一、 袋式除塵器在我國各行各業(yè)已應(yīng)用了幾十年，近十年來環(huán)保產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，技術(shù)上得到很大進步，結(jié)合理論和實踐研究不斷創(chuàng)新，在實踐中不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和特殊使用場所。可以毫不夸張地說，在鋼鐵行業(yè)袋式除塵器目前不論在數(shù)量上，還是在應(yīng)用范圍上都是占主導地位的。本文擬簡單的回顧一下袋式除塵器在鋼鐵行業(yè)的使用歷程和目前的主要應(yīng)用場所、效果及其技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
二、
袋式除塵器在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用回顧
鋼鐵工業(yè)從礦山原、燃料的破碎、篩分、煉焦、燒結(jié)、原料堆場、高爐爐前原料及上料設(shè)施、高爐噴煤粉、高爐冶煉、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼、煉鋼副原料系統(tǒng)、鋼水精煉、板坯切割(包括火焰清理)到熱軋、冷軋生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)施等全工藝流程的生產(chǎn)過程中均產(chǎn)生大量粉塵、煙塵及氣態(tài)污染物。其中有些氣體、粉塵是易燃易爆的，對大氣污染較為嚴重。
對鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的大氣污染物的防治，主要是以除塵器來過濾掉大氣污染物中的大量有害煙塵與粉塵顆粒物為手段，同時回收有用的物料。在 20世紀 70 年代前曾使用過各種濕法除塵器、電除塵器及簡易的袋式除塵器和機械振打袋式除塵器。但由于濕法除塵器效率低，且產(chǎn)生二次水污染，電除塵器雖效率比較高，但在當時的歷史條件下技術(shù)水平不高，其產(chǎn)品尚不完備，導致不能適應(yīng)全環(huán)境使用的需要，均未能得到廣泛推廣和長期使用。直至 70年代后期國內(nèi)才開發(fā)出了小型脈沖噴吹清灰式的袋式除塵器及其他各種形式的中小型反吹風袋式除塵器，如回轉(zhuǎn)反吹、旁插反吹袋式除塵器。這些袋式除塵器性能好，過濾效率高，能達到當時我國排放標準的要求，在當時得到些許的推廣使用，特別是清灰效率高的脈沖除塵器使用范圍_廣，可惜由于當時的濾料只有化纖織物如 729、208 滌綸濾料，脈沖閥等配件品質(zhì)也較差，限制了其發(fā)展。
80 年代初，寶鋼從日本、德國引進的各種袋式除塵器、電除塵器，特別是大中型正、負壓反吹風袋式除塵器性能較優(yōu)，過濾效果好，為當時寶鋼營造了碧藍的天空，為鋼鐵工業(yè)的大氣污染防治樹立了一個典型。以當時重慶鋼鐵設(shè)計研究院為主對引進的除塵器進行了消化移植，在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)及其他行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但此后使用中不斷出現(xiàn)問題，主要是清灰效果較差，阻力大，過濾風速低，體積龐大，耗鋼量多。國內(nèi)雖進行過多種改進，但終因無法改變其低效清灰問題，以致當今已很少應(yīng)用而逐步被強力清灰的脈沖袋式除塵器所替代。80 年代中期，北京特殊鋼廠電爐除塵系統(tǒng)引進了瑞典的低壓長袋脈沖除塵器，推進了國內(nèi)大中型長袋脈沖除塵器的發(fā)展。80 年代末水泥行業(yè)從美引進了高壓氣箱脈沖除塵器用于水泥行業(yè)的除塵，同時也在鋼鐵行業(yè)得到了部分應(yīng)用，主要使用在常溫下的物料輸送系統(tǒng)的除塵。
