加工成的過(guò)濾材料對(duì)顆粒物進(jìn)行捕集的設(shè)備，由除塵器主機(jī)、濾袋和相關(guān)配件組成[1]。袋式除塵技術(shù)具有過(guò)濾效率高、排放濃度低等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)微細(xì)粒子的捕集效果好，其過(guò)濾性能與粉塵性質(zhì)無(wú)關(guān)，適用于眾多對(duì)工業(yè)煙塵排放要求苛刻的場(chǎng)合，目前已經(jīng)成為工業(yè)粉塵和煙塵控制的主流技術(shù)之一[2-4]。

袋式除塵隨我國(guó)工業(yè)需求而出現(xiàn)，歷經(jīng)70多年發(fā)展，從無(wú)到有，由小眾的附屬設(shè)備成長(zhǎng)為坐擁200億元市場(chǎng)的大行業(yè)，其產(chǎn)品與技術(shù)從初期的落后發(fā)展到如今的世界領(lǐng)先水平，而且為應(yīng)對(duì)世界上最高標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用、最復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)工況、最苛刻的粉塵排放要求，創(chuàng)新研發(fā)了許多新技術(shù)?？梢宰院赖卣f(shuō)，我國(guó)現(xiàn)在不僅擁有世界上最強(qiáng)大的袋式除塵制造工業(yè)體系，可以設(shè)計(jì)、制造出最優(yōu)良的袋式除塵器主機(jī)、濾料及相關(guān)配件，而且還具有完善的袋式除塵研發(fā)體系和豐富的人才儲(chǔ)備，可以推動(dòng)袋式除塵技術(shù)不斷向前發(fā)展。

本文針對(duì)袋式除塵器，從主機(jī)、濾料、配件三方面進(jìn)行分析，論述其各自的類(lèi)型、特點(diǎn)與技術(shù)發(fā)展方向，并討論與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

2？袋式除塵器主機(jī)

2.1？袋式除塵器發(fā)展歷史

2.1.1？起步階段（1950—1969年）

20世紀(jì)50年代初期，國(guó)內(nèi)主要采用旋風(fēng)與洗滌塔之類(lèi)的濕式除塵器，之后在國(guó)外袋式除塵設(shè)備的影響下，除塵器逐漸開(kāi)始了從人工拍打清灰到機(jī)械抖動(dòng)、反吹風(fēng)清灰的演變。60年代在翻閱國(guó)外資料的基礎(chǔ)上，我國(guó)自制了用于鞍鋼煉鐵廠高爐噴煤粉系統(tǒng)的氣環(huán)反吹袋除塵器、用于富春江冶煉廠的煉銅煙氣脈沖除塵器，袋除塵行業(yè)由此進(jìn)入起步階段。

2.1.2？引進(jìn)與自主研發(fā)階段（1970—1989年）

隨著我國(guó)重工業(yè)的快速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)除塵設(shè)備的需求也越來(lái)越大，一些部門(mén)和企業(yè)陸續(xù)引進(jìn)了德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本的相關(guān)技術(shù)設(shè)備，業(yè)內(nèi)技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)習(xí)、消化、吸收，陸續(xù)研制出我國(guó)自主的除塵技術(shù)與裝備。1971年鞍山焦耐設(shè)計(jì)研究總院與武漢安全環(huán)保研究院、哈爾濱機(jī)械廠、上海耐火材料廠、沈陽(yáng)氣動(dòng)儀表廠、鞍山無(wú)線電四廠研制出我國(guó)第一套MC型脈沖袋式除塵器，開(kāi)啟了我國(guó)袋除塵自主研發(fā)的新篇章。1977年合肥水泥研究設(shè)計(jì)院為常州水泥廠轉(zhuǎn)窯煙氣設(shè)計(jì)了反吹風(fēng)縮袋清灰型玻纖袋房，實(shí)現(xiàn)了水泥窯尾高溫?zé)煔獾氖状瓮黄疲?979年武漢安全環(huán)保研究院、潛江縣機(jī)械廠研制出我國(guó)第一套環(huán)隙脈沖除塵器；1980年北京勞動(dòng)保護(hù)研究所與吳江除塵設(shè)備廠研制了順噴和對(duì)噴型脈沖除塵器；1981年重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院研制出我國(guó)第一套反吹風(fēng)袋除塵系列化除塵器；1988年原國(guó)家建筑材料工業(yè)局在引進(jìn)美國(guó)Fuller公司全套水泥廠除塵器的基礎(chǔ)上，推出了包括箱式脈沖、反吹風(fēng)及庫(kù)頂除塵的系列化產(chǎn)品。

