工业除尘之趋向

1、概述
    滤芯式除尘器早在20世纪70年代就已经在日本和欧美一些国家出现，具有体积小，效率高，投资省，易维护等优点，但因其设备容量小，难组合成大风量设备，过滤风速偏低，应用范围窄，仅在粮食、焊接等行业应用，所以多年来未能大量推广。近年来，随着新技术、新材料不断地发展，以日本的大志（Great.Ambition）株式会社，美国的汤姆森公司，毕威公司为代表，对除尘器的结构和滤料进行了改进，使得滤芯除尘器广泛地应用于水泥、钢铁、电力、食品、冶金、化工等工业领域，整体容量增加数倍，成为过滤面积＞2000ｍ2大型除尘器（GB6719－86），是解决传统除尘器对超细粉尘收集难、过滤风速高、清灰效果差、滤袋易磨损破漏、运行成本高的最佳方案，和市场上现有各种袋式、静电除尘器相比具有有效过滤面积大、压差低、低排放、体积小、使用寿命长等特点，成为工业除尘器发展的新方向。

    在滤芯除尘技术不太成熟以前，众多水泥工业的除尘大部分采用静电除尘器和布袋除尘器，但随着社会的进步,科技的发展,对生态环境保护的要求也越来越严格，国家据GB4915-85、GB4915-1996《水泥厂大气污染排放标准》后，又出台了《水泥工业大气污染排放标准》（GB4915-2004），更加严格水泥工业排放标准，国家已经对烟尘的排放提出更加严格的要求，自2004年1月1日起，通过建设项目环境影响报告书审批的新建、扩建、改建水泥厂建设项目，粉尘最高允许排放质量浓度为50mg/m3。一部分地方环保部门提出了更严格的要求，北京市烟尘允许质量浓度严于很多先进国家标准，从2005年11月1日起，已运行的水泥厂粉尘排放质量浓度仅允许30 mg/m3。

根据国家标准和文件的下达，静电除尘器在刚开始使用的阶段一般运行非常高效，但是随着使用年数的增加，尽管采用恰当的维护手段，它的运行效率还是会逐渐地下降。一般来说，使用厂家对于运行效果不佳的静电除尘器有两种解决途径：购买新的静电除尘器来更换旧的，用新的部件来改造旧电除尘器的内部结构。两种途径都有它的优点，但两者均是依靠电除尘器的运行原理进行粉尘的收集。许多生产厂家愿意将原电除尘收尘方式改变过滤元件过滤收尘方式，即使用可更换滤件来替代金属质收尘极板作为收尘的方式。但是，根据设备成本，生产线再培训等因素，更新旧静电除尘器或采用新布袋除尘器来替换旧的电除尘器的成本都会非常高。所以许多厂家都在需求新的除尘工艺，在新的工艺之中，布袋除尘器和滤芯除尘器则成为了他们的目标，厂家对布袋除尘的了解比较多，好多人认为布袋除尘器是个良好的选择，但根据这几年的跟踪调查，布袋除尘器无论从经济指标还是技术指标远远落后于滤芯除尘器。

脉冲式布袋除尘器已广泛应用于世界各地的水泥厂中，如水泥磨、原料磨、煤磨、料仓、运送带扬尘点、包装车间等。然而脉冲除尘器在使用过程中会出现种种弊，如：

① 气布比过高；

② 粉尘排放量高-滤料效率很低；

③ 滤袋底部易磨损；

④ 过气量低；

⑤ 换袋频繁，影响正常生产；

⑥ 滤袋间垂直过滤风速过大。

   归纳起来主要有以下几点：

  （1）布袋经脉冲清灰后逐渐松弛，粉尘颗粒进入纤维内部。

  （2）布袋表面精糙，清灰难度大，特别是焦油等粘性物质附着力强，设备运行阻力上升快。

  （3）布袋式除尘器体积大，制造成本高，更换维修保养困难。

  （4）设备运行阻力较高，耗电量大，运行成本高。

   这些弊端是因设计制造除尘器时留下的余地太小，随生产系统的不断改造提高，除尘器工作能力就显得不够。工厂往往疏忽了这一点，工艺设备更新，产量连连下降，却找不到原因。已安装使用的除尘器本体尺寸不易改变，为增加通风量，降低气布比，用户通常作法是加几个除尘仓室，或更换更大的除尘器，这样改建投资一般较高，且需一定的空间场地。

