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，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行了分析；同時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渡。

采用焚燒技術處理生活垃圾，可將垃圾徹底處理并能外供能源或回收廢金屬，因此可達到垃圾處理無害化、減量化、資源化的目的。但由于垃圾在焚燒中會產(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題，所以必須對焚燒產(chǎn)生的煙氣進行嚴格凈化。在我國頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》（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。

袋式除塵器運行穩(wěn)定、操作方便、除塵效率高、適應性強，因而得到了廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計，袋式除塵器運行中出現(xiàn)的問題有一半以上與濾料有關。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，對研究、設計和使用袋式除塵器，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等在反應塔中只能保持1s左右的反應時間，Ca(OH)₂與SO₂反應生成的CaSO₄固態(tài)小顆粒，進入袋式除塵器時被濾袋從煙氣中分離出去。

在反應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)的主體設備，垃圾焚燒煙氣先進入反應塔，其中的酸性氣體與在塔頂中部噴入的石灰漿進行中和反應，自反應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入袋式除塵器。袋式除塵器將煙氣中的顆粒物、中和反應物、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)引風機由煙囪外排。

1.2 垃圾焚燒尾氣中的污染物

（1）不完全燃燒產(chǎn)物

碳氫化合物燃燒后主要的產(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、有機酸及聚合物等。一個設計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，通常不會造成空氣污染，因此設計尾氣處理系統(tǒng)時，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

（1）由于生活垃圾含水量較大，而且在燃燒中一些碳氫化合物也會生成水汽，因此煙氣的含濕量也較大，一般為煙氣總量的23%～30%。

（2）由于垃圾成分復雜，燃燒后產(chǎn)生的煙塵中有毒、有害成分也較復雜，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、粘度較高。

從以上特點可以看出，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），認真對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性和物理性。主要是從粉塵的物理性能角度考慮對濾料的材質(zhì)、結(jié)構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)構品種的一個主要因素。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、高標準排放和具有凈化要求的場合、具有穩(wěn)定低阻運行要求的場合、含油霧等粘性微塵氣體的處理以及特殊結(jié)構除塵器的要求等。

2.2 從使用角度選用袋式除塵器濾料的原則

（1）過濾性能好，阻力低；

（2）質(zhì)地均勻，尺寸穩(wěn)定，機械強度高，使用壽命長；

（3）化學穩(wěn)定性好，耐酸耐堿，耐較高溫度，抗氧化；

（4）原料來源廣泛，價格較便宜。

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，在選擇濾料時應考慮主要因素。

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內(nèi)和日本等地使用的比較普遍。

目前國內(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)工作運行，瞬間可以承受232℃的高溫（無其他化學成分影響）。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，因此被廣泛地應用于垃圾焚燒爐。但當被處理煙氣中氧（O2）含量超過10%、運行溫度超過165℃時，PPS纖維也會發(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被直接破壞，但用于增加玻璃纖維（紗）間潤滑性的后處理物質(zhì)會被蒸發(fā)，最終會導致玻璃纖維（紗）間的機械磨損。玻璃纖維濾料是阻燃的，幾乎不吸濕（不會發(fā)生水解），具有極佳的尺寸穩(wěn)定性和合理的強度特性。玻璃纖維織布抗拉強度較好，但抗折性相對較弱，因此在處置時應避免折彎和摩擦。玻璃纖維濾料的耐酸性相對良好，但HF、濃硫酸和熱磷酸會對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玻璃纖維濾料也會有損傷。因此，玻纖濾料一般不能在露點溫度下應用。

（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纖維濾料的機械性能不會發(fā)生變化，最高耐溫可達260℃。P84纖維濾料沒有熔點溫度，呈自然的金黃色，纖維可用作濾材的基布和紡制長絲紗。P84纖維濾料不是吸濕性的纖維濾料（在65%的相對溫度條件下，吸水量約為3%）。此外，由于P84纖維是異型（葉子型）斷面結(jié)構，具有很大的過濾面積，過濾性能優(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小于38%。該濾料對SO2濃度的適應性強，對煙氣的含氧量亦無特殊要求。

（4）聚四氟乙烯（PTFE）

聚四氟乙烯合成纖維濾料是一種獨特的材料，在運行溫度為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，所以對濾袋框架的光潔度有嚴格要求。PTFE纖維可適用于腐蝕性的惡劣條件及對濾料使用壽命要求較高的場合，也可與玻璃纖維混合制成性價比更合理的濾料。

（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物質(zhì)，將其覆合到普通過濾材料的表層，可將粉塵全部截留在膜表面，實現(xiàn)表面過濾；又因該薄膜表面光滑，有極佳的化學穩(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：

1）薄膜孔徑為0.2～3μm，過濾效率可達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）覆膜濾料在開始使用時，壓力損失要高于普通濾料，但在投入運行后，隨著使用時間的增加，壓力損失的變化卻不大，而普通濾料的壓力損失會隨使用時間的延長而越來越大。

3）普通濾料在使用中，粉塵很容易進入到內(nèi)部，而且越積越多，直到將濾料的孔隙堵死，導致不能繼續(xù)使用。而PTFE覆膜濾料，可將過濾的粉塵很容易地從膜表面清除，清灰效果好，周期長，使用的清灰壓強較低，從而可提高濾料的使用壽命，降低產(chǎn)品的運行費用。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密，能使粉塵粒子無法“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：

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

2）運行阻力低，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；過濾風速比普通濾料提高1～3倍，可使除塵器體積減小；濾袋壽命大大延長，減少了設備的維護費用和停工時間；降低了系統(tǒng)的風機動力和壓縮空氣消耗，減少了系統(tǒng)的運行費用。

3）過濾效率高，能達到較高的粉塵排放標準。

（2）尤尼吉可玻纖織物

在日本垃圾焚燒市場，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)運行。

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

尤尼吉可最新推出的GM800濾料具有以下特點：玻纖織物上覆著PTFE多孔膜，高技術含量膜很均勻，由于采用均勻的膨體紗，所以織物組織很細致，提高了膜的粘著性。壽命長，在壓力損失低的狀態(tài)下也可以運行，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，由于是多孔膜構造，0.3～0.5μm的微粒子捕捉率可達99%以上；環(huán)境適應能力強，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）普耐系列復合濾料

普耐系列復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)特殊化學處理，并根據(jù)需要而決定。普耐系列復合濾料具有以下特性：

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

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

3）加強了濾料的化學處理，改善了濾料的耐溫以及耐化學性能；

4）改善了濾料與PTFE薄膜的親和性能，進一步提高了薄膜濾料的過濾精度并降低了壓差。

3 結(jié)語

隨著我國濾料生產(chǎn)技術的提高，國產(chǎn)濾料各方面的性能都有了很大提高。

復合濾料是垃圾焚燒爐用袋式除塵器濾料的一個發(fā)展方向，目前已有多個濾料生產(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合濾料。

選擇過濾袋和材料時，了解其應用環(huán)境的詳細情況是至關重要的。選擇垃圾焚燒尾氣處理袋式除塵器濾料的材質(zhì)時，應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必須考慮的一個因素。由于濾袋材質(zhì)的不同，其價格差異很大，而且不同濾料的使用溫度、除塵效率、清灰性能、費用及對煙氣中不同化學成分的耐腐蝕程度都不一樣，所以最終選擇濾料時應綜合考慮一次性投資和運行成本及使用效果等。

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