陶晖袋式除尘技术进步及发展导向4陶晖.ppt

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1、袋式除尘技术进步及发展导向,中国环保产业协会袋式除尘委员会顾问陶 晖二O一三年四月,形势与政策导向,2011年10月美国驻华使馆掀起“北京PM2.5监测风暴”，揭开我国大气中PM2.5细颗粒污染的面纱.嗣后出现大范围污染，直至今年初中华大地143万平方公里出现尘霾天气，尤其是北京地区一月份只有5天没有出现灰霾，PM2.5浓度监测值超过WHO标准20多倍，我国大气细颗粒物污染已经达到十分严重的程度。2012年6月，国务院批发“十二五”节能环保发展规划（国发20129号）提出“加快先进袋式除尘技术、电袋复合除尘技术及细微粒粉尘控制技术的示范应用”。2012年9月国务院批复重点区域大气污染防治“十二

2、五”规划（国函201246号），明确“到2015年重点区域环境空气质量有所改善，可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、细颗粒物年均浓度分别下降10%、10%、7%、5%”。,形势与政策导向,国务院印发国家环保“十二五”规划重点工作部门分工方案的通知（国办函2012147号）明确“实施多种大气污染综合控制。推进燃煤电厂、水泥厂除尘设施改造，钢铁行业现役烧结设备要全部采用高效除尘器”。水泥行业“十二五”发展规划明确规定:“严格控制粉尘排放，推广使用袋式除尘器”;“20122015年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器”。2012年2月环境空气质量标准（GB3095-2012）正式发布，将PM2.5、臭氧纳

3、入空气质量评价体系，用空气质量指数（AQI）取代空气污染指数（API），并制定环境空气质量标准中PM2.5浓度限值。,形势与政策导向,201112年国家环保部组织有关方面相继修订和发布火电厂、钢铁工业污染物排放标准，颗粒物排放限值提高到30mg/Nm3，重点地区为20mg/Nm3，并严格或增补二氧化硫、氮氧化物、汞等多种污染物的排放限值。最近正在征求意见即将发布的生活垃圾焚烧污染控制标准、水泥厂大气污染物排放标准有可能将烟尘排放限值提到10mg/Nm3。据国家环保部环境规划院国家“十二五”环保产业预测及政策分析报告：估算“十二五”期间我国环保投资需求约为3.1亿元，年均达6200万元；推测“十

4、二五”期间环保产业总产值可达4.92亿元，将保持15%20%年增涨速度。袋委会袋式除尘行业2012年度发展报告预测到“十二五”末，我国袋式除尘器行业的总产值可达到250亿元左右。,对形势和政策解读,我国袋式除尘技术进步,进入新世纪，我国袋式除尘技术取得长远进步，具体表现在八个方面:,高效低阻长寿命取得进步滤袋清灰技术有所突破配件国产化 成绩显著除尘器大型化 叹为观止电袋复合除尘 业绩良好PM2.5微细粉尘治理初显成效多污染一体化治理迈出步伐应用领域 不断扩展,高效低阻长寿命取得进步,滤袋清灰技术,配件国产化成绩显著滤料与滤袋的技术进步,表格,配件国产化成绩显著近十多年我国特种功能纤维的开发,配

5、件国产化成绩显著PTFE膜的特点,PTFE膜是以分散PTFE树脂为原料，经特殊的双向拉伸工艺而成，具有PTFE一切特性。具有不粘性、光滑和多微孔，立体网状结构。微孔数量可达1109/cm2，可以覆合在传统的针刺毡和编织滤料表面，特点：,优异的过滤效率（99.99%以上）；卓越的尘饼剥离性能；光滑表面使糊袋现象大大减少；过滤风速高，能耗低；可捕集粒径0.3m以下的超细粉尘；开孔率：85%93%；孔径分布均匀可控制在0.053m内 良好的使用寿命,优异的性价比,配件国产化成绩显著梯度结构滤料研发,梯度结构滤料是由多层纤网与基布叠合针刺而成，纤网层由单一均质结构改为多层梯度结构，是针刺毡制造工艺的一

