一、引言

近年來發(fā)達(dá)國(guó)家為控制污染總量，不斷提高排放要求，降低污染程度，同時(shí)促進(jìn)了除塵技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。在實(shí)際應(yīng)用中因袋式除塵器過濾材料的技術(shù)進(jìn)步，使得出口排放降至十幾甚至幾毫克每標(biāo)立方米的程度，大大改善了環(huán)境。在某些領(lǐng)域或生產(chǎn)工藝當(dāng)中，袋式除塵器被大量使用，有些地方拆除舊的電除塵改換新的袋收塵器，袋收塵器在一定的條件下有取代電收塵器的趨勢(shì)。鋼鐵工業(yè)是使用袋式除塵器最多、設(shè)備容量最大的行業(yè)。20世紀(jì)80 年代初引進(jìn)日本新日鐵技術(shù)建成的寶鋼一期工程中，袋收塵器占到全部收塵器總量的80%，而袋收塵器中的70%為反吹風(fēng)類袋收塵器。隨著除塵技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)消化了大量國(guó)外技術(shù)，到目前國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)粉塵治理多采用長(zhǎng)袋、低壓脈沖袋式除塵器，這個(gè)發(fā)展有一個(gè)過程。評(píng)價(jià)袋式除塵器技術(shù)性能或裝備水平的主要標(biāo)志是清灰性能的優(yōu)劣、濾袋品質(zhì)的高低、以及除塵系統(tǒng)的阻力控制。下面就此分別加以論述。

二、清灰技術(shù)的進(jìn)展

我國(guó)在20世紀(jì)60年代試制成功了第一臺(tái)脈沖除塵器，寶鋼一期工程建成前，國(guó)內(nèi)最大的單機(jī)脈沖除塵器為1728m2，處理風(fēng)量21~26×104m3/h，袋長(zhǎng)最大3m，脈沖閥由脈沖控制儀操縱。在20世紀(jì)90年代之前脈沖除塵器面對(duì)的幾大問題一直影響著它的使用及發(fā)展。一是脈沖閥膜片壽命短，膜片動(dòng)作次數(shù)為10萬次以下，甚至更少；二是過去的脈沖除塵器全部為在線清灰方式，粉塵負(fù)荷大，脈沖閥動(dòng)作頻次高。二者使得二、三個(gè)月更換一次膜片成為很正常的事，一臺(tái)除塵器上脈沖閥數(shù)目眾多，給使用維護(hù)造成極大的麻煩；其次，由于脈沖閥尺寸小，噴吹流量低，以前的脈沖除塵器濾波器袋直徑為120mm，長(zhǎng)度最大不超過 3m，使得在處理較大煙氣量的場(chǎng)合，需要許多濾袋，很多個(gè)脈沖閥，造成占地面積大，維護(hù)量多，給脈沖除塵器大型化帶來困難。還有其他一些問題，如肪沖閥結(jié)構(gòu)、壓縮空氣的凈化與脫水問題等等，因?yàn)榉N種原因的制約限制了脈沖除塵器的使用范圍。直到寶鋼一期工程建成，袋收塵器一直是以中小型脈沖清灰和機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹清灰除塵器為主導(dǎo)�？梢哉J(rèn)為這是我國(guó)袋式除塵器發(fā)展的第一階段。

寶鋼項(xiàng)目引進(jìn)后，國(guó)內(nèi)袋收塵開始進(jìn)入大型反吹風(fēng)除塵器時(shí)代。反吹風(fēng)除塵器的優(yōu)點(diǎn)是：1、處理能力大，濾袋尺寸可以作出Φ300mm，長(zhǎng)度超過10m，單臺(tái)面積可達(dá)2萬m2以上（國(guó)內(nèi)單臺(tái)最大規(guī)模）；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少（一個(gè)濾室只有一套三通切換閥或翻板閥為運(yùn)動(dòng)部件），控制簡(jiǎn)單，占地面積較�。ㄅc傳統(tǒng)的短袋在線脈沖除塵器相比）；3、維護(hù)方便，可在工作狀態(tài)下離線分室檢修。因此，大型反吹風(fēng)設(shè)備成為20世紀(jì)80年代鋼鐵等行業(yè)大容量煙氣凈化的首選設(shè)備。

