常见工业烟尘过滤工况简介

工业烟尘过滤材料在滤除烟气中细颗粒物的同时，还要能够经受住实际过滤工况的酸碱性等化学氛围的腐蚀。同时，烟尘的水蒸气含量等，对滤袋的清灰效果和使用寿命等都有很大影响。燃煤电厂、钢铁工业、垃圾焚烧和水泥工业等是主要空气污染源，下面分别介绍其烟尘过滤工况，以便对过滤材料所用纤维材质做出科学选择。

2.3.2.1　燃煤电厂

我国在能源资源方面属于“富煤贫油”国，煤炭消费约占一次性能源消费总量的70%。即使国家已经在积极开发风能、核能等新型能源，这一基本国情在短期内仍无法改变。根据《BP世界能源统计年鉴2013》的统计，2015 年，我国煤炭消耗量约为19.6亿吨油当量，约占全球煤炭消费重量的50.6%。电力行业作为燃煤消耗大户，产生大量的酸性含尘烟尘，烟尘中颗粒物的粒径范围主要分布在0.7～17.5μm之间，呈单峰分布，峰值在7.48～10.97μm。

煤炭燃烧时会释放出SO2和氮氧化物（NOx）等酸性气体，而NOx中的主要成分为NO及少量的NO2。NO极不稳定，在有氧气存在的情况下会迅速转化为NO2。另外，有数据表明，燃煤电厂排放的烟气中水蒸气含量高达12%～16%，而SO2和NO2遇到水蒸气后，会形成具有强氧化性的酸。如果烟尘不做处理直接排放，则会变成酸雨破坏大气环境。因此，在烟尘过滤前需要进行脱硫脱硝处理。在过滤燃煤电厂排放的烟尘时，若滤袋使用温度低于烟尘的露点温度，强氧化性的酸会在滤袋表面形成酸性结露，对滤袋造成严重腐蚀。同时，酸性水蒸气会增加含尘气体的黏性，使粉尘堵塞滤料的孔隙，造成清灰困难。因此，需要让烟尘保持较高的温度进入袋式除尘过滤器，减轻或者避免酸性结露的影响，具有过滤效果好、能耗低、滤袋使用寿命长等优点。因此，燃煤电厂需要采用耐高温、耐酸性腐蚀、拒水过滤材料。

在美国，要求燃煤电厂排放烟尘中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于12.3mg/Nm3、136.1mg/Nm3和95.3mg/Nm3。在欧盟等国家和地区，要求烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10mg/Nm3、150mg/Nm3和150mg/Nm3。日本（东京特别区）的火力发电厂烟气污染排放物中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别为8mg/Nm3、111mg/Nm3和70mg/Nm3。

2017年10月，河南省发布的DB 41/1424—2017《燃煤电厂大气污染物排放标准》规定了烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项指标排放限值分别为10mg/Nm3、35mg/Nm3和50mg/Nm3。2018年7月，天津发布的强制性标准DB 12/810—2018《火电厂大气污染物排放标准》规定，火电厂排放烟气的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值分别为5mg/Nm3、10mg/Nm3和30mg/Nm3。这些排放指标已经达到并部分超过了国际水平。

2.3.2.2　钢铁冶炼工业

钢铁工业是耗能和空气污染大户，平均能耗约占全国总能耗的17%。中国钢铁生产仍然以长流程转炉炼钢为主，从原料进厂到成品出厂的原料场、焦化、石灰、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等，每一个工序都会产生大量烟尘。2018年5月，生态环境部发布关于《钢铁企业超低排放改造工作方案》（环办大气函[2018]242号）。在广泛征求意见的基础上，2019年4月22日，生态环境部、发展改革委等五部委联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》规定，烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10mg/Nm3、35mg/Nm3和50mg/Nm3，拉开了我国钢铁工业超低排放烟气治理的序幕。欧盟2010/75/EU工业排放指令中，对烧结机机头袋式除尘器颗粒物的排放浓度限值为15mg/Nm3，美国印第安纳州袋式除尘颗粒物排放浓度限值为16.02mg/Nm³，可见我国钢铁工业的烟尘排放指标要求更高。

近几年，我国生铁年产量控制在7亿吨左右，高炉为主要炼铁工艺设备，由烧结工序为高炉提供特定品位和粒度的烧结矿或球团矿等合格炉料。在炼铁炉料中，烧结矿占60%～80%，球团矿占10%～20%，还需加入一定量的焦炭。烧结、球团、焦化是钢铁工厂污染源最集中、治理难度最大的工序区域。我国现有链篦型带式烧结机1240多台，烧结床总面积约15万平方米，年产烧结矿约10.8亿吨。球团设备约有500多台，产能约1500万吨/年。烧结烟气的主要工艺参数如下：