6、大创新。梯度结构主要体现在纤维细度和纤维层密度沿气流方向的变化。通常面层采用超细致密纤网。,配件国产化成绩显著超细面层梯度结构滤料构造,配件国产化成绩显著,配件国产化成绩显著,各种针刺毡滤料的分级效率,PTFE基布+PPS短纤维,配件国产化成绩显著混合纤维针刺毡滤料中国品牌 莱 氟 ZMS-普耐特 PUNATE-CPD 氟美斯 FMS 特氟美 TFM,配件国产化成绩显著高炉煤气除尘混合纤维型特种功能滤料,高炉煤气对除尘滤料的基本要求：在正常工况条件下要求耐温性好（250300）；在非正常工况条件下还要求耐湿性好(在100时不发生糊袋水解）。对滤料材质的选用经历了玻璃纤维、芳族聚酰胺（Nomex

7、）、聚酰亚胺（P84）、聚四氟乙烯（PTFE）及其混合纤维的进化过程。工程应用表明：以聚酰亚胺和超细玻纤为原料采用特殊工艺制成的混合针刺毡是当前高炉煤气袋式干法除尘的首选滤料，国产典型品牌为莱氟。这种混合纤维针刺毡的基布为玻纤，絮棉层为超细玻纤与P84混合料，表面用PTFE渗膜处理，两种材质扬长避短，具有最佳的综合性能。,利用P84纤维断面异形（叶瓣形），表现面积大的特点与圆形断面的光滑玻纤抱合良好，具有高效低阻过滤性能，出口含尘浓度可达5mg/Nm3以下；P84和玻纤均有良好的耐热性能，混合针刺毡的连续使用温度可达260，瞬间耐温300；利用玻纤基布高强低伸以及P84纤维耐磨抗折的综合特性，

8、混合针刺毡具有优良的机械力学性能，正常使用寿命可达34年；P84纤维是至今仍要进口的高价原料，而超细玻纤可立足国产，价格便宜，两种纤维按适量比例混合可以大幅度降低原料成本，成为性价比优良的特种功能除尘滤料。,配件国产化成绩显著P84 混合针刺毡滤料综合性能,聚苯硫醚（PPS）毡是适宜用于电站锅炉烟气除尘的主打滤料，但是PPS纤维存在耐温、耐酸的局限性，耐氧化性更差，尤其在应用于电袋复合型除尘器并追求高效、低阻、长寿命时仍显不足。为此开发PPS、PI、PTFE等多种纤维混合滤料，弥补纯PPS滤料的不足，按燃煤的含硫量、烟气温度的不同档次，选用适宜的混合纤维滤料。,配件国产化成绩显著电站锅炉烟气除

9、尘滤料,配件国产化成绩显著燃煤电厂用电袋复合除尘器滤料选用,将滤料制品通过特种配方的溶液（如PTFE乳液）进行浸渍处理，可以使滤料具有某种特殊功能，如疏油、疏水、阻燃等；或改善某些性能，如耐腐、耐磨、抗折等。将滤料制品表面用发泡乳剂进行滚涂处理，可以改善滤料表面风格，改进纤维网微孔结构，提高过滤、清灰耐磨性能。最新开发的发泡除尘工艺，泡沫径可做到0.52um，涂膜孔径211um，孔隙可达4060%，优于热轧压光处理，当然比不上覆膜滤料，但降低了成本。,配件国产化成绩显著滤料表面处理技术,PTFE分散液是滤料后处理工艺中应用最广泛的一种处理剂，可使滤料的耐温性提高2030，增强耐酸碱能力、延长使