在寶鋼一期工程期間，我國(guó)鋼鐵行業(yè)引進(jìn)了大型反吹風(fēng)袋式除塵器，之后由重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院開(kāi)始自主設(shè)計(jì)并制造大型反吹風(fēng)袋式除塵器，這標(biāo)志著袋式除塵器由小型化向大型化轉(zhuǎn)變。

2.1.3？大型化階段（1990—2009年）

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勢(shì)崛起在很大程度上是依托于我國(guó)重工業(yè)和電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，這也導(dǎo)致我國(guó)的大氣環(huán)境長(zhǎng)期處于高負(fù)荷狀態(tài)，從而引發(fā)了大氣污染問(wèn)題。鋼鐵、水泥和火電作為三大重污染行業(yè)格外引人關(guān)注，國(guó)家出臺(tái)的越來(lái)越嚴(yán)格的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，給環(huán)保行業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，各行業(yè)用戶(hù)和環(huán)保企業(yè)也加快了創(chuàng)新與應(yīng)用的步伐[5-7]。

1994年，由武漢安全環(huán)保研究院（其除塵板塊后變?yōu)橹袖摷瘓F(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆┭芯?、設(shè)計(jì)了高爐煤氣干法除塵用袋式除塵器，徹底改變了傳統(tǒng)的高爐煤氣凈化使用的濕式除塵方式。高爐煤氣袋式除塵采用氮?dú)饣騼艋蟮拿簹膺M(jìn)行脈沖反吹清灰，解決了煤氣凈化系統(tǒng)使用袋式除塵器的安全性問(wèn)題，是袋式除塵技術(shù)的重大創(chuàng)新。

1999年，由江蘇科林環(huán)保設(shè)備有限公司研發(fā)、設(shè)計(jì)并制造的15800m2長(zhǎng)袋脈沖除塵器在安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)100t直流電爐煙氣除塵項(xiàng)目上成功應(yīng)用，開(kāi)啟了大型長(zhǎng)袋脈沖除塵器應(yīng)用的先河。

2000年，中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰驹谖滗撈綘t改轉(zhuǎn)爐煙氣除塵項(xiàng)目中，成功將原有電除塵器改造為袋除塵器，使煙塵排放濃度由原來(lái)的百余毫克降至十幾毫克，由此揭開(kāi)了我國(guó)電改袋的序幕。

2005年，由寶鋼設(shè)計(jì)研究院研發(fā)的鋼鐵行業(yè)摻燒煤氣的350MW機(jī)組鍋爐煙氣除塵長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器成功應(yīng)用，為鋼鐵行業(yè)自備電廠的袋式除塵提供了關(guān)鍵技術(shù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。寶鋼與撫順天宇濾材有限公司聯(lián)合研發(fā)的適用于煤氣+煤混燒的耐高溫復(fù)合梯度濾料為我國(guó)濾料向?qū)＞较蜓邪l(fā)指明了道路。

鋼鐵行業(yè)涵蓋礦石粉碎、原料準(zhǔn)備、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主體工藝，以及焦化、石灰窯、粉煤制備等附屬工藝，其流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、產(chǎn)塵環(huán)節(jié)多、非封閉崗位多，工業(yè)粉塵及煙塵排放嚴(yán)重，對(duì)袋除塵技術(shù)提出了更高的要求。對(duì)于袋除塵而言，鋼鐵冶煉是其使用最早、應(yīng)用最普遍的行業(yè)，可以追溯到20世紀(jì)60年代。目前在燒結(jié)和焦化，煉鐵高爐煤氣、爐前、礦槽，煉鋼的二次煙氣等環(huán)節(jié)都使用了大型袋式除塵設(shè)備，對(duì)于5000m3的高爐，其高爐煤氣和爐前、原料系統(tǒng)的風(fēng)量都可達(dá)100萬(wàn)m3/h以上；煉鋼中使用的除塵器其處理煙氣量達(dá)300萬(wàn)m3/h以上，過(guò)濾面積高達(dá)40000m2。袋式除塵在鋼鐵行業(yè)中的占有率不僅達(dá)到98%以上，而且實(shí)現(xiàn)了10mg/m3甚至5mg/m3的超低排放目標(biāo)[8]。