90 年代至今，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國對大氣污染防治的要求越來越高，對粉塵顆粒向大氣排放的限值提到 100 mg/Nm3。而部分城市和廠礦對除塵的要求_高，限值提到 50 mg/Nm3，甚至 30 mg/Nm3，從而推進了環(huán)保行業(yè)除塵技術(shù)的大發(fā)展。一方面除塵系統(tǒng)及除塵器設(shè)計從消化移植國外引進的技術(shù)到研究開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，從而出現(xiàn)了眾多的除塵器形式，主要是各種形式的脈沖袋式除塵器，其結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)性能、工程質(zhì)量都有了很大提高，能_長期穩(wěn)定運行。另一方面，除塵器的濾料、配件、電控技術(shù)也相應(yīng)地從引進消化移植到自行研究，同時結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了多品種的_、_、_、抗結(jié)露、長壽命的濾料，除塵效率達 99.9％～99.99％，排放濃度可降到 50 mg/Nm3，甚至 5 mg/Nm3以下。與此同時，開發(fā)出了壽命長達 4～5年的直角式、淹沒式脈沖閥以及卸輸灰系統(tǒng)和電氣自動化控制系統(tǒng)、智能電控系統(tǒng)。至此，我國袋式除塵器從無到有，從低檔到高水準，經(jīng)歷了幾次大的轉(zhuǎn)變，至今已經(jīng)發(fā)展到能自行研制，開發(fā)新型袋式除塵器的水平，產(chǎn)品已接近和達到世界水平，部分產(chǎn)品已達到世界一線水平，能滿足國內(nèi)鋼鐵、有色、機械、建材水泥、化工、醫(yī)藥等各行業(yè)除塵的需要。
三、袋式除塵器的應(yīng)用
3.1 袋式除塵器的特性
鋼鐵工業(yè)粉塵、煙塵排放量大，性質(zhì)多種多樣。粉塵、煙塵治理采用的除塵器有濕式除塵器、機械式除塵器、電除塵器、袋式除塵器三四種。
濕法除塵器由于除塵效率較低，需水量大，產(chǎn)生二次水污染，已基本被淘汰。
電除塵器效率較高，能達到 99.0％，耐溫高達350°C，阻力小，約為 200 Pa～300 Pa，處理風量大，達到 106 m3/h 以上，曾在鋼鐵行業(yè)使用，但由于其適用比電阻范圍 104～1010Ω.cm，受粉塵理化性質(zhì)變化影響較大，不能適應(yīng)工藝工況和負荷大的變化。而鋼鐵行業(yè)粉塵煙塵種類繁多，比電阻變化大，很多比電阻_出其適用范圍，且有的工藝工況變化大，從而導致其除塵效率不穩(wěn)定，常會降至 90％以下，以致排放濃度常易波動，很難在不同的工況條件下長期保持排放濃度＜100 mg/Nm3，因故至今應(yīng)用_少。
袋式除塵器除塵效率高，能達到 99.9％～99.99％，且運行穩(wěn)定，不受粉塵比電阻的影響，也不受粉塵種類、濃度大小(可處理濃度高達 1000 g/Nm3的粉塵)、粒徑大小的限制，能適應(yīng)工藝工況和負荷大的變化，排放濃度在 30 mg/Nm3以下甚至可達到 5 mg/Nm3。處理風量范圍大且靈活，可小到1000 m3/h，大到 2×106 m3/h 以上，占地面積也相對較小。當需要維護檢修，_換濾袋時，可隨時分室進行過濾而不停機。其除塵效果好且穩(wěn)定，可大量回收有用的原料及其他物料，并能在除塵系統(tǒng)管道中噴入石灰石、白云石等可以吸附煙氣中的油霧、瀝青、焦油，然后通過除塵器除去，同時，對濾袋上所積附的未全吸附的粉塵還可以進一步進行吸附并保護濾袋不被粘附。
袋式除塵器的缺點是耐溫受到濾料材質(zhì)的限制，目前只能耐溫到 260°C～280°C(發(fā)展中的不銹鋼及陶瓷纖維濾料可耐 450°C以上)，設(shè)備阻力較大(0.015 MPa)，濾袋壽命目前只能達到 2～4 年。
