摘要:本文介紹了垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化處理工藝、袋式除塵器的工況及垃圾焚燒煙氣特點(diǎn)，并就如何合理地選擇垃圾焚燒發(fā)電廠用袋式除塵器濾料進(jìn)行了分析；同時(shí)還介紹了幾種適合于垃圾焚燒發(fā)電廠的袋式除塵器新型濾料。

隨著人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾的處理方式已成為新的課題。目前，生活垃圾的處理方法正由以前的填埋逐漸向焚燒方式過(guò)渡。

采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾，可將垃圾徹底處理并能外供能源或回收廢金屬，因此可達(dá)到垃圾處理無(wú)害化、減量化、資源化的目的。但由于垃圾在焚燒中會(huì)產(chǎn)生有害、有毒的煙塵，尤其是需要解決垃圾焚燒尾氣中的二惡英的問(wèn)題，所以必須對(duì)焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行嚴(yán)格凈化。在我國(guó)頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）中特別規(guī)定：生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。

袋式除塵器運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便、除塵效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，因而得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，袋式除塵器運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題有一半以上與濾料有關(guān)。所以袋式除塵器性能的優(yōu)劣主要取決于濾料。全面掌握濾料性能及其選擇方法，對(duì)研究、設(shè)計(jì)和使用袋式除塵器，具有十分重要的意義。

1 垃圾焚燒發(fā)電廠袋式除塵器工作環(huán)境

1.1 垃圾焚燒煙氣處理工藝

目前垃圾焚燒煙氣凈化處理多采用半干法，即石灰漿中和+活性炭噴入+袋式除塵器的組合工藝，其工藝流程如圖所示。

其工藝原理為，利用Ca(OH)₂吸收煙氣中的HCl、HF、SO₂等酸性氣體，HCl等在反應(yīng)塔中只能保持1s左右的反應(yīng)時(shí)間，Ca(OH)₂與SO₂反應(yīng)生成的CaSO₄固態(tài)小顆粒，進(jìn)入袋式除塵器時(shí)被濾袋從煙氣中分離出去。

在反應(yīng)器煙氣出口處加入活性炭，可吸附煙氣中的二惡英等其它有害成分。

袋式除塵器為該凈化處理系統(tǒng)的主體設(shè)備，垃圾焚燒煙氣先進(jìn)入反應(yīng)塔，其中的酸性氣體與在塔頂中部噴入的石灰漿進(jìn)行中和反應(yīng)，自反應(yīng)塔出口起始端噴入活性炭，煙氣中的重金屬與二惡英被吸附后進(jìn)入袋式除塵器。袋式除塵器將煙氣中的顆粒物、中和反應(yīng)物、活性炭以及被吸附的污染物加以捕集、凈化，凈化后的清潔煙氣自除塵器出口管道經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪外排。

1.2 垃圾焚燒尾氣中的污染物

（1）不完全燃燒產(chǎn)物

碳?xì)浠衔锶紵笾饕漠a(chǎn)物為水蒸汽及二氧化碳，可以直接排入大氣。不完全燃燒產(chǎn)物（簡(jiǎn)稱PIC）是燃燒不良而產(chǎn)生的副產(chǎn)品，包括一氧化碳、炭黑、烴、烯、酮、醇、有機(jī)酸及聚合物等。一個(gè)設(shè)計(jì)良好且操作正常的焚燒爐內(nèi)，不完全燃燒產(chǎn)物的生成量極低，通常不會(huì)造成空氣污染，因此設(shè)計(jì)尾氣處理系統(tǒng)時(shí)，可不將其考慮在內(nèi)。

（2）粉塵

粉塵包括垃圾中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒產(chǎn)物等。

（3）酸性氣體

包括氯化物、鹵化物（氯以外的鹵素，氟、溴、碘等）、硫氧化物（二氧化硫及三氧化硫）、氮氧化物（NOX）、以及五氧化二磷（P2O5）和磷酸（H3PO4）。

（4）重金屬污染物

包括鉛、汞、鉻、鎘、砷等的元素態(tài)、氧化物及氯化物等。

（5）二惡英（PCDDS）及多氯二苯并呋喃（PCDFS）。

1.3 垃圾焚燒爐飛灰的特性

生活垃圾焚燒飛灰中最多的顆粒是黑色或白色顆粒，形狀有扁平和球型的，渣結(jié)塊時(shí)也有球型的，但球型的顆粒并不多。

垃圾焚燒爐的飛灰按粒徑可分為七檔：<20μm、20～41μm、42～60μm、61～110μm、111～149μm、150～230μm、>230μm。粒徑大于230μm的，主要是焦炭的薄片，焦炭片越少，顆粒燃燒得越完全。

1.4 垃圾焚燒煙氣特點(diǎn)