2、为使让大家更为全面的了解滤芯比布袋优越，下面则详细对布袋除尘器和滤芯除尘器进行技术经济比较：

一、过滤机理

◆袋式除尘器的滤料通常是棉布、尼龙、聚脂等，含尘气流通过滤料过滤时，粉尘的分离是依靠惯性碰撞、拦截、扩散、静电和筛滤等机理的综合作用。由于滤料纤维间的间隙较大(一般为I2-60um),尘粒会深入到滤料内部阻塞气流通道，并起一定的分离作用，这种过滤属内部过滤；随着残留的粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入到滤料内部，一部分覆盖在滤料表面上形成粉尘层，此时尘粒的分离主要是依靠在滤料表面滞留的粉尘层，该层起着比滤料更为重要的作用，从而使机组获得较高的除尘效率。

◆滤芯式除尘器滤芯内的滤料则是进口滤料，该滤料是把一层超亚微米级的超薄纤维粘附在一般的滤料上，粘附层纤维间排列非常紧密，其间隙仅为O．12～O．6 um．这样大部分亚微米级以上的粉尘就被挡在滤料的表面，因此，滤芯式滤料过滤粉尘，主要依靠的是薄膜的筛滤。

二、除尘效率及除尘器的阻力

    ◆从过滤机理可以看出，袋式除尘器要利用滤料表面滞留粉尘层作为过滤层，才能保持其高效率，因此清灰不能过于彻底，这就决定了其运行阻力必然较高(通常为1．2～1．5kP,)；此外，在除尘器投入运行初期滤料表面还没有形成粉尘层或在清灰后滞留粉尘层变薄时，除尘效率均不能达到其设计值，也就是说，袋式除尘器的除尘效率不是一个稳定的常数，而是随清灰周期变化而变化的，并且它

     对亚微米尘粒的过滤是无能为力的。

    ◆滤芯式除尘器由于其独特的滤料结构，使过滤下来的粉尘粘附在其超薄膜表面，这样投入运行初期便能达到机组的设计效率(对小于1 um的尘粒，除尘效率可以达到99．9％ 以上)，并且不会随滤料的清灰而降低其除尘效率；另一方面由于其滤料为表面过滤，在清灰时粉尘颗粒极易剥落，因此机组的过滤阻力也极低(初期为250Pa，一般为500～700Pa)。下面对布袋和滤芯在同种规格下做一下比较：

三、机组的外形

    袋式除尘器的过滤元件是布袋，而滤简式除尘器的过滤元件是滤芯，由于滤芯采用独特星形多摺式结构 。

使过滤面积呈几何积数增加：一个过滤面积为8m2的滤芯，其外形尺寸仅为Ф325×Ф215×660㎜，而布袋则为1450㎜×1450㎜×100㎜。

从以上比较可知，滤芯式除尘器的外形尺寸远远小于相同过滤面积的袋式除尘器。以过滤面积为720m的除尘两类器为例，720型袋式除尘器机组的外形尺寸为9800mm×3400 mm×7200 mm，而32筒滤芯式除尘器机组的外形尺寸仅为2032mm×2159mm×4115m。这样，使用滤芯式除尘器可以大大减小除尘机组的占地面积，降低除尘机房的有效高度，大幅度减少了土建投资费用，特别适合在厂区布置紧张，除尘机组布置困难的环境下使用。