10、用寿命。但因为四氟乙烯分子对称、不含氟原子、流动性差，导电性差、并能龟裂。近期开发成功的三氟氯乙烯（CTFE）均聚乳液，可有效弥补这些缺陷。,配件国产化成绩显著三氟氯乙烯（CTFE）均聚乳液,垃圾焚烧炉烟气含有剧毒的二噁英气体，发达国家对二噁英的排放限值为0.1ngTEO/m3。使袋式除尘器既可除尘又能净化有机废气，这是环保工作者的不懈追求，为此催化功能滤料应运而生。采用多重复合加工技术将纳米TiO2催化剂附着在PTFE针刺毡母体上，制成催化功能滤料。,配件国产化成绩显著催化功能滤料,配件国产化成绩显著催化功能滤料对二噁英的分解机理,传统的三维毡除尘滤料都是用针刺工艺络合成型的，俗称针刺毡。但

11、针刺毡工艺存在两大弊端：一是刺伤纤维，二是留有针孔。水刺毡是为克服针刺工艺的不足而开发的。应用针刺与水刺相结合的工艺生产三维毡滤料是我国滤料制造业的一大创新。,配件国产化成绩显著水刺毡滤料,(a)水刺原理(b)水刺中纤维缠结 水刺工艺原理,配件国产化成绩显著水刺毡滤料,有针眼，粉尘穿透机率大 无针眼、空隙小而均,针刺与水刺工艺对比,配件国产化成绩显著袋式除尘器用新一代滤料水刺滤料,配件国产化成绩显著滤袋加工的技术进步,配件国产化成绩显著脉冲阀的技术进步,配件国产化成绩显著脉冲阀的技术进步,76（3”）膜片式和阀片式电磁脉冲阀性能对比表测试条件：气包容积0.5 M3，气包初始压力0.3MPa 电

12、脉冲宽度 100 ms,配件国产化成绩显著脉冲阀的技术进步,配件国产化成绩显著脉冲阀的技术进步,清灰制度与清灰控制的优化,除尘器大型化 袋式除尘器大型化案例展示,世界首台最大规格燃煤电站1000MW机组电袋复合除尘器于2012年3月投运。,除尘器大型化,大型化的技术保障措施 气流分布过滤负荷均化及降阻技术,滤袋长度的增加会引发吸附在滤袋上的粉尘负荷和粒径分布不均的现象更加严重（见左图），因为重力作用会使滤袋底部粉尘负荷大而上部粉尘负荷小，滤袋底部的粉尘颗粒粗而上部的粉尘颗粒细。细颗粒粉尘透气性差，清灰困难，易二次吸附，清灰后不易沉降等，加上长袋上部清灰效果相对较差，这是长袋除了清灰技术外的第二

13、个瓶颈。,上部粉尘负荷小粒径细且清类较弱,下部粉尘负荷大粒径粗,粉尘沉降距离长，易二次吸附,烟气流方向,粉尘沉降方向,大型化的技术保障措施 滤袋上下气流与粉尘的分布,通常的侧向进气结构，烟气从袋室下部进入扩散室，通过挡风板的作用先向上运动，再由上部水平侧向进入滤袋组，在滤袋组内烟气转而向下运动，少部分烟气和粗颗粒粉尘通过挡风板下部进入灰斗。挡风板的作用是防止烟气直接冲刷滤袋，并引流烟气上升。由于挡风板的高度相比滤袋长度小很多，所以对嵌速度的影响不大。,大型化的技术保障措施侧向进气的结构形式,由于侧向进气方式使滤袋之间的烟气流动方向与粉尘的沉降方向一致，减少了清灰过程中的二次回吸，因而能加速粉尘

