如何合理选择垃圾焚烧炉用袋式除尘器滤料

　　本文介绍垃圾通过焚烧炉焚烧发电，本文通过比较不同滤料的性能，着重分析并结合垃圾焚烧炉中烟气净化技术，选择合适的滤料，对提高脱酸效率，消除二噁英与重金属有着显著效果。

　　1引言

　　1.1垃圾发电的发展前景

　　城市发展必须要处理的问题是城市生活垃圾，理想的方法可以利用城市生活垃圾进行发电与供热。垃圾发电是使用特别的垃圾焚烧炉设备，燃烧介质为城市工业与生活的垃圾，再其放出的能量用来发电的一种新颖的发电方式。利用垃圾焚烧发电与供热，可以使城市垃圾减量，做到无害化处理与达到资源化利用的目的，所以其社会与经济价值均相当高。

　　由于垃圾成分的复杂性，其焚烧产生的烟气中含有多种有害物质，其中主要的有害成分有：粉尘、酸性气体、重金属和二噁英类物质。因此生活垃圾焚烧炉炉后必须配置脱硝装置、脱酸装置和除尘装置，要求SO2的脱除率大于85%，HCI、HF的脱除率大于为95%，粉尘的净化率大于99.9%，以保证烟气排放达到最新的国家排放标准。

　　1.2焚烧炉类型

　　炉排焚烧炉：采用水平往复炉排、滚动炉排与倾斜往复炉排等。往复炉排多应用于高灰分与低热值的城市生活垃圾焚烧；

　　流化床焚烧炉：垃圾和空气接触充分，悬浮燃烧效果相当好。但燃烧条件必须确保颗粒直径大小相对均匀，同时也必须确保燃料给料充分均匀，限制了它在城市垃圾焚烧过程的发展；

　　2垃圾发电焚烧炉烟气脱酸工艺

　　2.1循环悬浮流化床半干法法

　　依据循环流化床的理论使用循环悬浮式流化床，使吸收剂悬浮在吸收塔内，吸收剂在循环系统中不断循环，使烟气中的HCL、SO₂等酸性气体接触，脱除HCL、SO₂等酸性气体。其特点：循环物料是锅炉飞灰与加入的脱酸剂有反应完全的与没有完全反应的，表面积变大，气相、液相与固相之间反应活性与反应表面积都非常大，接触混合充分，传质传热剧烈。吸收剂的反复循环，脱酸剂的利用率得到提高，工艺过程简单可靠。除尘器的负荷大，对除尘器滤袋选择非常关键。

　　2.2增湿灰循环半干法

　　增湿灰循环半干法脱酸使用Ca（OH）₂作为吸收剂，同时利用除尘器收集下来的循环灰，进入增湿混合器，使喷水雾化增湿后的循环灰以及吸收剂进入脱酸反应器与烟气接触发生反应。其特点：无需制备浆液与喷浆设备，在系统中多次循环脱硫灰，脱硫效率得到。除尘器的负荷大，对除尘器滤袋选择非常关键。

　　2.3旋转喷雾半干法

　　从余热锅炉来的烟气从喷雾反应器顶部进入，顶部通道设有导流板，可使烟气呈螺旋状向下运动。在此过程中，石灰浆雾化后与烟气中的酸性气体HCL、HF、SO₂等发生反应。烟气在反应器中的滞留时间保持在13～18秒，之后，挟带着飞灰及各种粉尘的烟气进入袋式除尘器。其特点：需制备浆液与喷浆设备，脱硫脱酸效率比较高，除尘压力小，出口污染物排放低。但设备投资较高，运行维护成本较高。

　　3布袋除尘器过滤机理

　　布袋除尘器的除尘过程比较复杂，在捕集体上沉降过滤粉尘粒子。分析过滤式除尘器的除尘机理理论基础为惯性碰撞、扩散与静电力等粉尘粒子的沉降机理。依据粒径大小不同的粉尘在流体中运动具有不同的力学性质，过滤除尘机理主要是筛滤作用、惯性碰撞作用、扩散作用、静电作用、重力沉降作用等。一般来说，各种除尘机理并不是同时有效，而是一种或是几种联合起作用。

　　过滤除尘机理主要与粉尘的粒径大小分布有关，而与粉尘量没有直接关系。对于滤料来说，1μm以下的粉尘才是处理的难点。滤料网眼一般为5～50μm，当粉尘粒径大于网眼或孔隙直径或粉尘沉积在滤料间的尘粒间空隙时，粉尘即被阻留下来。一般粒径较大的粉尘（大于1μm）主要依靠惯性碰撞作用捕集。对于小于1μm的尘粒，特别是小于0.2μm的亚微米粒子，在气体分子的撞击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，在运动过程中和纤维接触，依靠扩散作用即可从气流中分离出来。

　　4焚烧炉布袋滤料的选择

　　4.1常用布袋滤料性能对比

　　（1）几种常用的布袋滤料性能对比如表1所示

　　（2）各种滤料用纤维的密度比较如表2所示

　　4.2PTFE滤料的性能比较说明

　　（1）滤料材质说明

　　PTFE俗称“塑料王”，是大分子线型结构，几乎没有支链，且大分子两侧全部为C-F键，非常稳定的化学键。氟原子把主链上的碳原子屏蔽保护起来，分子链难以遭到破坏，故具有最好的耐热性和耐腐蚀性，它的结晶熔点是327℃，可长期在-210℃～260℃范围内使用，耐酸碱范围PH值为0-14；能抵抗氧化和表面污物，不变脆。