水泥行業(yè)早在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始應(yīng)用袋式除塵器，尤其是在規(guī)模較小的立窯上。水泥行業(yè)的袋式除塵設(shè)備大型化是從引進(jìn)美國(guó)Fuller公司的氣箱脈沖除塵器開(kāi)始，伴隨著立窯改為回轉(zhuǎn)窯，窯容由日產(chǎn)2500t向5000t、10 000t轉(zhuǎn)變，以及國(guó)家對(duì)水泥行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高而穩(wěn)步向前推進(jìn)的。對(duì)于日產(chǎn)10 000t的生產(chǎn)線，其窯頭煙氣量在100萬(wàn)m3/h以上，過(guò)濾面積為17 000m2；窯尾煙氣量在200萬(wàn)m3/h以上，過(guò)濾面積達(dá)34 000m2，煙氣溫度為220℃—250℃。大規(guī)模的除塵器不僅需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)、進(jìn)風(fēng)通道、風(fēng)流分布、噴吹系統(tǒng)、清灰模式等諸多方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且對(duì)濾料的耐溫性、耐腐性、過(guò)濾精度、清灰性能、阻力、使用壽命等都提出了更嚴(yán)苛的要求。諸多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，我國(guó)水泥行業(yè)在應(yīng)用袋式除塵設(shè)備后煙塵控制效果顯著，10mg/m3甚至5mg/m3的排放濃度已經(jīng)相當(dāng)普遍，袋除塵在水泥行業(yè)中的占有率在95%以上。

2005年，合肥水泥設(shè)計(jì)研究院研究設(shè)計(jì)的長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器應(yīng)用于華潤(rùn)珠江水泥廠5000t/d生產(chǎn)線，采用中箱體進(jìn)風(fēng)、P84濾料等多項(xiàng)技術(shù)對(duì)窯尾煙氣進(jìn)行低阻高效凈化，濾袋使用壽命達(dá)6年之久。華潤(rùn)珠江水泥窯尾脈沖袋除塵項(xiàng)目開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)大型水泥窯尾除塵器使用合纖濾料的歷史，為推進(jìn)我國(guó)水泥行業(yè)窯尾通過(guò)使用袋除塵實(shí)現(xiàn)超低排放起到了引領(lǐng)作用，并且由此推進(jìn)了我國(guó)高性能纖維聚酰亞胺及其濾料的自主研發(fā)及廣泛應(yīng)用。

火電作為煙塵排放的主要行業(yè)之一，靜電除塵是其主流除塵技術(shù)。雖然靜電除塵在阻力、可靠性上有一定的優(yōu)勢(shì)，但存在排放濃度受粉塵性質(zhì)（煤種）影響較大、隨使用時(shí)間延長(zhǎng)效率降低、極板振打會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵等問(wèn)題。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，內(nèi)蒙古豐泰電廠于2001年引進(jìn)德國(guó)魯奇公司技術(shù)，在200MW機(jī)組上嘗試回轉(zhuǎn)脈沖除塵技術(shù)獲得成功，排放濃度在30mg/m3以下，由此揭開(kāi)了我國(guó)火電行業(yè)應(yīng)用袋除塵的序幕。

2003年，由中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?、東北大學(xué)、焦作電廠共同完成的國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目電廠大型機(jī)組袋式除塵是電力行業(yè)300MW以上大型機(jī)組開(kāi)始推廣應(yīng)用自主設(shè)計(jì)研發(fā)的袋式除塵器的開(kāi)端，項(xiàng)目研發(fā)的徑流式脈沖袋式除塵器煙氣氣流直進(jìn)直出，氣流通暢，流線平滑、短捷，是一種新型低阻高效袋式除塵器，是袋除塵領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品，具有世界領(lǐng)先水平。電力行業(yè)自此開(kāi)始大力推進(jìn)袋式除塵器的應(yīng)用。

隨著火電行業(yè)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步升級(jí)，排放標(biāo)準(zhǔn)從200mg/m3（GB 13223—1996）升級(jí)到50mg/m3（GB 13223—2003），再到20mg/m3和30mg/m3（GB 13223— 2011）[9, 10]。袋除塵在火電廠的應(yīng)用比例逐漸提高，市場(chǎng)份額從零逐漸增加到目前的35%以上，應(yīng)用的機(jī)組規(guī)模也從最初的200MW增加到600MW再到如今的1000MW，無(wú)論是應(yīng)用于幾大電力集團(tuán)的穩(wěn)定工況還是自備電廠和坑口電廠的復(fù)雜工況，排放濃度均滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)垃圾焚燒行業(yè)起步較晚，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始就規(guī)定在煙氣處理系統(tǒng)中采用袋式除塵，從而為袋除塵在我國(guó)垃圾焚燒行業(yè)的快速發(fā)展鋪平了道路。由于忽略了垃圾焚燒行業(yè)煙氣處理的特殊性，導(dǎo)致了最初應(yīng)用時(shí)袋除塵頻頻失效問(wèn)題。經(jīng)過(guò)艱難探索，在綜合分析我國(guó)城市垃圾與國(guó)外垃圾相比具有熱量小、濕度大、來(lái)源復(fù)雜等特點(diǎn)后，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的采用PTFE覆膜濾袋的除塵路線成為我國(guó)垃圾焚燒行業(yè)煙氣處理的可靠技術(shù)路線。