寶鋼大型反吹風(fēng)除塵設(shè)備的使用給國(guó)內(nèi)除塵凈化技術(shù)的發(fā)展開拓了思路，大家紛紛模仿、創(chuàng)造，在此后的十多年中使反吹風(fēng)大布袋除塵器以其處理煙氣量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便而得到廣泛的應(yīng)用。例如在鋼鐵工業(yè)的電爐煙氣、轉(zhuǎn)爐二次煙氣、混鐵爐、石灰窯、焦化工程、煉鐵車間的出鐵場(chǎng)等；水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯的窯頭、窯尾高溫?zé)焾?bào)導(dǎo)凈化等；有色金屬工業(yè)中鋁電解槽的煙氣凈化；電力工業(yè)電站燃煤鍋爐的煙氣凈化等等。

大型反吹風(fēng)除塵器在十多年的使用中也逐漸暴露出一些問題。反吹風(fēng)清灰方式為弱清灰或收柔性清灰方式，對(duì)濾袋損傷相對(duì)較小，要求氣布比低，在粉塵粘性大，濃度較高時(shí)，過濾阻力上升較快，在一定的外部條件下容易糊袋。反吹風(fēng)清灰是靠縮袋使粉塵層破裂，經(jīng)過2~3 次縮袋，加之反向吹風(fēng)，使濾袋內(nèi)側(cè)破碎的大小粉塵餅、塊及粉塵顆粒脫離所粘附的濾布表面而落入灰倉(cāng)，屬弱清灰方式，由于清灰后，在濾布表面形成的二次粉塵層剝離不夠完全，殘留的粉塵仍較多，造成濾布阻力偏高，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，濾布阻力逐漸上升，可達(dá)3000~4000Pa，比正常值高出30%還多，使主風(fēng)機(jī)性能參數(shù)發(fā)生變化，抽風(fēng)量減小，嚴(yán)重影響系統(tǒng)排煙效果。由于除塵器阻力，風(fēng)機(jī)壓頭提高，風(fēng)機(jī)能耗增大，同時(shí)要使除塵器阻力降低，清灰頻頻增加，濾袋磨損加劇，除塵器的能耗也加大。經(jīng)過20~30年的發(fā)展，肪沖噴吹在改進(jìn)完善后以其強(qiáng)大的清灰能量又逐漸成為袋式除塵器的主要清灰方式。

近期內(nèi)0多年來，脈沖除塵器比20世紀(jì)80年代前的技術(shù)水平有了跳躍式的發(fā)展，原來許多局限的東西被打破，將優(yōu)良的脈沖清灰功能充分發(fā)揮起來。具體為：

1、脈沖閥由原來的小口徑作到3”甚至更大，結(jié)構(gòu)由單一的直角式發(fā)展出淹沒式,噴吹流量大幅增加,一個(gè)脈沖閥可同時(shí)噴吹多達(dá)20個(gè)直徑130mm、長(zhǎng)度至少6m的濾袋，而且脈沖閥在0.2MP壓力下就能有效進(jìn)行噴吹清灰，使其壓力適應(yīng)范圍更寬，充分滿足各種工況的要求。

2、濾袋由從前的3m發(fā)展成今天通常的使用長(zhǎng)度6m，更可擴(kuò)展到8m長(zhǎng)，占地面積減小，配用大尺寸脈沖閥（單閥服務(wù)過濾面積35~50m2），使得脈沖除塵器的大型化成為可能，到目前為止長(zhǎng)袋脈沖除塵器已做了2萬多平方米，同大型反吹風(fēng)的規(guī)模相差無幾。