机组的价格及综合投资

说明：

1、表中的配套风机均按除尘器过滤风速为0.5m/min选取。

2、CFS一2型除尘器的价格是以滤料为涤纶无纺布时确定的。

3、PH-01滤芯除尘器的价格是以日本进口滤料确定的。

4、表中除尘器、配套风机的价格均为市场价，机房土建投资均不包括地价。

从表1中可以看出，当除尘器过滤面积超过500 m2时，滤芯式和袋式除尘器二者的总投资差别不大，但随着过滤面积的增大，滤芯式除尘器的初投资相对更少，并且由于其阻力低，选配风机电机的功率小，因此其运行费用要比袋式除尘器低。由以上分析可以看出，选用滤芯式除尘器要比袋式除尘器经济得多。

五、机组的运行维护

◆5．1袋式除尘器的运行维护

袋式除尘器由于其单个过滤元件过滤面积小，所以机组的过滤单元(或滤袋数)就相对较多，以CFS一2—720型袋式除尘器为例，其内部就装设168条布袋。由于每个布袋内部均采用弹簧作为内支撑，在清灰时，布袋与支撑骨架和支撑弹簧之间均存在着一定的运动和摩擦，一旦某个布袋被密透之后，机组的除尘效率便会急剧下降，这时若想查找更换被磨损的布袋很困难。此外，当机组的滤料需要更新时，由于其滤袋多，固定点多，这样虽然更换滤袋可以在机组外进行，其工作量也是非常大的。

袋式除尘器在设计时，为了便于换袋操作，往往是将七个布袋组成一组过滤单元，每组过滤单元的侧面设密封门，密封门面积相对较大，袋式除尘器的机组漏风量是比较大的，为了保证其良好的密封性能，必须及时更换密封条、检修密封门锁紧装置等，维护工作量较大。

◆5 .2 滤芯式除尘器的运行维护

滤芯式除尘器的滤料是静止不动的，不存在滤料和其支撑骨架之间的摩擦，这样就大大延长了滤芯的使用寿命。相对于袋式除尘器庞大的密封门而言，机组的漏风量更易得到控制。滤简式除尘器在更换滤芯时，只要将损坏的滤芯抽出，换上新的滤芯，然后锁紧密封装置即可，比袋式除尘器的维护工作简便得多。

七、工程案例

1992年，德国针对布袋除尘器由于高气布比上的设计原因导致设备运行阻力上升快，长期运行设备阻力大等问题，先后试用φ159×2褶式滤芯替代布袋。将过滤介质迎面。风速降低到0.85m/min,取得了宝贵的成功经验。美国多家公司也逐步使用滤芯来替代布袋，以降低过滤材料迎面风速，提高过滤精度，降低设备运行阻力，延长滤芯使用寿命。2004年6月，上海滤芯除尘器对陕西一家水泥厂的生料磨的袋除尘器进行改造，并取得了较大的成功。1994年，美国多家公司φ159×2000公司滤芯以代替φ159×8000布袋，过滤介质面积增加二倍，将过滤介质质迎面风速降低到0.85m/min以下，过滤精度明显提高（10mg/Nm3排放标准），滤芯使用奉命超过2年。国内BHA公司应用φ159×2000滤芯改造布袋式除尘器，也取得了较理想的成果。 1999年无锡华瑞机械有限公司辟径求新闯冷道，大胆对传统除尘设备的技术和结构等进行改造，抛弃了布袋除尘器的传统工艺，研制出结构新颖、工艺独特、操作自动化的HR－LZC系列滤芯组合式除尘器，相继在无锡、上海等地投入运行，除尘效率达到99.99％。近来两年，毕威新环境技术(上海)有限公司对燕山水泥厂700t/d熟料干法生产线，进行改造等。

八、总评

根据以上通过对袋式除尘器和滤简式除尘器的多方面比较可以看，我们不难看滤芯除尘器的优越性， 滤芯式除尘器可以广泛用于水泥行业的粉磨系统、粉碎系统、立窑、旋窑的窑头、窑尾等各个扬尘点的收尘，对各类传统除尘器进行改造亦可取得很好效果，关键在于选取先进、合理的结构，使之适应各种粉尘的特点。