2.1.4？超低排放與污染物協(xié)同去除（2010年以后）

隨著環(huán)保行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，10mg/m3甚至5mg/m3的超低排放成為行業(yè)常態(tài)。龍凈環(huán)保股份有限公司和浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司相繼研發(fā)并推出了基于靜電除塵和布袋除塵協(xié)同的電袋復(fù)合除塵技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)600MW、1000MW機(jī)組上成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了5mg/m3的超低排放目標(biāo)。與之配套研發(fā)的PPS+PTFE/PTFE復(fù)合濾袋也為電袋復(fù)合技術(shù)的成功應(yīng)用提供了關(guān)鍵材料。

2019年，由武漢天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?、東北大學(xué)、浙江宇邦濾材科技有限公司、鞍山鋼鐵集團(tuán)有限公司合作完成了國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“鋼鐵窯爐煙塵PM2.5控制技術(shù)與裝備”，項(xiàng)目開(kāi)創(chuàng)了預(yù)荷電脈沖袋式除塵技術(shù)，并同時(shí)研發(fā)了海島纖維超細(xì)面層梯度濾料，具有世界領(lǐng)先水平。這是我國(guó)工業(yè)窯爐煙氣顆粒物超低排放技術(shù)取得的最新成就。

福建龍凈環(huán)保股份有限公司基于耐高溫合金濾袋所研發(fā)的新型高效除塵裝備，是常規(guī)超凈電袋的升級(jí)產(chǎn)品，其具有耐超高溫（400℃—800℃）、過(guò)濾精度高、能長(zhǎng)期保持超低排放（＜10mg/m3）、運(yùn)行阻力低（≤1000Pa）、能耗低、濾袋壽命長(zhǎng)（≥8年）等特點(diǎn)，并且廢舊濾料回收利用簡(jiǎn)易、價(jià)值高、無(wú)二次污染，處于國(guó)際領(lǐng)先水平，在氫氧化鋁焙燒爐上的成功應(yīng)用填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外袋除塵設(shè)備在該領(lǐng)域的空白。

排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)意味著環(huán)保成本的提高，燃煤鍋爐在提供熱源的同時(shí)，其煙氣處理工藝愈加復(fù)雜，脫硝、除塵、脫硫、“脫白”等獨(dú)立工藝不斷擠占有限的空間，一次投資與運(yùn)行成本也不斷擠壓著鍋爐主體工藝的利潤(rùn)。在此形勢(shì)下，脫硝與除塵、脫硫與除塵協(xié)同治理的工藝路線、一體化設(shè)備、復(fù)合型濾料進(jìn)入探索嘗試階段。另外，考慮到脫硝催化劑300℃—400℃的最佳溫度窗口，以及煙塵對(duì)脫硝催化劑的不利影響，超高溫過(guò)濾介質(zhì)（金屬濾袋、陶瓷過(guò)濾器）、除塵脫硝雙效陶瓷管等產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生。

中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰鹃_(kāi)發(fā)的SDS干法脫硫+預(yù)荷電袋濾器+中低溫SCR脫硝+余熱回收的技術(shù)工藝具有流程短、凈化效率高、阻力低、占地面積小和運(yùn)行費(fèi)用省等顯著特點(diǎn)，在焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工程中的首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備示范應(yīng)用自投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，顆粒物排放濃度為3.1—5.9mg/m3，SO2排放濃度為0.1—1.8mg/m3，NOx排放濃度為121—144mg/m3。一體化裝置運(yùn)行總阻力為700—1000Pa，比常規(guī)布置節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%以上，余熱回收生產(chǎn)熱水105t/h，取得了環(huán)保和節(jié)能的雙重效益。該工藝提供了一種焦?fàn)t煙氣多污染物協(xié)同治理的新途徑，凸顯出了短流程的優(yōu)點(diǎn)，并為用戶(hù)顯著降低了運(yùn)行成本。