3、由于脈沖清灰力大，濾袋表面的二次粉塵層剝離較徹底，清灰后濾袋阻力低，通常為700~1000Pa，正常運(yùn)行情況下清灰阻力上限一般廟宇為 1200~1500Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于反吹風(fēng)除塵器的運(yùn)行阻力，主風(fēng)機(jī)能耗大大降低，而且系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。兩者相比，弱清灰除塵器要求氣布比不能太高，通常情況下，反吹風(fēng)方式比脈沖清灰（脈沖氣布比通常選擇1-2）過濾面積要大一倍，而同樣過濾面積的除塵器，反吹風(fēng)比脈沖的體積亦要大出30%左右。單位過濾面積的鋼耗量負(fù)壓反吹風(fēng)為35—50kg/m2，正壓反吹風(fēng)為28—32 kg/m2，而長(zhǎng)袋脈沖為18—26 kg/m2。歸納起來反吹風(fēng)除塵跑龍?zhí)滓淮涡酝顿Y大，能耗高，占地面積大。

綜上所述，袋式脈沖除塵器在諸多方面明顯優(yōu)于反吹風(fēng)除塵器，特別是長(zhǎng)袋脈沖克服了以往的不足之后，這種優(yōu)勢(shì)足以改變?nèi)水a(chǎn)的認(rèn)識(shí)和習(xí)慣。

寶鋼工程的建設(shè)對(duì)國(guó)內(nèi)袋收塵器的發(fā)展起到了重要的作用。經(jīng)過二十幾年的發(fā)展進(jìn)步，大型袋式除塵器已由反吹風(fēng)為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向以長(zhǎng)袋脈沖為首選的局面，特別是在鋼鐵工業(yè)中，目前在各工業(yè)粉塵治理中絕大部分采用長(zhǎng)袋式低壓脈沖除塵設(shè)備，過濾面積從幾百平方米不等，低壓脈沖很好地適應(yīng)了工廠管網(wǎng)壓力范圍，使用較方便，0.2Mpa 的壓力足以滿足清灰壓力的要求.也有些場(chǎng)合用高壓脈沖0.5—0.7Mpa,由于高壓脈沖對(duì)于氣源壓力要求較高，有些企業(yè)管網(wǎng)壓力不足，需另配壓縮空氣動(dòng)力系統(tǒng)，造成多耗能源.。國(guó)內(nèi)習(xí)慣將脈沖除塵器分為高壓和低壓，所用脈沖閥亦分為高、低壓產(chǎn)品，而國(guó)外品牌脈沖閥從其適用壓力范圍說無高低之分，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品有一部分只能用于低壓狀態(tài)下，原因是閥體結(jié)構(gòu)和膜片質(zhì)量問題。膜片在不同壓力下受到的沖擊是不同的，壓力高，沖擊壓力就大，有些國(guó)產(chǎn)膜片在低壓脈沖工作中，可達(dá)幾十萬次的使用壽命，在高壓下壽命難以保證。下面列出幾種品牌脈沖閥的技術(shù)指標(biāo)，見下表。

三、脈沖清灰技術(shù)

脈沖噴吹清灰分氣箱式噴吹和吹管噴吹。氣箱式噴吹為氣流對(duì)過濾室內(nèi)的數(shù)條濾袋同時(shí)噴吹清灰，壓力0.5~0.7Mpa(美國(guó)富樂公司技術(shù))。噴吹管噴吹為通過管上若干個(gè)噴嘴對(duì)每個(gè)濾袋進(jìn)行噴吹。