　　PTFE大分子的表面自由能很低，具有高度的不粘附性和最低的摩擦系数。本身不断裂、不燃烧，其“极限氧指数”（LOI）高达95%。同时具有极强的抗水解性，几乎比任何已知的材料的抗蒸汽渗透性都好。因此PTFE材料在垃圾焚烧除尘系统中被广泛应用。

　　（2）PTFE毡的克重说明

　　PTFE纤维本身在梳理，铺网过程中静电大，纤网均匀性偏差大，低克重的PTFE针刺毡因为纤维比较少，就更加增加了它在铺网中的均匀性的偏差，因此克重低的PTFE针刺毡铺网均匀性差，很容易露基布，从而导致无效过滤。同时，PTFE纤维的抱合性比较差，因而高克重，纤维用量大，抱合效果才会好，针刺毡的强力也就高。

　　（3）PTFE基布工艺说明

　　在过滤材料中，基布是维持滤料三维结构和强力的基本组织结构，可靠性能的基布是滤袋正常使用的保障。PTFE基布一般是高强低伸型PTFE基布，其基本参数表如表3所示：

　　（4）高温热定型及覆膜工艺说明

　　在经过高温热轧辊热轧后，使PTFE针刺毡密度增加，每根纤维都得到高温定型作用，同时纤维组织结构保持优良的尺寸稳定性能，滤袋不收缩，不拉长。覆膜工艺中，采用相同原料的可熔性的高温PTFE胶，使针刺毡滤料与膜牢牢的结合为一体，覆膜牢度高，同时能保证滤料的透气性能。（5）PTFE针刺毡覆膜滤袋的加工技术及特点

　　PTFE覆膜滤料，使袋式除尘器从常规的“深层过滤”发展为“表面过滤”，提高净化效率，降低运行阻力，延长滤袋使用寿命，大大降低了投资成本及运行费用。广泛应用于垃圾焚烧、电力、化工、冶金、钢铁、水泥、烟草、国防等行业。

　　对于普通非“表面过滤”滤料来说，其过滤效率和清灰性能往往是一对难以调和的矛盾。它是依靠建立“一次粉尘层”来达到过滤效率的，但是，滤料中的含粉尘浓度会越来越高，以致运行负荷或阻力不断增加。

　　采用的覆膜“表面过滤”滤料是完美地解决了过滤效率和清灰性能矛盾。滤料的过滤表面复合了一层多微孔、极光滑的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，结果使粉尘粒子经过滤料后的直接排放量接近于零；由于聚四氟乙烯（PTFE）覆膜本身具有不粘尘、憎水性和化学性能稳定，覆膜滤料具有了极佳的清灰性能，同时四氟乙烯（PTFE）覆膜能防结露，不会湖袋，使得过滤工作压降始终保持在很低水平。

　　品质优良的滤料不但能有很高的过滤效率，较长的使用寿命，而且能在不增加运行负荷的情况下长时间保证气流最大的稳定通量，以确保烟气净化系统的高效和稳定的运行。

　　4.3焚烧炉布袋除尘器滤料选择

　　在流化床焚烧炉的烟气条件下，可选择PPS（聚苯硫醚）滤布。此种纤维的特点是：具有耐酸碱腐蚀性；具有防水解性能，但抗氧化性一般；最高连续应用温度在180℃。目前，流化床焚烧炉锅炉出口温度在170℃-190℃之间及以上，这样一来，PPS（聚苯硫醚）滤布的性能会变差，长时间在PPS能够承受的高温区运行，氧化、老化现象明显，使用寿命大大缩短，有时候甚至一年不到，就出现滤袋破损出口粉尘超标现象。

　　综合PPS滤布能适用循环流化床锅炉烟气净化除尘，但由于其耐高温性能和抗氧化性能一般，性能和排放效果没有PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤布好。在炉排焚烧炉上，因为锅炉出口温度基本在180℃以上，甚至高达240℃以及以上，超过PPS滤布能够承受的温度范围，PPS滤布不太适合炉排垃圾焚烧发电项目。

　　因此，垃圾焚烧炉布袋除尘器应该选择PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤布，此种纤维的特点是：（1）具有良好的耐酸碱腐蚀性；（2）具有良好的防水解性能和良好的抗氧化性能；（3）最高连续应用温度可达260℃。

　　在采用半干法脱硫时，滤布既要接触烟气中的酸性气体，也要接触碱性的反应剂，同时烟气中的含水量又是非常的大，在这样的条件下，PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤袋是一个极好的选择，滤袋的最短使用寿命为36个月，实际使用寿命则完全可根据用户的维护经验和管理水平而得到延长，最高可达5年以上；除尘效果好，除尘器出口的排放浓度可小于10mg/Nm3。

　　5结论

　　通过分析比较在垃圾焚烧炉中布袋除尘器建议选择PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤布，PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤布具有良好的性价比。滤料是布袋除尘器的核心部件，合适的纤维，加工良好的滤袋是保证一台布袋除尘器正常运转的必要条件。因此，在垃圾焚烧项目的烟气条件下，建议选择PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤布。

　　参考文献：

　　[1]解海卫，张艳，张于峰.城市生活垃圾焚烧处理工艺的研究[J].可再生能源，2010（5）.

　　[2]柳少华，陈延涛，冯会玲.垃圾焚烧炉用袋式除尘器的滤料选择[J].科技信息，2009（31）.