另外，我國(guó)許多行業(yè)面臨產(chǎn)能激增、排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)而空間場(chǎng)地不增的嚴(yán)苛局勢(shì)，在除塵器占地面積不變、主體設(shè)備不改的前提下，有效擴(kuò)大過(guò)濾面積的改進(jìn)式褶皺濾袋、濾筒除塵應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)工業(yè)規(guī)模龐大且工藝眾多，擁有各種復(fù)雜的工藝流程與運(yùn)行條件，這也促使了除塵行業(yè)“百花齊放”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

2.2？袋式除塵器類(lèi)型

袋式除塵器按照傳統(tǒng)清灰方式可分為機(jī)械振打式除塵器、反吹風(fēng)除塵器、脈沖清灰除塵器等[11]。在工藝優(yōu)化與技術(shù)進(jìn)步中，機(jī)械清灰逐漸退出了歷史舞臺(tái)，脈沖清灰成為目前應(yīng)用最廣泛的袋除塵類(lèi)型[12]。根據(jù)除塵器的主體結(jié)構(gòu)，目前市場(chǎng)上主要有長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器、回轉(zhuǎn)脈沖/反吹風(fēng)除塵器和電袋復(fù)合除塵器三種形式：

（1）長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器使用長(zhǎng)達(dá)8m的圓形濾袋且縱橫排列，與每個(gè)脈沖閥相連的噴吹管下部一排開(kāi)口對(duì)應(yīng)一排濾袋，脈沖噴吹清灰壓力為0.2—0.3MPa，風(fēng)流以直進(jìn)直出為主向，從除塵器主體偏下部或灰斗進(jìn)風(fēng)居多，其具有阻力小、清灰效果好、故障率低的優(yōu)點(diǎn)[13]。

（2）回轉(zhuǎn)脈沖/反吹風(fēng)除塵器把橢圓形濾袋按照同心圓方式組成幾個(gè)分隔單元，上面布置可旋轉(zhuǎn)的三臂清灰機(jī)構(gòu)，三臂下部開(kāi)一排風(fēng)口進(jìn)行隨機(jī)脈沖噴吹或反吹風(fēng)清灰。該類(lèi)型除塵器需要的脈沖閥少、清灰柔和、對(duì)濾袋振動(dòng)小、二次揚(yáng)塵少，但濾袋經(jīng)向熱收縮大，把袋籠頂起時(shí)容易導(dǎo)致旋臂機(jī)構(gòu)故障，噴吹系統(tǒng)故障時(shí)影響面大[14]。

（3）電袋復(fù)合除塵器將靜電除塵與袋式除塵相結(jié)合，形成前電后袋或電袋鑲嵌結(jié)構(gòu)，前序的靜電除塵可去除大部分粉塵，并使顆粒帶電，不僅減輕了后序袋除塵的負(fù)荷、提高了捕集效率，而且?guī)щ婎w粒在濾料表面形成的塵餅更加蓬松，阻力增長(zhǎng)慢[15,16]。但電袋復(fù)合除塵器由于使用了兩套設(shè)施，不僅故障點(diǎn)增加，而且提高了一次投資和運(yùn)行成本。

2.3？袋式除塵器發(fā)展趨勢(shì)

2.3.1？設(shè)備大型化

基于主體工藝產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大，煙氣量也隨之增加。另外，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)，過(guò)濾風(fēng)速降低、設(shè)備進(jìn)一步增大將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于5mg/m3的超低排放，過(guò)濾風(fēng)速最好在0.7m/min以下。

2.3.2？設(shè)計(jì)模塊化

針對(duì)中小型除塵器及系列化除塵器，模塊化設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于袋除塵領(lǐng)域，使零部件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了快捷化，設(shè)備設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)高效準(zhǔn)確。

2.3.3？氣流均布設(shè)計(jì)

風(fēng)量增大、設(shè)備大型化、濾袋數(shù)量增多等將更難保證袋式除塵器內(nèi)部風(fēng)流的均勻性，為避免氣流不均、局部氣流過(guò)大造成的阻力增加和對(duì)濾袋的沖刷破壞，氣流模擬與物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)合是準(zhǔn)確提升袋式除塵器氣流分布的有效手段[17,18]。

2.3.4？除塵器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控智能網(wǎng)絡(luò)化

物聯(lián)網(wǎng)背景下，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)除塵器運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)時(shí)控制技術(shù)提出了更高的信息化要求，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析可以獲得建設(shè)性決策支持。基于云計(jì)算的運(yùn)維管理模式得到企業(yè)越來(lái)越多的重視。