脈沖清灰原理是噴吹氣流的充氣作用將濾袋由過濾狀態(tài)向中心收縮狀向外鼓起變形、振動(dòng)，導(dǎo)致濾袋外表面的粉塵層破裂，同時(shí)脈沖氣流使袋內(nèi)空氣振動(dòng)，帶動(dòng)濾袋的微振，加上噴吹氣流和引射氣流的逆向吹風(fēng)作用，實(shí)現(xiàn)粉塵脫離濾袋表面的過程，達(dá)到清灰的目的。覆膜濾袋為表面過濾，難于形成完整可靠的粉塵層，因而清灰主要是由上濾袋振動(dòng)及逆向氣流來完成的。關(guān)于清灰當(dāng)中反向氣流的作用，有國(guó)外學(xué)者實(shí)際測(cè)得脈沖噴吹所造成的反向氣流速度僅為3-5cm/s，而靠氣流反向吹落濾布表面粉塵顆粒的速度至少應(yīng)為10-20m/s，真正起作用的主要是脈沖氣流引起的空氣振動(dòng)，帶動(dòng)濾袋壁的來回運(yùn)動(dòng)，而且這種運(yùn)動(dòng)的初始速度極大。高、低壓噴吹管在噴吹清灰中，高壓壓力大（0.5~0.7MPa）,噴射孔小(Ф12~Ф13mm);低壓壓力小(0.2~0.3MPa)，噴射孔大(Ф18~Ф20mm)，二者噴吹氣量相關(guān)不多，高壓孔小，噴射速度大，引射流量比低壓要多，在噴吹相同尺寸、相同數(shù)量的濾袋情況下，在袋底的剩余壓力也比低壓略大。由此可見，高壓清灰力較強(qiáng)，一般用于粉塵粘性大、顆粒細(xì)、濃度高、潮濕狀態(tài)下的場(chǎng)合，具體應(yīng)用當(dāng)然要結(jié)合工況參數(shù)綜合考慮。通常情況下，低壓脈沖噴吹已完全可以滿足使用要求。低壓脈沖噴吹技術(shù)是在高壓脈沖的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，它具有很多的優(yōu)越性。有觀點(diǎn)認(rèn)為低壓噴吹狀態(tài)下濾袋獲得的清灰強(qiáng)度更高。像類似的技術(shù)問題有很多尚需要實(shí)驗(yàn)研究來解決。

噴吹管噴吹還有一個(gè)問題，過去的短袋脈沖出塵器，都要在文丘里管喉部狹小，

過濾氣流通過此處產(chǎn)生局阻，使除塵器的整體阻力增加。有一種說法，放置文丘里管與直接脈沖噴吹相比，并不能使引射流量增加，反而不如直接噴吹的引射流量大。文丘里管主要功能是保住噴射壓力，將其有效地傳遞到達(dá)長(zhǎng)濾袋的底部�，F(xiàn)在制作的大型長(zhǎng)袋脈沖除塵器，在一般工況下已較少使用文丘里管，一方面在清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)上已充分考慮了能有效噴吹濾袋的數(shù)量及達(dá)袋底的噴吹強(qiáng)度：另一方面，不設(shè)文丘里管既減少了設(shè)備阻力也節(jié)省了投資。

四、濾料技術(shù)的進(jìn)展

一臺(tái)好的出塵器設(shè)備，除塵效率至關(guān)重要。高除塵效率需要優(yōu)良的過濾材料來保證。袋式除塵器的進(jìn)步主要是過濾材料的進(jìn)步。值得注意的是，由美國(guó)戈?duì)柟臼紫乳_發(fā)成功的聚四膜的表面過濾，使之成為低阻高效、高可靠性的新型過濾材料，這是技術(shù)上的一大進(jìn)步。

薄膜濾料在機(jī)織布和針刺氈等濾料表面覆以帶微孔的聚四氟乙烯薄摸。覆膜濾料關(guān)鍵在聚四氟乙烯薄膜，它是立體網(wǎng)裝結(jié)構(gòu)的微孔膜，孔徑偽0.2~3.5/μm  ，膜的空隙率達(dá)80~90%，透氣性好，透氣量達(dá)3~6m3/ m2.min，濾塵效率高，耐化學(xué)腐蝕，表面光滑，磨擦系數(shù)低，剝離性好，耐連續(xù)調(diào)溫達(dá)287℃。覆膜濾料用薄膜表面過濾積塵，無需普通濾料的粉塵層參與過濾，壓降低，節(jié)省風(fēng)機(jī)電耗，減少清灰次數(shù)并延長(zhǎng)清灰周期。對(duì)潮濕和粘性和粘性粉塵它不象普通濾料那樣，在清灰不利的情況下，濾料表面粉塵越粘越多，造成糊袋、板結(jié)、壓差迅速上升的現(xiàn)象。由于膜表面光滑及憎水性，即使有潮濕粉塵粘結(jié)，在清灰外力的作用下，也容易脫落，保持過濾阻力平穩(wěn)。覆膜濾料的微孔結(jié)構(gòu)濾塵效率極高，比普通濾料提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，可滿足最嚴(yán)格的排放要求，特別是對(duì)人體可吸入性粉塵（<5μm），同樣有很高的過濾效率。

