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1、国内外除尘设备发展概况摘要：为了防止粉尘对人体的危害，世界各国制定了愈来愈严格的控制标准，大力发展净化气体的除尘设备。袋式除尘器近年来得到了很快发展；电除尘器作为高效除尘设备得到各国广泛重视，但它们在国内外还没有得到大量应用。1.概述80年代以来，世界各国的除尘设备有了很大的发展。1. 1 对环境污染的控制标准趋于严格粉尘作为对人体健康及大气环境污染的重要有害物，越来越为人们所重视，因而世界各国也采取了相应的限制措施，其中之一是制定严格的法律、法规和标准。在美国，1963年颁布了洁净空气法(Clean Air Act)以后，于1970年、1975年、1977年多次修订，1990年修订和补充的洁
2、净空气法经国会通过后成为一部目前国际上最为严格和详尽的法规。它的主要内容包括确定有害空气污染物的种类，并将全国划分成达标区，未达标区(随污染物不同而不同)，对后者限期达标，同时实行排放许可证制度，此外还有关于汽车排放、酸雨和臭氧层保护等有关条款。在标准方面，美国制定了国家环境空气质量标准(NAAQS),国家有害污染物排放标准(NE-SNAPS)以及新污染源性能标准(NSPS)等，这些标准控制了污染物排放，而且愈来愈趋于严格，例如对电站，本世纪初美国的排放标准是0. 6lb/106Btu. 1971年的NSPS规定为0.116/106Btu，而1978年的NSPS进一步降低到0. 031b/Bt
3、u，仅为本世纪初的1/20。在德国，规定各种工业污染物的排放标准为50mg/m3，不久前公布的17B1mSchV标准中规定日平均浓度为l0mg/m3, 1/2小时的平均浓度为30mg/m3。由于采用了严格的排放标准，德国粉尘排放量自60年代以来逐步降低，三十年来约降低了65%，并有进一步的降低趋势，而环境中总悬浮物(TSP)浓度也降低了约65%。日本对于通常的燃煤电厂烟气净化系统要求其出口粉尘排放浓度小于30mg/Nm3，而在大城市附近的燃煤电厂，其要求与燃油电厂相似，要求低于10mg/Nm3。从以上可以看出，依照发达国家的排放标准，烟囱上已经看不见烟尘。我国自1973年第一次公布13种物质的
4、试行排放标准以来，各个工业部门都相继制定了本行业的粉尘排放标准。例如，工业锅炉的排放标准是按照大气环境标准的一、二、三类地区来确定的，1983年的标准(GB3841- 83)分别为200, 400, 600mg/Nm3, 1992年公布的标准(GB13271一91)对于1992年8月1日前安装的分别为200, 300, 400mg/Nm3，而8月1日以后安装的则分别为100,250, 350mg/Nm3，同时对SO2的排放浓度也提出了要求。显然要达到新标准就需要采用更高效率的除尘设备。1.2 着眼于对人体特别有害的粉尘细小的粉尘对人体危害较粗颗粒为大，因此从70年代以来各国都着重于研究微细粉尘
5、(通常称为微粒)的控制技术，并提出了许多相应的技术措施。在美国1992年洁净空气法中明确提出对小于lO微米的粉尘(PM10)进行分类。其达标区与非达标区是按PM10划分的。在非达标区内，中等程度的要求在1994年底前达标，再严重的要求在2001年底达标。毒性粉尘对人体危害最大，1990年前NESHAPS仅对7种有毒污物染规定了标准，其中包括:汞、被、石棉、砷等。但在1990的洁净空气法中提出了189种有毒污染物(其中许多是固态粉尘)，涉及到许多工业部门，例如燃煤锅炉的排放物中就有37种之多。1988年美国这些有毒污染物排放的总量超过24亿磅。目前对这些毒物尚未制定标准，洁净空气法要求分期分批在