2.3.5？加工制造智能化

隨著勞動(dòng)力短缺、勞動(dòng)力成本上升及自動(dòng)化加工水平的提高，除塵器加工制造工藝精細(xì)化、自動(dòng)化和智能化受到重視，操作機(jī)械手、焊接與裝配機(jī)器人正在進(jìn)入除塵器工廠。

2.3.6？基于碳捕集的除塵器提標(biāo)改造

碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，不僅會(huì)帶來(lái)巨量的市場(chǎng)，而且會(huì)引發(fā)巨大的工業(yè)變革與技術(shù)換代。在目前污染物超低排放基礎(chǔ)上，圍繞碳減排直接用于煙氣碳捕集的超低袋除塵技術(shù)與濾袋會(huì)成為袋除塵領(lǐng)域中新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

3？袋除塵濾料

3.1濾料發(fā)展歷史

3.1.1？起步時(shí)期（1950—1979年）

我國(guó)最初的濾料是機(jī)織布，初期發(fā)展緩慢。由于高溫?zé)焿m控制的需要，1957年上海耀華玻璃纖維廠基于耐高溫的玻璃纖維研發(fā)出了玻纖機(jī)織布，開(kāi)啟了濾料在高溫?zé)焿m方面的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，南京玻璃纖維研究院針對(duì)玻纖耐折性差的缺陷，對(duì)后處理劑配方進(jìn)行革新，加工出第二代玻纖機(jī)織布，由營(yíng)口玻璃纖維二廠、沈陽(yáng)玻璃纖維廠等企業(yè)生產(chǎn)。1974年武漢安全環(huán)保研究院研制了208滌綸絨布，其具有纖維密度高、厚度大、捕塵效果好的優(yōu)點(diǎn)[19]。

3.1.2？飛速發(fā)展時(shí)期（1980—1999年）

1980年，東北工學(xué)院（東北大學(xué)前身）在研究纖維捕塵機(jī)理的基礎(chǔ)上，與撫順第三毛紡廠合作，研制出中國(guó)第一塊針刺氈濾料并將其應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，這不僅奠定了我國(guó)針刺氈濾料的工藝基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)濾料行業(yè)來(lái)說(shuō)更是具有劃時(shí)代的意義；在表面過(guò)濾與深層過(guò)濾的理論指導(dǎo)下，東北工學(xué)院（東北大學(xué)前身）又設(shè)計(jì)研發(fā)出具有革命性的高密面層針刺氈。隨著耐高溫纖維的出現(xiàn)與品質(zhì)的逐漸成熟，我國(guó)又陸續(xù)研發(fā)出耐高溫、耐腐蝕的芳綸針刺氈和玻纖復(fù)合氈濾料。1990年，參考國(guó)外覆膜濾料，上海凌橋環(huán)保設(shè)備廠與上海四氟塑料廠先后研制出PTFE薄膜及覆膜濾料，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白[20]。

3.1.3？大規(guī)模應(yīng)用與發(fā)展時(shí)期（2000—2010年）

環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)帶來(lái)了除塵行業(yè)的蓬勃發(fā)展，60萬(wàn)—100萬(wàn)MW機(jī)組燃煤電廠、日產(chǎn)萬(wàn)噸水泥線、超大型鋼鐵工藝都對(duì)除塵和濾袋產(chǎn)生了巨大的需求，國(guó)產(chǎn)聚苯硫醚（PPS）纖維及濾料、國(guó)產(chǎn)芳綸纖維及濾料、基于進(jìn)口聚酰亞胺纖維的國(guó)產(chǎn)濾料大規(guī)模量產(chǎn)，形成了舉足輕重的環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈[21]。

3.1.4？競(jìng)爭(zhēng)與創(chuàng)新時(shí)期（2010年以后）

超低排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，不僅對(duì)濾料提出了高效精細(xì)的要求，而且工業(yè)門(mén)類(lèi)復(fù)雜化也對(duì)濾料種類(lèi)及應(yīng)用的多樣化提出了新的需求，這促使我國(guó)實(shí)現(xiàn)了聚酰亞胺纖維及濾料的國(guó)產(chǎn)化，而且研發(fā)了國(guó)際首創(chuàng)并領(lǐng)先的過(guò)濾產(chǎn)品，包括適用于垃圾焚燒煙氣的國(guó)產(chǎn)聚四氟乙烯（PTFE）纖維及濾料，適用于燃煤電廠復(fù)雜工況的PPS/PTFE復(fù)合濾料，適用于高溫堿性煙氣的寶德綸纖維及濾料、高溫耐腐耐氧的改性PPS纖維及濾料，適用于PM2.5超細(xì)煙塵的海島纖維及濾料、熔噴纖維表層濾料、水刺加固氈濾料、脫硝除塵一體化濾料等眾多產(chǎn)品，濾料行業(yè)進(jìn)入了“百花齊放”階段。