目前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)生產(chǎn)聚四氟乙稀薄膜材料，雖然性能指標(biāo)等參數(shù)與美國(guó)戈?duì)柟井a(chǎn)品有此差別，但低廉的價(jià)格和較好的過濾性能，還是得到廣大用戶的認(rèn)可，所以逐漸得到推廣應(yīng)用，幾家公司均有相當(dāng)大的生產(chǎn)能力。高溫濾料也有較大的發(fā)展，品種增加很多，改變了以往高溫只能使用玻纖機(jī)織布的局面。高溫濾料有諾梅克斯、玻纖膨體紗、玻纖針刺氈、氟美斯針刺氈等，溫度適用范圍也在擴(kuò)大，并可在其上覆膜，增強(qiáng)使用的適應(yīng)性，給設(shè)計(jì)、使用提供了很大方便。

五、袋除塵器的阻力控制

除塵器的另一個(gè)重要指標(biāo)設(shè)備阻力同樣是不可忽視的。如何控制除塵器的阻力是設(shè)備和濾料生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)課題�？刂谱枇Σ粏问窃O(shè)備本身的問題，對(duì)一個(gè)除塵系統(tǒng)來說，首先要明確系統(tǒng)的工況參數(shù)，選擇合理的工藝措施和匹配的除塵設(shè)備，其中首要的是除塵器的濾料，它關(guān)系到除塵效率、運(yùn)行阻力及使用壽命和投資等。除塵器的阻力80%來自于濾料，因而如何降低濾料的阻力成為主要矛盾。一般工況下，確定了合適的氣布比，有完善的清灰系統(tǒng)，濾料阻力都能控制在合理的范圍內(nèi)。但對(duì)于較特殊的工況，如煙氣溫度較大，粉塵細(xì)而粘性大，煙塵中有油煙成份的就應(yīng)采取相應(yīng)的措施。例如在含油煙和粘性較大的粉塵凈化系統(tǒng)中，常采用預(yù)涂層技術(shù)，即在除塵器未投稿正式運(yùn)行前人為發(fā)塵。粉塵種類有白云石粉、石灰石粉和氧化鋁粉等，它們均是較松散、易清灰、對(duì)粘性煙塵有吸附作用的物質(zhì)，讓這種特定的粉塵在濾布上形成較牢固的一次粉塵層，防止粘性粉塵和煙氣凝結(jié)出的油漬直接粘連在纖維上，堵塞小組料纖維間的空隙，形成糊袋，使清灰困難，造成除塵器阻力上升過快，直到最后無法運(yùn)行的結(jié)果。這種特定的粉塵層在濾料纖維與粘性粉塵或油漬間起到隔離作用。預(yù)涂層還相應(yīng)帶來其他的輔助作用。在實(shí)際工程中這項(xiàng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用，效果良好，已有專用的預(yù)噴涂機(jī)械設(shè)備（發(fā)塵裝置）在使用，定期對(duì)濾袋做預(yù)噴涂層處理，維持濾袋上特定粉塵層的作用，以保證濾袋使用的可靠性及壽命。種種措施的目的都是為了降低濾袋阻力或?qū)⑵浞�(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。