6、10年内完成对这些毒物的标准制定工作，而在未制定前要求降低90%，对粉尘要求降低96% 。德国对某些毒物制定了标准，1986年的TA一Lnft标准规定第I级的毒物:Hg, Cd,Ti的总量要小于0.2mg/m3，第I级Ag,Co, Ni, Se, T。的总量要小于1. Omg/m3，第.级Pb, Sb, Cr,Co,Cu,Mn,V,Sn的总量要小于5mg/m，但是新近颁布的标准17BLmSch V有所提高，规定Cd,Ti总量小于0. 05mg/m;Sb,As,小于0. 5mg/m3，并且对DioXius及呋喃的总量规定为0. OOOOOO1mg/m。我国的卫生标准对工作区内不同毒性的粉尘有着不
7、同的标准，但是在排放标准中尚未得到反映，只是根据不同工业、不同工艺规定了具体的排放标准。1.3 除尘设备的市场不断扩大据美国R. W. Meilvaine报道，1992年全世界的电除尘器及袋式除尘器的市场如表所示。1992年除尘器的市场(百万美圆)美国欧洲/非洲 亚洲 总计电除尘器 600 2400袋式除尘器 800 2200合计 1400 1300 1900 4600这两类除尘器的销售总和为46亿美元。两者的市场相差不大。但是电除尘器在亚洲的市场远远大于美国和欧洲，而袋式除尘器则在美国占首位。美国1993年粉尘控制设备的市场为1.53X 109，美元，略高于气体处理设备1.456X109美元
8、，其中的一个原因是电厂的烟气脱硫设备减少。在空气污染控制设备中，电站占第一位，其次是化工，造纸占第3位，石油精炼占第4位，再其次是冶金、水泥、矿山等。我国的除尘设备自80年代以来也得到很大发展，全国生产各类除尘设备的制造厂约900多家，发展较快的是电除尘器和袋式除尘器。以电除尘器为例，70年代我们只有1-2个厂生产电除尘器，而目前电除尘器的生产厂已达136个，其中年产值超干万元的20多家。全行业产值近10亿元。到1992年为止已制造电除尘器2800余台，特别在电力工业中1979年全国仅18台电除尘器，占火电厂锅炉容量的4.8%,而到1989年10年间发展到165台，占29. 96 0 o，目前
9、在200MW及以上的大型发电机组已经全部采用高效电除尘器。L4 结合气体净化设备发展除尘设备由于对环境要求的提高，对有害气体如SO, NO:等也要求控制。在国外发展较快的一种形式是在喷雾吸收有害气体的同时，用电除尘器或袋式除尘器回收其中的固体颗粒，这样除尘设备成为气体净化系统中的重要组成之一。近年来，意大利、日本以及我国的许多单位，都在开展用脉冲供电的电除尘器来同时清除烟气中的so，并取得了较好的效果。1.5 发展高效除尘器由于各国排放标准日趋提高，特别是对微粒控制的要求越来越严，致使高效除尘设备得到特别迅速的发展，同时也促进了高效除尘器的研究和开发，其中最为突出的是电除尘器和袋式除尘器。在发
10、展高效除尘器的同时，也出现了多种用不同机理组合的除尘设备，如电一袋式除尘器等，但此类除尘器无论在国内还是国外都没有得到大量应用。2 袋式除尘器袋式除尘器是目前应用非常广泛的一种高效除尘器，国内外都非常重视。因而近年来得到很快发展。2.1滤料滤料是袋式除尘器的核心，除尘器的效率、阻力以至于寿命都取决于滤料。我国目前主要采用的滤料有:耐温130以下的聚酷类滤布:涤沦“208”绒布、729”筒形聚酷平布、涤纶针刺毡等。耐温220以下的合成纤维滤布:其主要纤维有诺美克斯(NOMEX)、芳枫纶、聚.恶二哩，可以作成机织平布，也可作成针刺毡。耐温260以下的玻纤布，通常都经过“硅油一石墨一聚四氟乙烯”处理