3.2？濾料性能指標(biāo)

3.2.1？濾料的織物性能

濾料的織物性能包括克重、厚度及其偏差，透氣度及其偏差。參數(shù)偏差代表濾料產(chǎn)品不同部位數(shù)值的差別，表征濾料的質(zhì)量控制水平。

3.2.2？濾料強(qiáng)力性能

濾料強(qiáng)力性能包括經(jīng)向和緯向斷裂強(qiáng)力、經(jīng)向和緯向斷裂伸長(zhǎng)率，這些參數(shù)與濾料使用壽命和耐用性有關(guān)。

3.2.3？動(dòng)態(tài)過(guò)濾性能

通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M除塵器中濾袋的過(guò)濾捕集和壓氣清灰過(guò)程來(lái)測(cè)試其在潔凈狀態(tài)、老化過(guò)程、穩(wěn)定過(guò)濾狀態(tài)下濾料的初始阻力、初始過(guò)濾周期、殘余阻力、終了過(guò)濾周期、阻力變化曲線、過(guò)濾效率、粉塵剝離率等參數(shù)，反映了濾料的動(dòng)態(tài)過(guò)濾性能。

3.2.4？PM2.5效率

對(duì)微細(xì)粒子過(guò)濾時(shí)，需要進(jìn)行PM2.5過(guò)濾效率的測(cè)試。

3.2.5？耐熱性能

測(cè)試濾料高溫?zé)煔庵校ㄩL(zhǎng)期耐溫和瞬間耐溫）的性能變化，包括機(jī)械強(qiáng)力保持率、熱收縮率。

3.2.6？耐腐蝕性能

測(cè)試濾料在酸性和堿性條件下的機(jī)械強(qiáng)力變化率。

3.2.7？耐氧化性能測(cè)

試濾料經(jīng)過(guò)氧化劑處理后的強(qiáng)力保持率。

3.2.8？疏油疏水性能

測(cè)試濾料的疏油等級(jí)和疏水等級(jí)。

3.2.9？抗靜電性能

在過(guò)濾捕集有火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)性的粉塵如煤粉、糧食粉、木粉時(shí)，應(yīng)使用防靜電濾料，其性能參數(shù)包括摩擦電位、半衰期、面電荷密度、體積電阻和表面電阻。

3.2.10？阻燃性能

對(duì)易發(fā)生火災(zāi)與爆炸的粉塵，應(yīng)使用阻燃性濾料，需進(jìn)行阻燃實(shí)驗(yàn)和極限氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)。

3.2.11？濾料材質(zhì)與纖維分析

為規(guī)范市場(chǎng)、保證濾料纖維材質(zhì)和品種符合要求，需對(duì)濾料基布材質(zhì)、面層纖維材質(zhì)、含量百分比、纖維直徑、外觀等進(jìn)行檢測(cè)分析。

3.2.12？覆膜牢度

對(duì)覆膜濾料應(yīng)測(cè)試微孔膜的附著牢度，覆膜牢度是與覆膜濾料耐用性相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)。

3.2.13？特殊性能

鑒于玻璃纖維柔韌性和抱合性不足的問(wèn)題，還應(yīng)測(cè)試其對(duì)玻璃纖維濾料的耐折性能、耐磨性能、面層與基布的剝離強(qiáng)度參數(shù)。

3.3？目前的濾料類(lèi)型

3.3.1？針刺氈

由上面層、基布、下面層纖維，通過(guò)鋼針的上下穿刺鉤聯(lián)加工成厚度為1—2mm的氈料，再經(jīng)過(guò)表面燒毛、軋光、熱定型等后整理，以及基于PTFE乳液的浸漬、涂層或覆膜處理，形成低阻高效、清灰性能好的濾料。