傳統(tǒng)的觀點認為電除塵器阻力小，省電。實際上如果把電除塵器的高壓整流器、電場耗電考慮進去，三電場電除塵器能耗與袋式除塵器的能耗基本是持平的，如按排放濃度＜50 mg/Nm3，電除塵器采用三電場以上，則其設(shè)備總能耗和投資都將_過袋式除塵器。
3.2 袋式除塵器的應(yīng)用
袋式除塵器的品種較多，有機械振打式，反吹風式，脈沖噴吹式，復(fù)合機理式等等。
機械振打式袋式除塵器由于清灰效率低，振打結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且容易損傷濾袋，早期曾有使用，后逐漸被淘汰，迄今只有小型除塵機組還有使用。
反吹風袋式除塵器曾一度得到大量使用，但因其清灰能力差，過濾風速低，運行阻力大，維護工作量大，特別是耗鋼量大，至今已很少使用。
復(fù)合機理類袋式除塵器目前發(fā)展有電袋復(fù)合除塵器，前級為電除塵，后級為袋除塵，在建材行業(yè)已有少量應(yīng)用。
脈沖袋式除塵器清灰效果好，過濾效率高，設(shè)備阻力相對低，其結(jié)構(gòu)為單元模塊式組合，可靈活布置，運行管理自動化控制水平高，占地少，投資低，經(jīng)過多年的實踐和改進提高，已經(jīng)在鋼鐵行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
3.3 脈沖袋式除塵器
脈沖袋式除塵器的品種比較多，有管式，氣箱式或環(huán)隙脈沖除塵器、高爐煤氣干法脈沖除塵器，以塑燒板替代濾袋的脈沖除塵器。其中以管式脈沖除塵器發(fā)展快，應(yīng)用廣泛。
管式脈沖除塵器是一種以噴吹管進行脈沖噴吹的袋式除塵設(shè)備，清灰強度大，效果好，能保持較低的設(shè)備阻力。采用不同的濾料，排放濃度能達到 5 mg/Nm3～50 mg/Nm3。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，采用模塊式、分組分室組合，可靈活多變，適用于不同的現(xiàn)場布置。按袋長分，有袋長1.0 m 的小機組，袋長 2.0 m～4.0 m 的中型機組，袋長 5.0 m～8.0 m 的大型長袋脈沖除塵器，以適應(yīng)不同風量的需要，處理風量可高達 200 萬 m3/h。近年來，為達到低的排放濃度，降低設(shè)備阻力，延長濾袋使用壽命，過濾風速一般選用 1.0 m/min～1.2 m/min，也有用到1.5 m/min 的。從噴吹壓力分類，又有高壓脈沖(0.4 MPa～0.7 MPa)除塵器和低壓脈沖(0.15 MPa～0.3 MPa)除塵器兩種型式；對高濃度粉塵、粘性粉塵采用離線清灰，對易清收的粉塵采用在線清灰，運行維護可采取分室離線停風不停機進行檢修。
3.4 袋式除塵器的
濾袋 濾袋是袋式除塵器的核心。濾袋選用的濾料近些年來發(fā)展快速，從化纖機織濾料(如 729、208 滌綸)發(fā)展到各種常溫(130°C以下)、_(280°C)針刺氈再到覆膜濾料(各種織物或針刺氈的覆膜)，復(fù)合針刺氈濾料(不同合成纖維的復(fù)合、玻纖與合成纖維的復(fù)合)；從粗纖維發(fā)展到細纖維，從單層纖維發(fā)展到多層階梯狀纖維組合。濾料的表面處理從一般的有熱定型，熱扎光，防水防油處理，有機硅處理，阻燃處理到聚四氯乙烯(PTFE)涂層處理，滲膜處理，甚至_處理等各種處理方式，使濾料的品種不斷增加，使濾料品質(zhì)達到了一個新的高度。這些技術(shù)發(fā)展使濾料具有了_、_、耐氧化、_、防水防油、抗結(jié)露的性能。濾料結(jié)構(gòu)具有強度大、高強拉伸、耐磨抗折，且易清灰，阻力低等特點。這些濾料給袋式除塵器帶來的好處是過濾效率不斷提高，一般均能達到 30 mg/Nm3以下的排放濃度。部分覆膜濾料、細纖維針刺氈能達到 5 mg/Nm3以下的水平。