（1）由于生活垃圾含水量較大，而且在燃燒中一些碳?xì)浠衔镆矔?huì)生成水汽，因此煙氣的含濕量也較大，一般為煙氣總量的23%～30%。

（2）由于垃圾成分復(fù)雜，燃燒后產(chǎn)生的煙塵中有毒、有害成分也較復(fù)雜，其中包括一些微量金屬，如汞、鎘、鉛、鉬、鉻、鎳、銅等。

（3）與燃煤鍋爐不同，垃圾焚燒煙氣除含有O2、SOX、CO2、NOX等外，還含有HCl、HF等酸性氣體，以及水蒸汽和烴類（THC）。

（4）由于燃燒中還可能產(chǎn)生二惡英和多氯二苯并呋喃等致癌物質(zhì)，對(duì)人體極其有害。一般都需在袋式除塵器前噴入活性炭以吸附去除。

（5）煙塵的粒徑較細(xì)、粘度較高。

從以上特點(diǎn)可以看出，生活垃圾焚燒煙氣凈化袋式除塵器濾料的選擇具有很大的難度。

2 垃圾焚燒發(fā)電廠袋式除塵器濾料的選擇

2.1 袋式除塵器濾料選用的一般原則

（1）根據(jù)含塵氣體的特性選用濾料

濾料通常是由棉、毛等天然纖維或合成纖維為原料制成的。原材料具有各自不同的理化特性，不可能在溫度、濕度及耐化學(xué)性等方面都具有完全優(yōu)良的性能和抵抗性。故此，作為選用濾料的原則，必須充分掌握含塵氣體的特性（包括含塵氣體的溫度、濕度、腐蝕性、可燃性及爆炸性等），認(rèn)真對(duì)照各種纖維所具有的性能，加以合理選擇。

（2）根據(jù)粉塵的性狀選用濾料

粉塵的性狀包括粉塵的化學(xué)性和物理性。主要是從粉塵的物理性能角度考慮對(duì)濾料的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及后處理等方面的選用。這些性狀主要包括粉塵的形狀和粒徑分布、粉塵的附著性和凝聚性、粉塵的吸濕性和潮解性、粉塵的磨啄性等。

（3）根據(jù)除塵器的清灰方式選用濾料

袋式除塵器的清灰方式是選擇濾料結(jié)構(gòu)品種的一個(gè)主要因素。不同清灰方式的袋式除塵器因清灰能量、濾袋形變特性的不同，宜選用不同結(jié)構(gòu)品種的濾料。

（4）根據(jù)其他特殊要求選用濾料

主要包括高濃度收塵工藝、高標(biāo)準(zhǔn)排放和具有凈化要求的場(chǎng)合、具有穩(wěn)定低阻運(yùn)行要求的場(chǎng)合、含油霧等粘性微塵氣體的處理以及特殊結(jié)構(gòu)除塵器的要求等。

2.2 從使用角度選用袋式除塵器濾料的原則

（1）過(guò)濾性能好，阻力低；

（2）質(zhì)地均勻，尺寸穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)；

（3）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸耐堿，耐較高溫度，抗氧化；

（4）原料來(lái)源廣泛，價(jià)格較便宜。

很顯然，能滿足以上所有條件是很困難的，這是由于這些條件互相矛盾和制約的緣故。因此，在選擇濾料時(shí)應(yīng)考慮主要因素。

2.3 常用的垃圾焚燒爐用袋式除塵器濾料

目前，垃圾焚燒爐袋式除塵器采用的濾料主要有PPS濾料、P84濾料、玻璃纖維膨體紗及覆膜濾料、玻璃纖維針刺氈、PTFE纖維復(fù)合濾料和GORE-TEX等品種，其他的還有PTFE纖維或者PTFE覆膜濾料。其中使用比較廣泛的是PPS濾料和P84濾料，尤其在國(guó)外的垃圾焚燒爐袋式除塵器中，這兩種濾料的使用量較大；玻璃纖維膨體紗覆膜濾料和玻璃纖維針刺氈在國(guó)內(nèi)和日本等地使用的比較普遍。

目前國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒爐袋式除塵器常用濾料的主要性能如下：

（1）聚苯硫醚（PPS）

聚苯硫醚（PPS）纖維可以在190℃下連續(xù)工作運(yùn)行，瞬間可以承受232℃的高溫（無(wú)其他化學(xué)成分影響）。PPS纖維濾料除耐氧化性較弱以外，耐酸、耐堿性能都十分優(yōu)越，因此被廣泛地應(yīng)用于垃圾焚燒爐。但當(dāng)被處理煙氣中氧（O2）含量超過(guò)10%、運(yùn)行溫度超過(guò)165℃時(shí)，PPS纖維也會(huì)發(fā)生分解。