3.3.2？高密面層針刺氈

以針刺氈為基礎(chǔ)，在其迎塵表面附加一層用超細(xì)纖維做成的致密層，近于表面過(guò)濾狀態(tài)的迎塵層可以顯著改善濾料的過(guò)濾與清灰性能，市場(chǎng)上的梯度濾料、非對(duì)稱(chēng)濾料與此類(lèi)似。鑒于超細(xì)纖維單獨(dú)梳理困難的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)企業(yè)把超細(xì)纖維與常規(guī)纖維相互摻雜后進(jìn)行梳理鋪網(wǎng)，形成的粗細(xì)混合纖維作為濾料的迎塵面層。

3.3.3？覆膜濾料

對(duì)反復(fù)清灰再生的袋除塵濾料而言，壓氣清灰與粉塵剝離性能至關(guān)重要。PTFE薄膜由于具有孔徑小、表面光滑的優(yōu)點(diǎn)，將其附著在濾料迎塵表面后，可極大提升濾料的清灰性能和過(guò)濾效率，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，覆膜濾料對(duì)2.5μm粒子的計(jì)數(shù)效率在99%以上。覆膜濾料目前是5mg/m3超低排放的首選濾料，但薄膜本身脆弱，如遇含塵氣流沖刷、覆膜牢度不達(dá)標(biāo)、壓氣清灰不當(dāng)?shù)惹闆r都易導(dǎo)致覆膜損壞，在應(yīng)用時(shí)需十分小心。

3.3.4？水刺氈

針刺氈在使用直徑1—2mm的鋼針上下穿刺的加工過(guò)程中，會(huì)在濾料中留下隱匿的鋼針孔，當(dāng)濾料阻力高時(shí)，微細(xì)粒子會(huì)被風(fēng)流拉拽，造成逃逸。使用直徑0.1—0.2mm的高壓“水針”替代鋼針加固濾料，可極大避免該問(wèn)題，顯著提升濾料效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，常規(guī)針刺氈對(duì)2.5μm粒子的計(jì)數(shù)效率為70%—80%，而水刺氈對(duì)2.5μm粒子的計(jì)數(shù)效率可提升至90%—95%，適合含PM2.5的煙塵的捕集。

3.3.5？海島纖維濾料

過(guò)濾理論與實(shí)踐表明，纖維直徑越細(xì)，捕塵效率越高。海島纖維是應(yīng)用雙組分包裹方式經(jīng)特殊紡絲工藝制造的直徑低于1μm的纖維，海島纖維經(jīng)過(guò)針刺加工成氈，通過(guò)減量化溶去“?！?，獲得具有超細(xì)“島”纖維的氈料，進(jìn)行濾料表面處理后，對(duì)微細(xì)粒子具有極高的效率，對(duì)2.5μm粒子的計(jì)數(shù)效率可達(dá)90%—95%，可高效捕集PM2.5微細(xì)粒子[22]。

3.4？濾料發(fā)展趨勢(shì)與熱點(diǎn)

3.4.1？基于碳捕集的超凈低阻高效濾料

伴隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，經(jīng)袋除塵過(guò)濾后煙氣中顆粒物濃度控制在1mg/m3以下，可直接進(jìn)行碳捕集的低阻節(jié)能的超凈濾料將成為未來(lái)濾料研發(fā)的新方向。基于熔噴纖維、納米纖維、海島纖維表層的超精細(xì)濾料，以及易清灰的功能性乳液浸漬處理、永久極化后處理、超精密覆膜等先進(jìn)工藝將為新濾料的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。

3.4.2？復(fù)雜煙氣環(huán)境的多樣性濾料

由于我國(guó)工業(yè)門(mén)類(lèi)眾多、應(yīng)用場(chǎng)景多種多樣，因此所需的特種濾料種類(lèi)繁多。例如，針對(duì)焦化或脫硝前等場(chǎng)景應(yīng)用的300℃—400℃高耐溫濾料、針對(duì)難控制的氨逃逸場(chǎng)景應(yīng)用的耐堿或耐酸堿交替的濾料、針對(duì)袋除塵大濕度禁區(qū)的超疏水濾料、針對(duì)燃爆場(chǎng)所超細(xì)粉體收集的抗靜電覆膜濾料等差別顯著、小批量、高利潤(rùn)的濾料產(chǎn)品將成為袋除塵技術(shù)追逐的熱點(diǎn)[23]。

3.4.3？功能性濾

料針對(duì)煙氣復(fù)雜污染物聯(lián)合去除需求，在濾料上負(fù)載低溫催化劑而形成的“除塵+脫硝”“除塵+脫二噁英”等技術(shù)被研發(fā)出來(lái)并正逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。浙江鴻盛環(huán)?？萍?