表面過濾技術(shù)在焚燒廠煙氣脫酸凈化中的作用
根據(jù)建設(shè)部第27號令《城市生活垃圾管理辦法》、《中華人民共和國固體廢物污染防治法》（2005年4月1日），及《關(guān)于編制“十一五”城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的通知》（發(fā)改辦投資[2005]666號）的精神，“十一五”期間，我國城市生活垃圾無害化處理率將達到40%；鼓勵東部經(jīng)濟發(fā)展地區(qū)選用先進的焚燒處理技術(shù)，減少原生生活垃圾填埋量，節(jié)省土地資源，東部地區(qū)設(shè)市城市的垃圾焚燒處理率將達到新的高度。而目前我國的垃圾焚燒處理率尚不足7%。因此，城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)在“十一五”期間將會迎來一個發(fā)展期。
從技術(shù)上講，生活垃圾焚燒處理技術(shù)具有“無害化”、“資源化”、“減量化”的特點，但在對焚燒產(chǎn)生的煙氣進行凈化處理方面，在技術(shù)上尚具有一定難度。目前廣泛采用的是半干法、干法加袋式收塵技術(shù)的路線。而實現(xiàn)表面過濾的袋式除塵器，采用GORE?薄膜濾袋，在現(xiàn)代化的垃圾焚燒發(fā)電廠中不但可以起到環(huán)保作用（達到歐盟粉塵排放要求），而且可以提供一個后續(xù)反應(yīng)的平臺，也稱為“袋式反應(yīng)器”，同時還可節(jié)約反應(yīng)劑和吸收劑。
1 薄膜濾袋及其性能特點
1.1 GORE®薄膜濾袋
GORE®薄膜濾袋的過濾表面為一層采用“膨體”專利技術(shù)制成的多微孔、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密，粉塵粒子無法“穿越”薄膜，因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。
1.2“深層過濾”與“表面過濾”技術(shù)
用普通濾料過濾，最初接觸濾料的粉塵會滯留在濾料表面形成一次塵，使濾料孔隙率減少而提高過濾效率。“深層過濾”就是利用普通濾料上形成的“一次塵”來達到過濾粉塵的目的。隨著過濾的進行，粉塵會順氣流壓力不斷滲入濾料，導(dǎo)致運行阻力不斷上升、系統(tǒng)處理風(fēng)量下降、能耗增加，并造成濾袋工作壽命大大縮短。另外，由于“一次塵”的存在，在處理含濕量較高的氣體時，濾料也會因容易“板結(jié)”而過早失效。
“表面過濾”就是利用一張質(zhì)密而又多孔的薄膜實現(xiàn)使粉塵全部沉積在濾料表面的過濾技術(shù)。從本質(zhì)上看，ePTFE薄膜濾料就像是一層事先由廠家做好的、質(zhì)量可控的人造一次粉塵層，而且操作壓降較低，薄膜極易清灰，故稱之為“表面過濾”。目前世界上袋式除塵界所推崇的“表面過濾”技術(shù)，就是指1974年由戈爾公司發(fā)明和倡導(dǎo)的ePTFE薄膜復(fù)合在各種不同基布材料上制成薄膜濾料的一種過濾技術(shù)。
1.3薄膜濾袋的性能特點
GOR®E薄膜濾袋的性能曲線（見圖1）。
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由于GORE®薄膜濾袋的纖維結(jié)構(gòu)極為細密，故初始運行壓降要比未經(jīng)使用的普通濾袋高; 又由于其具有極佳的清灰性能，所以能在運行過程中始終保持比普通濾袋低得多的運行阻力。低運行阻力可使GORE®薄膜濾袋的使用壽命大大延長。GORE?薄膜濾袋的性能特性：
（1）過濾效果高。能達到歐州目前最嚴格的粉塵排放標準；近于零的粉塵排放使空氣再循環(huán)設(shè)備的成本大大降低，可節(jié)省大量能源。
（2）運行阻力低。氣流量通？稍黾30%以上，可大大提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率；過濾風(fēng)速可比普通濾料提高1～3倍，從而可減小除塵器體積，減少除塵器初投資成本；可使濾袋壽命大大延長，減少了設(shè)備的維護費用和停工時間；降低了系統(tǒng)的風(fēng)機動力和壓縮空氣消耗，減少了系統(tǒng)的運行費用。
2 袋式反應(yīng)器的基本原理