（2）玻璃纖維

玻璃纖維可用于制成玻纖織布、玻纖膨體紗織布或針刺氈。玻璃纖維濾料的最高連續(xù)承受溫度可達(dá)260℃，瞬間耐溫為290℃。在260℃以上的條件下，玻璃纖維濾料本身不會(huì)被直接破壞，但用于增加玻璃纖維（紗）間潤(rùn)滑性的后處理物質(zhì)會(huì)被蒸發(fā)，最終會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維（紗）間的機(jī)械磨損。玻璃纖維濾料是阻燃的，幾乎不吸濕（不會(huì)發(fā)生水解），具有極佳的尺寸穩(wěn)定性和合理的強(qiáng)度特性。玻璃纖維織布抗拉強(qiáng)度較好，但抗折性相對(duì)較弱，因此在處置時(shí)應(yīng)避免折彎和摩擦。玻璃纖維濾料的耐酸性相對(duì)良好，但HF、濃硫酸和熱磷酸會(huì)對(duì)玻璃纖維濾料有腐蝕作用，在高溫狀態(tài)下，弱堿、酸酐以及金屬氧化物對(duì)玻璃纖維濾料也會(huì)有損傷。因此，玻纖濾料一般不能在露點(diǎn)溫度下應(yīng)用。

（3）聚亞酰胺（P84）

聚亞酰胺纖維濾料是一種阻燃且耐溫性能穩(wěn)定的纖維濾料，在240℃的條件下，P84纖維濾料的機(jī)械性能不會(huì)發(fā)生變化，最高耐溫可達(dá)260℃。P84纖維濾料沒(méi)有熔點(diǎn)溫度，呈自然的金黃色，纖維可用作濾材的基布和紡制長(zhǎng)絲紗。P84纖維濾料不是吸濕性的纖維濾料（在65%的相對(duì)溫度條件下，吸水量約為3%）。此外，由于P84纖維是異型（葉子型）斷面結(jié)構(gòu)，具有很大的過(guò)濾面積，過(guò)濾性能優(yōu)異，所以P84纖維也通常被植入濾料表層（迎塵面?zhèn)龋┮愿纳茷V料的過(guò)濾性能。由于P84纖維濾料具有一定的水解性，因此建議使用條件中的水汽含量應(yīng)小于38%。該濾料對(duì)SO2濃度的適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)煙氣的含氧量亦無(wú)特殊要求。

（4）聚四氟乙烯（PTFE）

聚四氟乙烯合成纖維濾料是一種獨(dú)特的材料，在運(yùn)行溫度為240℃、瞬間溫度為260℃的條件下，能承受任何酸度的酸侵蝕。聚四氟乙烯合成纖維濾料自潤(rùn)性極佳，不吸潮，能承受紫外線輻射。但PTFE纖維的耐磨性一般，所以對(duì)濾袋框架的光潔度有嚴(yán)格要求。PTFE纖維可適用于腐蝕性的惡劣條件及對(duì)濾料使用壽命要求較高的場(chǎng)合，也可與玻璃纖維混合制成性價(jià)比更合理的濾料。

（5）聚四氟乙烯覆膜濾料

聚四氟乙烯薄膜表面光滑且耐化學(xué)物質(zhì)，將其覆合到普通過(guò)濾材料的表層，可將粉塵全部截留在膜表面，實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾；又因該薄膜表面光滑，有極佳的化學(xué)穩(wěn)定性，憎水，不老化，使截留在表面的粉塵很容易剝落，因而可提高濾料的使用壽命。其與普通濾料相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）薄膜孔徑為0.2～3μm，過(guò)濾效率可達(dá)99.99%以上，幾乎零排放。清灰后不改變孔隙率，除塵效率穩(wěn)定。

2）覆膜濾料在開(kāi)始使用時(shí)，壓力損失要高于普通濾料，但在投入運(yùn)行后，隨著使用時(shí)間的增加，壓力損失的變化卻不大，而普通濾料的壓力損失會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而越來(lái)越大。

3）普通濾料在使用中，粉塵很容易進(jìn)入到內(nèi)部，而且越積越多，直到將濾料的孔隙堵死，導(dǎo)致不能繼續(xù)使用。而PTFE覆膜濾料，可將過(guò)濾的粉塵很容易地從膜表面清除，清灰效果好，周期長(zhǎng)，使用的清灰壓強(qiáng)較低，從而可提高濾料的使用壽命，降低產(chǎn)品的運(yùn)行費(fèi)用。常用于垃圾焚燒爐的PTFE覆膜濾料有PPS、P84和玻纖膨體紗機(jī)織布等。