11、。此外，最近研制成玻纤针刺毡和玻纤膨体纱。但是国内滤料品种少，还不能满足袋式除尘器日益发展的需要，例如在锅炉烟气除尘中，还缺乏适当的滤料，以致袋式除尘器失去了很大的应用场合。国外滤料的品种很多，可以满足各种不同的需要(如温度、耐酸、碱性等)，其中值得注意的有以下几种。聚丙烯酸纤维(Dralon一T)，耐温135C，具有良好的性能，特别在耐酸方面优于聚醋和诺美克斯，是锅炉烟气除尘最为理想的滤料，澳大利亚新南威尔斯州煤的含硫低，飞灰的比电阻高，目前已将该州的电厂原有的电除尘器改为袋式除尘器，其主要采用的滤料就是Dralon-T。Ryton(赖登)和P一84滤料。这两种滤料耐温较高，分别达190和2
12、600C，并具有良好的效率、阻力特性和耐酸的性能，可以用于锅炉烟气净化，但其造价要比Dralon一T高。聚四氟乙烯(Teflon)滤料，性能很好，但由于造价高而未广泛应用。玻纤滤料。国外在玻纤滤料方面着重于滤料的处理技术。除了硅油、石墨、聚四氟乙烯(SGT)处理外，还有防酸处理方法、TeflonB处理方法，特别是近年来提出的Blue - Max -CRF/70处理方法对玻纤滤料性能有了明显的改善。由于这些处理方法的发展，使玻纤滤料的应用范围大为扩大，在美国的锅炉烟气净化中，主要是采用经过这些方法处理的玻纤滤料。用玻璃纤维作成的针刺毡，除有良好的耐温性能外，还有足够的强度，可用于脉冲袋式除尘器，
13、例如美国Huyglas就是用超细玻璃纤维做成的针刺毡。我国建材研究院于1990年研制成功了玻纤针刺毡，并在脉冲袋式除尘器上采用。GORE一TEX滤料。这是一种薄膜滤料，即由一层很薄的、极光滑、多微孔的膨体聚四氟乙烯薄膜表面层和底布粘结而成，根据其耐温的要求，底布可以采用绦纶毡、诺梅克斯毡、玻纤毡或织布。底布只起支撑薄膜和增大强度的作用。由于薄膜上的微孔非常细，其除尘效率可达99. 999%以上。采用GORE -TEX滤料，其排放浓度很低，可以将含尘空气经除尘后送回车间，实现空气再循环。这对节约能源具有重要意义。我国已有引进的GORE - TEX滤料，在天津某电镀厂抛光车间应用，出口粉尘浓度仅0
14、. 054mg/m，空气循环使用，节省了大量补风热能。抗静电滤料。在一些有爆炸可能的除尘系统(如煤粉系统)，袋式除尘器经常会发生爆炸和燃烧。关键是滤料。采用防静电滤料可以预防爆炸和燃烧。冀东水泥厂引进日本的抗静电滤料是聚酷针刺毡，在基布中间隔2 2 -23mm，均布一条导电纤维。导电纤维的材质也是聚酷纤维，但在其表面上涂有金属元素层(主体为铁元素，另外有少量镍、铬、钥、钻、锰等元素)，纤维直径0. 142mm，电阻0.1X10一3 。我国生产的抗静电滤料，其结构为聚酷针刺毡，基布中间隔8一12mm均布抗静电纤维，后者有三种形式:尼龙66抗静电纤维，涤纶导电纤维、睛纶导电纤维。冀东水泥厂采用日本
15、和国产的抗静电滤料均可达到防止袋式除尘器爆炸和燃烧的目的。2.2 袋式除尘器清灰与结构袋式除尘器的结构是与清灰方式密切相关的，由于近年来我国引进了许多国家(日本、美国、德国、英国、瑞典等)的袋式除尘器，再加上我们国内研究单位所研制的成果，袋式除尘器目前已经出现了许多新的类型。2.2. 1脉冲喷吹清灰袋式除尘器在原有脉冲袋式除尘器之外，又有以下几种形式：离线分室停风低压喷吹脉冲袋式除尘器。其主要特点是分室组合，清灰时该室停风上进风过滤，过滤风速1. 5m/min，组合后的处理风量可达1 X 10-7.2X106m3/h。压缩空气压力为0. 2- 0. 3MPa，由劳动部劳动保护研究所研制成功。低压长袋大型袋式除尘器。是由冶金部安全环保研究院研制成功的。其主要特点是袋长由原来的2m左右增加到6m，必要时还可增加1 - 2 m，采用直通型双薄膜片快速脉冲阀，喷吹压力为0. 15 -0. 3MPa ,，过滤风速1. 5 - 2. 25m/min，分单元组合，组合后最大处理风量可达1.1X106m3/h。气箱式脉冲袋式除尘器。这是由美国富尔公司引进的技术。采用了