①烟气量：4000～6000m3/t矿；

② 温度：80～180℃；

③含氧量：15%～18%；

④ 含湿量：10%～13%；

⑤ 含尘浓度：不铺底料为2～4g/Nm3，铺底料为0.5～1g/Nm3；

⑥ SO2浓度：一般为300～1500mg/Nm3，最高为6000mg/Nm3；

⑦ NOx浓度：200～600mg/Nm3；(www.xing528.com)

⑧ 二英浓度：30～60ng-TEQ /Nm3。

从上述烧结烟气的工艺参数可以看出，钢铁工业排放的烟尘呈酸性、含氧量高、湿度大。因此，需要对过滤材料做表面拒水后整理，以提高其清灰效果。过滤材料所用纤维能够耐氧化、耐酸性水解。钢铁冶炼过程中容易产生火花，过滤袋所用纤维最好有阻燃功能。但是，钢铁冶炼排放烟尘的温度不是很高，因此对纤维耐温性的要求也不是很高。

近几年，我国钢铁工业用烟尘过滤材料市场保持了较好的发展态势，除了炼铁高炉煤气、炉前烟气、矿槽粉尘、转炉二次烟气、石灰窑烟气等传统烟气过滤外，烧结烟气、流化床粉尘、半干法脱硫后高浓度烟尘的过滤成为新热点，引发了滤料的创新与研发。另外，基于超低排放设计的超细纤维高密面层过滤材料在钢铁工业烟尘治理领域得到了新应用，取得了良好效果。许多钢铁企业已经达到了5mg/m3以下的超低超净排放水平。

2.3.2.3　城镇生活垃圾焚烧

随着城市经济的发展、人民生活水平的不断提高，生活垃圾日益增多，已成为当今社会发展的公害之一，严重影响人们的生活环境。国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，因地理环境、垃圾成分、经济发展水平等因素不同，不同国家、地区采取的主要垃圾处理方式也不同。填埋法作为垃圾的最终处置手段，一直占有较大比例。农业型发展中国家大多数以堆肥为主。国外工业发达国家，特别是日本和西欧，普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用。焚烧是世界各国广泛采用的城市生活垃圾处理技术，配备热能回收与利用装置的垃圾焚烧处理系统，由于顺应了回收能源的要求，正逐渐成为焚烧处理的主流。

近年来，我国频频出台多项与垃圾焚烧相关的政策，国家要求46个重点城市到2020年基本实现原生垃圾“零填埋”。据不完全统计，2018年，我国城镇范围已建和在建的垃圾焚烧项目合计已达到660座左右。到2020年，全国城镇垃圾焚烧建成的投运项目有望达到550座左右，垃圾焚烧处理规模有望达到或超过55万吨/天，垃圾焚烧处理率有望超过50%，在2015年的基础上实现翻番。

由于城镇生活垃圾来源广、成分复杂，垃圾焚烧烟气具有以下特点：

①烟气湿度高达30%，且含有HCl、SO2等酸性气体，容易酸结露；

② 烟气温度波动范围大，高温大于230℃，低温小于140℃；

③烟尘颗粒细小，密度小；

④ 烟尘危害性强，含有二英等物质。

GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中，对垃圾焚烧后的烟气排放污染物24h均值规定限值的颗粒物、氮氧化物、二氧化硫二英类的指标分别为20mg/Nm3、250 mg/Nm3、80mg/Nm3和0.1ng-TEQ/m3。

城镇生活垃圾焚烧所产生的烟气呈酸性、湿度大、温度高且波动大，对过滤材料性能要求高。过滤材料所用纤维要具有耐高温、耐酸腐蚀、拒水等性能。当前所用的主流过滤材料是纯PTFE纤维针刺覆膜和PTFE/玻璃纤维针刺覆膜两种过滤材料。另外，垃圾焚烧过程中会产生二英等有害物质，我国制定的垃圾焚烧污染控制新标准中的二英排放限值与最严格的欧盟标准一致。如何将二英治理技术与烟尘细颗粒物过滤技术相结合，协同治理垃圾焚烧烟尘，是当前的研究热点。

除了上述过滤工况外，袋式除尘过滤材料还广泛用于水泥生产、沥青搅拌站、石灰石膏和黏土制造等多个领域，是工业烟尘治理的主要手段。像水泥等行业，在净化排放烟尘的同时，还可以提高水泥产量。据统计，每生产1t水泥会产生6000～12000m³的废气，其中含有130～280kg的粉尘。因此，像水泥厂这样的工业除尘，除尘既是基于对环境保护的考虑，也是产品回收的需要。整个水泥生产线上要安装多个除尘器（收尘器），具体位置如图2-21所示。

图2-21　水泥生产流程上的除尘器安装节点