2.4 垃圾焚燒爐用袋式除塵器新型濾（袋）料

（1）GORE-TEX（r）薄膜濾袋

GORE-TEX（r）薄膜濾袋的過(guò)濾表面是一層多微孔、極光滑的ePTFE（膨體聚四氟乙烯）薄膜。由于薄膜的纖維組織極為細(xì)密，能使粉塵粒子無(wú)法“穿越”薄膜而使粉塵排放量接近于零；又由于ePTFE薄膜本身具有不粘塵、憎水和化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，因此清灰性能極佳。

GORE-TEX（r）薄膜濾袋具有以下性能特點(diǎn)：

1）纖維結(jié)構(gòu)極為細(xì)密，初始運(yùn)行壓降要比未經(jīng)使用的普通濾袋高，但在運(yùn)行過(guò)程中能始終保持比普通濾袋低得多的運(yùn)行阻力。

2）運(yùn)行阻力低，氣流量通常可增加30%以上，可大大提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率；過(guò)濾風(fēng)速比普通濾料提高1～3倍，可使除塵器體積減小；濾袋壽命大大延長(zhǎng)，減少了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和停工時(shí)間；降低了系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)動(dòng)力和壓縮空氣消耗，減少了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

3）過(guò)濾效率高，能達(dá)到較高的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）尤尼吉可玻纖織物

在日本垃圾焚燒市場(chǎng)，濾袋玻纖濾料的使用占70%，尤尼吉可玻纖織物又占其中的60%以上。尤尼吉可玻纖袋的特征為：

1）耐高溫，與PPS、P84相比，可在260℃的工作環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行。

2）尺寸穩(wěn)定性極好，絕不會(huì)因熱產(chǎn)生收縮，易于從龍骨架上脫下，特殊的雙重構(gòu)造確保了高速過(guò)濾。

尤尼吉可最新推出的GM800濾料具有以下特點(diǎn)：玻纖織物上覆著PTFE多孔膜，高技術(shù)含量膜很均勻，由于采用均勻的膨體紗，所以織物組織很細(xì)致，提高了膜的粘著性。壽命長(zhǎng)，在壓力損失低的狀態(tài)下也可以運(yùn)行，由于采用PTFE膜，所以灰塵的剝離性很好，玻纖織物和膜的粘著性很好，用脈沖方式也很難剝離；可捕捉微粒子，由于是多孔膜構(gòu)造，0.3～0.5μm的微粒子捕捉率可達(dá)99%以上；環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，玻纖織物作基布表面覆上PTFE膜，耐藥品性和耐熱性都很好。

（3）普耐系列復(fù)合濾料

普耐系列復(fù)合濾料是將兩種或兩種以上的耐高溫纖維（包括PPS纖維、P84纖維、玻璃纖維以及PTFE纖維）混紡制成的，其采用的成分需經(jīng)特殊化學(xué)處理，并根據(jù)需要而決定。普耐系列復(fù)合濾料具有以下特性：

1）纖維層采用漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)，即在迎塵側(cè)面層采用超細(xì)纖維或異型纖維（如P84），以提高過(guò)濾精度；其余面層采用較粗的纖維組合，以提高透氣性能，降低運(yùn)行阻力；

2）采用超細(xì)紗玻璃纖維基布（160支）或合成纖維基布，改善了基布耐折性能，延長(zhǎng)了使用壽命；

3）加強(qiáng)了濾料的化學(xué)處理，改善了濾料的耐溫以及耐化學(xué)性能；

4）改善了濾料與PTFE薄膜的親和性能，進(jìn)一步提高了薄膜濾料的過(guò)濾精度并降低了壓差。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)濾料生產(chǎn)技術(shù)的提高，國(guó)產(chǎn)濾料各方面的性能都有了很大提高。

復(fù)合濾料是垃圾焚燒爐用袋式除塵器濾料的一個(gè)發(fā)展方向，目前已有多個(gè)濾料生產(chǎn)廠家將已有的幾種耐高溫纖維中的兩種或兩種以上纖維混紡制成復(fù)合濾料。

選擇過(guò)濾袋和材料時(shí)，了解其應(yīng)用環(huán)境的詳細(xì)情況是至關(guān)重要的。選擇垃圾焚燒尾氣處理袋式除塵器濾料的材質(zhì)時(shí)，應(yīng)考慮的主要因素為耐溫、耐酸、耐堿、耐氧化等；另外，垃圾焚燒煙氣的濕度較大，抗水解能力也是選擇濾料時(shí)必須考慮的一個(gè)因素。由于濾袋材質(zhì)的不同，其價(jià)格差異很大，而且不同濾料的使用溫度、除塵效率、清灰性能、費(fèi)用及對(duì)煙氣中不同化學(xué)成分的耐腐蝕程度都不一樣，所以最終選擇濾料時(shí)應(yīng)綜合考慮一次性投資和運(yùn)行成本及使用效果等。

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