14、沉降，提高清灰效果，减少清灰次数，延长滤袋寿命。,侧进气,下进气,大型化的技术保障措施 侧向进气方式的优点,大型化的技术保障措施 入口支管及导流板的布置形式,大型化的技术保障措施行喷脉冲袋式除尘器（端进端出）,。,大型化的技术保障措施袋区阶梯型布置形式,大筒体大规格脉冲阀适配技术,大筒体大规格脉冲阀适配技术低压回转脉冲袋式除尘器,大筒体大规格脉冲阀适配技术低压回转脉冲袋式除尘器滤袋及清灰旋臂,煤气除尘器6500圆筒体双向脉冲喷吹,大筒体大规格脉冲阀适配技术,大筒体大规格脉冲阀适配技术 压 型 板 箱 体 吊 装,大筒体大规格脉冲阀适配技术500t/d水泥窑尾大型行喷脉冲袋式除尘器,压型板箱体结

15、构,大筒体大规格脉冲阀适配技术,应用有限元建模分析法设计大 板 梁 结构双 灰 斗,长袋脉冲均喷清灰实验研究,长袋脉冲均喷清灰实验研究,脉冲喷吹试验台,长袋脉冲均喷清灰实验研究,试验台脉冲喷吹系统,长袋脉冲均喷清灰实验研究,18条滤袋的压力分布曲线,电袋复合除尘,电袋复合除尘,前电后袋式,电袋复合除尘,电袋复合除尘器立面,电袋复合除尘,电袋相嵌一体式,电袋复合除尘,电袋相嵌一体式原理图,荷电对颗粒层结构的影响,颗粒层致密,中和颗粒,荷电颗粒,数值模拟,实验结果,荷电对颗粒过滤过程的影响,荷电与否、不同过滤风速和粉尘浓度下的过滤压降增长率（Pa/s）,过滤压降 颗粒荷电在一定滤速范围内降低了其过

16、滤压降。,荷电对颗粒过滤过程的影响,不同工况下颗粒的分级过滤效率,颗粒荷电普遍提高了其过滤效率，明显改善了穿透窗口,对电袋复合除尘器关键技术的攻关,对电袋复合除尘器关键技术的攻关,气流分布试验,对电袋复合除尘器关键技术的攻关,对PPS氧化能力对比试验,对电袋复合除尘器关键技术的攻关,袋式除尘器治理PM2.5的优势及实效比较,静电除尘器：1m最低点，92%电场数增加，颗粒脱除率增加,源1,3,4 静电除尘器源2,5 布袋除尘器 源6 湿式除尘器,除尘器出口,质量浓度分级粒径分布,布袋除尘器：全粒径范围内高于静电除尘器,湿式除尘器：惯性，液滴拦截，效率相对较低,除尘设备对PM2.5的脱除作用,数量

17、浓度分级粒径分布,各类除尘器的分级除尘效率,三类高效除尘器对超细粉尘的去除效果,袋式除尘器治理PM2.5的优势及实效比较,龙净电袋除尘器PM2.5测定报告（2012年36月）,菲达公司三种型式除尘器实测排放浓度对比（2011年9月）,多污染物一体化治理,巡视全球大气污染治理轨迹，经历四个发展阶段：A为烟尘治理；B为SO2、NOX治理；C为尘气综合治理；D为循环经济可持续发展，当前发达国家正从C走向D。我国稍有滞后，正从B走向C。单项治理有很多弊病。如：因ESP除尘效率问题，影响WFGD脱硫，烟囱排放石膏雨，产生PM 2.5二次尘；SCR使SO2/S03的转化率从1%提到3%，脱硝与脱硫相悖；业

18、主重复立项投资，场地拥挤，建设费、运行维护费大幅度增加等等。一体化治理可以有效克服这些弊端，获取良好的环保经济综合效益。多污染一体化治理是个大课题。不同行业排放源成份不同，应采用不同的组合方式，地区经济、能源条件不同也需要采用不同的主流方案。我国已在燃煤锅炉烟气、烧结炉烟气、水泥窑烟气、垃圾焚烧炉烟气四个领域开展多污染物一体化治理的试点，并取得成绩。特介绍三例以袋式除尘器为主体设备的一体化治理技术。,例一龙净干法多污染物协同治理岛技术（LJS）,除尘脱气一体化处理工艺（ESP+CFB+BF）,宝钢495m2大型烧结机脱硫除尘一体化处理流程图,一体化处理工艺性能参数,梅钢400m2烧结机烟气治理

