垃圾焚燒爐所用除塵布袋除塵技術(shù)分析與探究
我國是人口大國，所產(chǎn)生的垃圾如不妥善處理對環(huán)境和人們生活會帶來大不便。目前主要以垃圾掩埋來處理垃圾，雖然成本低但是需要幾十年的時間垃圾才會自動FJ。于日本發(fā)達國家相比，我國大型垃圾焚燒發(fā)電站只有30多座，日本有100多座。用垃圾焚燒來發(fā)電是目前合理的處理方式，成本高，回報率低是目前阻礙垃圾焚燒的主要難題。
隨著RM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F正由以前的填埋逐漸向焚燒方式過渡。
采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾，可將垃圾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》（GB18485-2012）特別規(guī)定：生活垃圾焚燒爐除塵裝置采用袋式除塵器。
袋式除塵器運行穩(wěn)定、操作方便、除塵效率高、適應(yīng)性強，因而得到了廣泛應(yīng)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(guān)。所以袋式除塵器性能的優(yōu)劣主要取決于濾料。QM掌握濾料性能及其選擇方法，對研究、設(shè)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X炭噴入+袋式除塵器的組合工藝。
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(yīng)塔中只能保持1s左右的反應(yīng)時間，Ca(OH)2與SO2反應(yīng)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(yīng)器煙氣出口處加入活X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(shè)備，垃圾焚燒煙氣先進入反應(yīng)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(yīng)，自反應(yīng)塔出口起始端噴入活X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(yīng)物、活X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B良而產(chǎn)生的副產(chǎn)品，包括一氧化碳、炭黑、烴、烯、酮、醇、YJ酸及聚合物等。一個設(shè)計良好且操作正常的焚燒爐內(nèi)，不完全燃燒產(chǎn)物的生成量低，通常 不會造成空氣污染，因此設(shè)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L化物、鹵化物（L以外的鹵素，F(xiàn)、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（P2O5）和酸（HPO4）。
（4）重金屬污染物
包括鉛、汞、鉻、鎘等的元素態(tài)、氧化物及L化物等。
（5）二惡英（PCDDS）及多L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(fù)雜，燃燒后產(chǎn)生的煙塵中有毒、有害成分也較復(fù)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L二苯并呋喃等致癌物質(zhì)，對人體其有害。一般都需在袋式除塵器前噴入活X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。
2.2 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；
（4）原料來源廣泛，價G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(yīng)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C氈、PTFE纖維復(fù)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C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(yīng)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FJ。
（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C氈。玻璃纖維濾料的高連續(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)，終會導(dǎo)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(yīng)避免折彎和摩擦。玻璃纖維濾料的耐酸性相對良好，但HF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LD溫度下應(yīng)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，高耐溫可達260℃。P84纖維濾料沒有熔點溫度，呈自然的金色，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(gòu)，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┮訥S濾料的過濾性能。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(yīng)小于38。該濾料對SO2濃度的適應(yīng)性強，對煙氣的含氧量亦無特殊要求。
（4）聚四F乙烯（PTFE）
聚四F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F乙烯合成纖維濾料自潤性佳，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F乙烯覆膜濾料
聚F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(dǎo)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QC，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、光滑的ePTFE（膨體聚四F乙烯）薄膜。由于薄膜的纖維組織為細密，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，因此清灰性能佳。
GORE-TEX（r）薄膜濾袋具有以下性能特點：
1）纖維結(jié)構(gòu)J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�？稍黾�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��；濾袋壽命大大延長，減少了設(shè)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J好，絕B會因熱產(chǎn)生收縮，易于從龍骨架上脫下，特殊的雙重構(gòu)造確保了高速過濾。
尤尼吉可新推出的GM800濾料具有 以下特點：玻纖織物上覆著PTFE多孔膜，高技術(shù)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(gòu) 造，0.3～0.5μm的微粒子捕捉率可達99以上；環(huán)境適應(yīng)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(fù)合濾料
普耐系列復(fù)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(fù)合濾料具有以下特性：
1）纖維層采用漸進式結(jié)構(gòu)，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，GS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，GS了濾料的耐溫以及耐化學性能；
4）GS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。
隨著我國濾料生產(chǎn)技術(shù)的提高，國產(chǎn)濾料各方面的性能都有了很大提高。復(fù)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(fù)合濾料。
選擇過濾袋和材料時，了解其應(yīng)用環(huán)境的詳細情況是至關(guān)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(yīng)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考慮的一個因素。由于濾袋材質(zhì)的不同，其價G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，所以終選擇濾料時應(yīng)綜合考慮一次性投資和運行成本及使用效果等。
|