3.5 袋式除塵器的配件
袋式除塵器的配件主要指的是脈沖清灰用的脈沖閥。脈沖閥過去長期質(zhì)量不佳，影響到袋式除塵器的運行和發(fā)展。20 世紀 90 年代后期國內(nèi)已經(jīng)可以生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的脈沖閥。脈沖閥產(chǎn)品目前品種較多，有直角式、直通式(1800)及淹沒式(膜片式)，品質(zhì)較高，其壽命能達到 100 萬次，_壽命 4～5年。近年有報道國外已經(jīng)成功研制出活塞式(替代膜片式)脈沖閥，該結(jié)構(gòu)允許氣流直接從活塞底部穿過，較之膜片式，壓縮氣流_加順暢。其通過的氣流壓力峰值較目前使用的脈沖閥提高了 20％。
3.6 袋式除塵器的電控技術(shù)
袋式除塵器的電控技術(shù)近些年有了快速的發(fā)展，已經(jīng)可以實現(xiàn)在控制室依靠上位機(工業(yè)控制計算機)對袋式除塵器的運行進行全面的自動控制和監(jiān)控，可對各項控制參數(shù)、檢測參數(shù)進行修改和設(shè)定。下位機可通過可編程序控制器(PLC)對除塵器的清灰、卸輸灰系統(tǒng)實現(xiàn)控制和完成對被監(jiān)測對象實現(xiàn)溫度、壓差、壓力、料位、排放濃度等的檢測以及_限報警、故障診斷并將信號輸送至上位機。
工業(yè)控制計算機也設(shè)有通訊接口，可實現(xiàn)遠程顯示、控制和報警等功能。
四、袋式除塵器在鋼鐵行業(yè)的典型應(yīng)用
4.1 高爐和轉(zhuǎn)爐原料系統(tǒng)的除塵
高爐和轉(zhuǎn)爐的原料在轉(zhuǎn)送、篩選、儲存、上料的過程中產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵成分呈多樣性，如球團，燒結(jié)礦，雜礦，焦粉，煤粉，粘土、鐵合金和石灰等等，常溫粉塵濃度約為 5 g/Nm3～15 g/Nm3。在這個領(lǐng)域，曾經(jīng)使用過電除塵器，回轉(zhuǎn)反向風袋式除塵器等，使用效果不很理想。從 20 世紀 90 年代起逐步采用低壓脈沖長、短袋除塵器，其濾料按粉塵性質(zhì)分別采用滌綸針刺氈，覆膜滌氈，_、防水防油滌綸針刺氈，使用效果好，排放濃度達到50 mg/Nm3甚至 20 mg/Nm3以下。
4.2 高爐出鐵場除塵
在高爐出鐵時，出鐵口、主溝、撇渣器、渣溝、擺動流嘴或鐵水罐等處產(chǎn)生大量含塵煙氣。煙氣溫度 60°C～100°C，含塵濃度 5 g/Nm3～15 g/Nm3，有50％的煙塵粒度處于 5 μｍ～10 μｍ之間。采用低壓長袋脈沖除塵器進行凈化處理，濾料采用滌綸針刺氈，應(yīng)用效果較好，排放濃度 50 mg/Nm3甚至 20 mg/Nm3。
4.3 煤粉制備系統(tǒng)的除塵與煤粉收集
煤粉制備系統(tǒng)采用球磨機對煙煤進行粉磨，經(jīng)粗粉分離再經(jīng)袋式收塵器進行煤粉回收。袋式除塵器作為工藝系統(tǒng)的一部分稱為煤粉收集器，既收塵又作為除塵器以保護環(huán)境防止大氣污染。煙煤粉是一種易燃易爆粉體，除塵器需采用防燃防爆措施。
早期的煤粉收集常用多級旋風除塵器，收粉效果較差，排放粉塵多，后來冀東水泥廠引進日本的防爆反吹風袋式除塵器，又經(jīng)國內(nèi)多次實踐，改進，袋式除塵器由反吹風創(chuàng)新為脈沖風袋式除塵器。煙煤粉磨后排出的煙氣溫度小于 120°C，煙氣中煙煤粉濃度在粗分離器后為 800 g/Nm3～1000 g/Nm3。因而脈沖除塵器設(shè)計為防燃防爆型，耐壓，可過濾高濃度煤粉。除塵器箱體耐壓強度一般按 0.01 MPa設(shè)計，要求箱體漏風率盡量小，如 2％，以減少氧氣被吸入。箱體側(cè)設(shè)有泄爆閥，閥采用_廠生產(chǎn)的鋁制破裂爆破片，爆破壓力為 0.01 MPa，閥外側(cè)設(shè)防護門鎖。除塵器整體保溫，濾料一般選用_滌綸針刺氈，或覆膜_氈，若煤粉含些許的水分，濾料需選用防水防油_三防氈。