19、岛综合测定报告,例二远达燃煤锅炉烟气多污染物一体化处理技术（MPC2011）,MPC2010工艺流程图,远达燃煤锅炉烟气多污染物一体化处理技术（MPC2011）,习水二郎项目多污染一体化过程控制系统网络图,远达燃煤锅炉烟气多污染物一体化处理技术（MPC2011）,例三垃圾焚烧炉烟气多污染物一体化处理技术,例三垃圾焚烧炉烟气多污染物一体化处理技术,（续上表）,垃圾焚烧发电厂及尾气处理系统,垃圾焚烧发电厂及尾气处理系统,尾气处理设备（反应塔+袋式除尘器）,徐州垃圾焚烧发电厂尾气处理系统测试结果,应用领域不断扩大,应用领域不断扩大,应用领域不断扩大,袋式除尘行业的现状及问题袋式除尘行业经营业绩，近1

20、5年产值趋势图,袋式除尘行业的现状及问题袋式除尘行业经营业绩，近15年年增长率趋势图,对产值趋势图的解读,袋式除尘行业存在问题,袋式除尘技术发展导向,面对国家环境污染的严峻形势和治理空气污染的艰巨任务，顺应国家的政策导向，利用国家的政策优惠，以技术创新为主线，以PM2.5治理为中心，组织力量，制定规划，选立课题，重点攻关，实现袋式除尘的又一次飞跃。,粉尘凝并技术的研发高端滤料的深度研发脉冲清灰技术的深度研发多污染一体化处理技术研发,粉尘凝并技术的研发,上世纪90年代我国学者曾开展双极静电凝并技术的试验研究，证实“静电 凝并”作为袋式除尘器的予处理手段可以显著提高除尘效率，降低过滤阻 力，曾申报

21、国家专利，但未在工程中实际使用。进入新世纪，澳大利亚INDIGO公司针对燃烧锅炉烟气特点开展静电凝并技 术的研究，2002年推出Indigo 凝并器在vales point 电厂建第一台凝并 器，至2008年先后在澳大利亚、美国、中国香港的8家电厂（115-660MW)安装使用，PM2.5、PM10的排放量分别减少80%、90%以上。2007年我国在武汉一台130t/h工业锅炉上在电除尘前置烟道上安装一台凝 并器，降低排放浓度31.5%。2012年浙江菲达在上海吴泾电厂安装一台凝并器进行工业性试验。我国已进入综合治理PM2.5细颗粒污染治理的决战时期，粉尘凝并技术无 疑是提高袋式除尘器对微细颗

22、粒捕集效率的有效手段和合理匹配。宜在梳 理已有研究成果的基础上，深入开展对凝并机理的研究、产品开发和工程 应用。,高端滤料的深度开发,所谓高端滤料指具有特殊高性能，涵盖耐高温高湿、耐腐蚀抗氧化，具 催化裂解性能以及高效低阻长寿命等，直接与PM2.5治理相关。近十年我 国已取得长足进步，但很多方面存在差距：MX、PPS、PI、PTFE等有机化维以及玻纤、玄武岩、陶瓷等超高温无机纤 维的深度研发，全面提升品质性能及稳定性，赶上国外先进水平，实现国 产化；深入开展梯度结构、混合纤维、覆膜滤料的二次研发，提升生产装备水 平、产品品质及稳定性，针对特种应用领域的烟尘条件，推出精品名牌，扩大应用领域；水刺技术是三维滤料制造工艺的一次革命，继续深入水刺生产工艺及产 品的研发，提高水刺毡滤料的性价比，实现水刺毡滤料的理性推广应用。,脉冲清灰技术的深化研发,多污染物一体化治理技术的研发,谢 谢！,抛砖引玉 敬请指正,