在干法和半干法的系統(tǒng)中，脫酸工藝中Ca(OH)2顆粒與煙氣反應(yīng)后，部分沒有完全反應(yīng)的顆粒由于布袋表面薄膜的存在而進行再次反應(yīng)，稱為“二次停留”，在二次停留時，可以與酸氣進行后續(xù)反應(yīng)。所以除酸過程不完全是在前道除酸工藝中進行，有部分反應(yīng)（最大可以達到30%）是在薄膜濾袋的表面進行的。因此，此布袋被稱為“布袋反應(yīng)器”。此時，采用能實現(xiàn)表面過濾的薄膜濾袋是十分必要的。因為膜提供了一個平臺，使未完全反應(yīng)完的Ca(OH)2顆粒得以在膜前停留，使得煙氣能繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)完成后，膜前的反應(yīng)產(chǎn)物被全部清掉，新的Ca(OH)2顆粒能再次停留。相反，如果是“深層過濾”的濾袋，反應(yīng)完成后，Ca(OH)2變成CaCl2，或者內(nèi)核仍是Ca(OH)2,外殼已成了CaCl2，這些顆粒不能繼續(xù)反應(yīng)并會進入濾袋內(nèi)部纖維，將導(dǎo)致濾袋堵塞。
薄膜濾袋能在膜表面提供煙氣反應(yīng)的平臺；同時因為膜表面光滑，使得清灰容易，因此薄膜濾袋的清灰周期長，停留在膜表面的反應(yīng)劑可以得到充分利用，可節(jié)約10%～30%的反應(yīng)劑。其基本原理如圖2。
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3 應(yīng)用實例
（1）臺灣樹林資源利用廠
臺灣樹林資源利用廠是一座設(shè)計為生活垃圾計處理量為1350噸/日的垃圾焚燒發(fā)電廠，由3條日處理450噸的生產(chǎn)線構(gòu)成。使用馬。∕artin）移動爐排。投產(chǎn)時選用的是PTFE氈濾袋，投產(chǎn)第一年除塵器壓力損失達35～43mbar，處理風(fēng)量由105600Nm3/h下降到93500Nm3/h。第二年工廠決定采用ePTFE薄膜濾袋（Gore®/SuperflexTM）更換PTFE氈濾袋,以降低運行阻力、實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計處理風(fēng)量。采用該濾袋后，除塵器的運行阻力從43.2mbar（424mmH2O）下降到15.5mbar（152mmH2O），降低了濾袋的清灰頻率。脈沖壓縮空氣壓力從5kg/cm2下降到3.4kg/cm2,清灰周期則從27.7min延長到117.7min，在滿足HCl排放控制的前提下，減少了熟石灰的消耗。清灰頻率既要滿足焚燒爐系統(tǒng)運行對通風(fēng)的要求，也要讓濾袋表面熟石灰層能保證停留時間使脫酸性能得到充分利用。通常，每噸垃圾焚燒要消耗14～16公斤熟石灰。濾袋更換前，每噸垃圾平均熟石灰用量為14.6公斤（以24小時平均），安裝了Gore®薄膜Superflex濾袋后，熟石灰消耗量明顯減小，這是因為薄膜濾袋清灰性能良好，每次清灰都能將反應(yīng)生成物粉塵層去除干凈，新吸上去的新鮮熟石灰能在清灰間隔停留更長的時間，熟石灰效用得到了充分發(fā)揮。薄膜濾袋安裝后的數(shù)年來，該廠熟石灰的平均消耗為13.8kg/t，除了熟石灰使用量的減少外，HCl平均排放量從約53ppm降低到約30ppm。
（2）歐洲Thonon-les-Bains垃圾焚燒廠實例（見圖3）
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該公司1999年使用普通濾袋后，系統(tǒng)清灰頻率持續(xù)攀升（圖中淺色三角表示）。2000年3月?lián)Q用GORE?濾袋，系統(tǒng)的清灰頻率大幅度下降（圖中深色三角表示）。圖中方塊標記記錄了該廠使用不同濾袋的脫酸/硫劑消耗量。該廠脫酸/硫劑月耗量有所波動，但在使用GOREGore®布袋前后系統(tǒng)的清灰頻率有明顯變化（圖中淺三角變?yōu)樯钊牵。而實際的脫酸/硫劑月耗量由原先的約12公斤/噸垃圾下降為約平均9.5公斤/噸垃圾？梢，使用薄膜袋濾技術(shù)（Gore®）后，脫酸/硫劑得到了有效的節(jié)約。
4 結(jié)語
垃圾焚燒尾氣處理系統(tǒng)由煙氣反應(yīng)（脫酸，除二惡英）及除塵部分組成，使用表面過濾的除塵濾袋（如Gore?）,不但布袋壽命長、風(fēng)量穩(wěn)定、粉塵排放嚴格達到歐洲標準，而且因表面ePTFE膜提供了繼續(xù)反應(yīng)界面，可進行“二次吸附”，具有“布袋反應(yīng)器”的作用，所以能節(jié)約脫酸/硫劑的使用量。國內(nèi)的一些大型生活垃圾焚燒發(fā)電廠，如上海生活垃圾焚燒廠（1500噸/天）、天津生活垃圾焚燒廠（1200噸/天）、寧波生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）、山西生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）、深圳生活垃圾焚燒廠（1000噸/天）等均使用了表面過濾技術(shù)（Gore?）,投產(chǎn)后都取得了良好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。
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