國內(nèi)很多采用上述防爆低壓長袋脈沖除塵器，使用效果很好，排放濃度小于 50 mg/Nm3。
4.4 高爐煤氣清洗
高爐煤氣清洗過去采用過濕法文氏管，濕法電除塵，均產(chǎn)生二次水污染。國內(nèi)經(jīng)過多年的探索與實踐，開發(fā)了干式筒形長袋脈沖除塵器凈化高爐煤氣，獲得成功，在小于 1000 m3的高爐上得到廣泛推廣應(yīng)用，為大型高爐煤氣干式凈化奠定了基礎(chǔ)。
高爐煤氣的壓力一般為 0.08 MPa～0.12 MPa，煤氣溫度在冷卻后為 100°C～250°C， 煤氣含塵量為8 g/Nm3～12 g/Nm3。過去也曾用過反吹風袋式除塵器，因清灰效果不好而改為脈沖除塵器,采用低壓氮氣進行脈沖清灰，效果很好。耐壓筒體考慮防爆而設(shè)有泄爆閥。濾料選用_針刺氈，目前采用較多的有美塔斯針刺氈，氟美斯 9806 復(fù)合(玻纖和 P84)針刺氈。經(jīng)多個高爐煤氣凈化使用，過濾清灰效果均很好，進入高爐煤氣的煙氣濃度一般均小于 10 mg/Nm3，甚至低于 3 mg/Nm3～5 mg/Nm3。
4.5 轉(zhuǎn)爐二次除塵
轉(zhuǎn)爐在兌鐵水、加廢鋼、出鋼及轉(zhuǎn)爐吹煉等過程中產(chǎn)生大量的二次煙氣，且煙氣量大，溫度高，煙氣含塵濃度達 2 g/Nm3～5 g/Nm3，基本上為鐵的氧化物。過去常采用正壓或負壓反吹風袋式除塵器，但從 20 世紀 90 年代起，逐步改用逐漸發(fā)展起來的低壓長袋脈沖除塵器，濾料選用按不同要求用滌綸針刺氈和覆膜滌氈。經(jīng)實際應(yīng)用，效果良好，排放濃度為 30 mg/Nm3～50 mg/Nm3。
4.6 煉鋼電爐除塵
煉鋼電爐在冶煉的過程中產(chǎn)生大量的煙氣，自20 世紀 90 年代開始，短流程煉鋼工藝迅速發(fā)展，一批高功率電爐相繼建成，由于強化冶煉，熔化期便開始吹氧，煙氣量大，煙塵顆粒細，幾乎 100％的都在 5 μｍ～10 μｍ以下，且粘性較大。采用滌綸針刺氈或覆膜滌綸針刺氈的低壓長袋脈沖除塵器，排放濃度為 20 mg/Nm3～50 mg/Nm3。 近些年，一種由意大利德興公司開發(fā)的高功率電爐爐側(cè)連續(xù)性進料并從進料口排煙的形式出現(xiàn)在我國的鋼廠內(nèi)，由于其連續(xù)性的進料代替爐頂加料，不僅使爐頂陣發(fā)性的大煙量變?yōu)檫B續(xù)性的小煙量，同時煙氣量也降低，且電流和噪聲都有所降低，大大_了爐前的操作環(huán)境，再加上是通過進料密封輸送帶兼作排煙管，既使廢鋼料加溫，又對內(nèi)排煙降溫，節(jié)能效果明顯，很快便在國內(nèi)得到推廣。其排煙仍采用傳統(tǒng)方式，內(nèi)排加屋頂罩，普遍采用低壓長袋脈沖除塵器。
4.7 高速精軋機系統(tǒng)的除塵
精軋機在高速軋制過程中產(chǎn)生大量的氧化鐵粉塵和水蒸汽，排氣點氣體溫度在 150°C～300°C，氧化鐵粉塵粒徑小于 4.5 μｍ的占 30％，濃度為0.14 g/Nm3～0.6 g/Nm3，粉塵含油含水。
精軋機的除塵曾使用濕式除塵器，因其效率較低，后改用 JSS 型塑燒板除塵器，進口氣體溫度 40°C～50°C。塑燒板呈波浪型，除塵器中的塑燒板為剛性濾料，能過濾含水量較大的含塵氣體，采用壓縮空氣經(jīng)噴吹管脈沖噴吹清灰，除塵效率很高，處理后排放濃度為 1.2 mg/Nm3～19.5 mg/Nm3，塑燒板壽命在 3 年以上。
此外，連鑄板坯切割也產(chǎn)生氧化鐵粉塵與水汽，采用濾料為覆膜防水防油滌氈的高壓長袋脈沖除塵器進行除塵。 可以說袋式除塵器今后在鋼鐵工業(yè)使用的發(fā)展前景會比現(xiàn)在還要好，將為鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造出比如今美好的碧水藍天。