除塵器阻力另一部分來自于除塵器的結(jié)構(gòu)。各種除塵器的結(jié)構(gòu)阻力的構(gòu)成無大差異，數(shù)值在300~500Mpa 左右，以脈沖除塵器為例，結(jié)構(gòu)上分為在線和離線兩種形式，在長(zhǎng)袋脈沖出現(xiàn)之前，幾乎全部為在線形式，由于長(zhǎng)袋大型脈沖除塵技術(shù)的出現(xiàn)，針對(duì)工況變化及優(yōu)化設(shè)備參數(shù)和性能考慮，發(fā)展出離線清灰方式。所謂離線，就是將一整體分為若干個(gè)小過濾室，每一過濾室由一個(gè)閥門控制，使其能按著一定的程度，開啟關(guān)閉閥門，閥開時(shí)為正常過濾狀態(tài)，閥閉上，這一過濾室的濾袋處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)對(duì)其噴吹清灰，脫離濾料表面的粉塵，能從容地自由沉降，落在灰斗中，而不必象在線清灰狀態(tài)下受過濾氣流影響，使脫離的部分粉塵末沉降下來就又附在濾袋上。實(shí)際應(yīng)用中為強(qiáng)化清灰效果及降低過濾阻力，大量使用離線方式。所以研討離線結(jié)構(gòu)部分的阻力具有實(shí)際意義。離線結(jié)構(gòu)中，總面積幾千平方米過濾面積的除塵器，單室面積至少在幾百平方米，一室的煙氣量都要通過離線閥排出，因而閥口尺寸的大小直接關(guān)系到此處結(jié)構(gòu)的阻力高低，設(shè)計(jì)上不宜將通過閥門的風(fēng)速定得過大，一般不宜超過10m/s。閥門的局部阻力hf=（v2/2g）r，閥門局阻hf的大小與v的平方成正比。一方面從加工及使用可靠性講，閥做的越小越好，而另一面閥口越大，閥口的局阻越小，因而設(shè)計(jì)中要二者兼顧，綜合考慮。減少結(jié)構(gòu)阻力的另一方面應(yīng)盡量避免除塵器進(jìn)出風(fēng)口與相接管道斷面有過大的變化，排風(fēng)口斷面風(fēng)速盡量低些。另外，煙氣總管向各分室灰斗分支管道及進(jìn)風(fēng)擋板結(jié)構(gòu)要合理有效，減小不必要的局阻增加。特別是進(jìn)風(fēng)擋板安裝形式不合理，不但不能起到將大顆粒粉塵攔截的作用，反而增加阻力。

控制袋除塵器運(yùn)行阻力的最有效方法之一為差壓自動(dòng)控制，即壓差達(dá)到除塵器設(shè)計(jì)阻力上限時(shí)，通過傳感器啟動(dòng)自動(dòng)清灰程序。國(guó)內(nèi)很多工程中已將原來較多使用的定時(shí)控制方法（即根據(jù)計(jì)算或使用經(jīng)驗(yàn)得出清灰周期而人為廟宇時(shí)間周期對(duì)其控制）改為差壓、時(shí)間混合的控制程序，使除塵器運(yùn)行狀態(tài)更趨合理，減少不必要的清灰動(dòng)作次數(shù)，延長(zhǎng)濾袋及脈沖閥等部件的使用壽命。

綜上所述，袋式除塵技術(shù)的關(guān)鍵之一是有適應(yīng)不同工況條件的優(yōu)質(zhì)濾料；其二，要求強(qiáng)勁可靠的清灰機(jī)構(gòu)，控制設(shè)備阻力；其三，有完善合理的自動(dòng)控制程序，保持除塵設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)前大型除塵設(shè)備多采用計(jì)算機(jī)可編程序控制器，對(duì)除塵器的壓差、溫度、流量等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件可進(jìn)行故障檢測(cè)等。

袋式除塵器具有廣泛的適應(yīng)性。隨著技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，目前已有附載催化劑的過濾材料問世，在濾塵的同時(shí)，將有毒有害氣體一并凈化。例如在垃圾焚燒處理過程中，二惡英等有害物質(zhì)隨著粉塵同時(shí)存在，有了除毒濾料可同時(shí)除塵除毒，而不需另設(shè)除毒凈化裝置，節(jié)省了大量投資。可以預(yù)計(jì)袋式除塵技術(shù)將會(huì)隨時(shí)代發(fā)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

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