淺談袋式除塵器廢舊濾袋的處置

汪 波

(沈陽(yáng)創(chuàng)思達(dá)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司，沈陽(yáng) 110004)

淺談袋式除塵器廢舊濾袋的處置

汪 波

(沈陽(yáng)創(chuàng)思達(dá)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司，沈陽(yáng) 110004)

袋式除塵器是目前世界上應(yīng)用最多、最為成熟的除塵設(shè)備。由于其除塵效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定、可回收干料等特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中。而隨著袋式除塵器的廣泛應(yīng)用，大量破損的廢舊濾袋的處置也成為難以解決的棘手問(wèn)題。本文分析了國(guó)內(nèi)濾袋市場(chǎng)現(xiàn)狀以及廢舊濾袋難以有效處置的原因。

袋式除塵器;濾袋;破損;處置

袋式除塵器至今已有百余年的歷史，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率可高達(dá)99.99%以上，排放濃度可達(dá)到10mg/m3以下，其分級(jí)效率也很高，對(duì)2.5μm以下的微細(xì)顆粒物也有很好的捕集效率，因此得到廣泛的應(yīng)用。袋式除塵器在其運(yùn)行的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量破損的廢、舊濾袋，但由于這些濾袋多數(shù)是合成化纖原料制造，生物降解性差，在自然界中難以被降解；又由于目前沒有有效的處置方法，隨意堆放后又成為了新的污染源。因此，如何有效處置破損的廢舊濾袋已成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)濾袋市場(chǎng)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)早期的袋式除塵器使用的濾袋為普通的工業(yè)機(jī)織布，個(gè)別高端應(yīng)用場(chǎng)合采用工業(yè)呢，1974年武漢冶金安全研究所研制了208工業(yè)滌綸布，得到了廣泛的應(yīng)用，直到現(xiàn)在仍有一些場(chǎng)合在使用。20世紀(jì)80年代初，東北大學(xué)與撫順第三毛紡廠共同研發(fā)了針刺氈非織造濾料，由傳統(tǒng)的織造濾料走向非織造濾料，實(shí)現(xiàn)了濾料革命性的轉(zhuǎn)變，開始了濾料國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。與織造濾料相比，非機(jī)織造濾料生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品價(jià)格低，可廣泛應(yīng)用于各種除塵場(chǎng)合。

濾料的性能依賴于纖維的特性，在產(chǎn)生工藝變更的同時(shí)，纖維的種類也在快速發(fā)展。從早期的天然纖維、滌綸纖維、玻纖濾料，到NOMEX、PPS、PTFE等合成纖維，目前NOMEX、PPS、PTFE等纖維都已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，P84纖維、垃圾焚燒用同步除塵去除二英濾料也正在研制中。

在濾料品種不斷創(chuàng)新的同時(shí)，濾料的產(chǎn)量也在飛速發(fā)展。1985—2008年國(guó)內(nèi)濾料產(chǎn)量情況見表1。

表1 1985—2008年全國(guó)濾料產(chǎn)量 （單位：萬(wàn)米）

從表1可以看出，從1985年到2005年的20年間，我國(guó)的濾料產(chǎn)量增長(zhǎng)了23倍以上，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，濾料的發(fā)展速度更快，從2005年到2008年僅僅3年的時(shí)間里，濾料的產(chǎn)量幾乎翻了一番。2008年我國(guó)年產(chǎn)量150萬(wàn)米以上濾料企業(yè)就有15家，另有外資企業(yè)5家，其中年產(chǎn)量超過(guò)500萬(wàn)米的大型企業(yè)2家。預(yù)計(jì)2010年國(guó)內(nèi)的濾料產(chǎn)量可達(dá)到9000萬(wàn)米以上。從中可以看出，每年淘汰下來(lái)以及歷年積累的破損的廢舊濾袋的數(shù)量也是天文數(shù)字。

2 破損廢舊濾袋處置方法

2.1 回爐熔化重新拉絲

將破損的廢舊濾袋回收、清洗后重新回爐熔化、拉絲；重新制成纖維，循環(huán)使用。這是解決破損的廢舊濾袋的最佳方法。但在實(shí)際操作中則是難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇嬖谝韵聠?wèn)題：

2.1.1 收集、運(yùn)輸問(wèn)題

歷年積累的破損廢舊濾袋，數(shù)量巨大，這些濾袋分布在全國(guó)各地，而且在損壞時(shí)間不確定的情況下，要想將其全部收集起來(lái)統(tǒng)一處理是很難做到的；其次，由于廢舊濾袋的表面附著大量粉塵，因此在運(yùn)輸中，尤其是在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中難以保證粉塵不四處飛逸，成為流動(dòng)污染源而污染周圍環(huán)境。

2.1.2 清洗問(wèn)題

對(duì)破損的廢舊濾袋的清洗是非常麻煩、棘手的問(wèn)題。由于廢舊濾袋表面黏有大量粉塵，而這些粉塵成分復(fù)雜（如垃圾焚燒等行業(yè)所用的濾袋，表面含有重金屬、二英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)），在清洗廢舊濾袋時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量的污水和污泥。而且這些含有重金屬、二英等有毒、有害、腐蝕性物質(zhì)的污泥屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，而危險(xiǎn)化學(xué)品的處置則要復(fù)雜得多。這使得廢舊濾袋的清洗也變得復(fù)雜起來(lái)。

2.1.3 廢舊濾袋纖維成分復(fù)雜

早期的濾袋主要采用天然纖維：如棉、麻及動(dòng)物纖維等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成分單一。而目前所用濾袋基本上是采用二種或二種以上的合成纖維混合紡制而成（有的表面還采用了覆膜）。如梯度濾料，其由外而內(nèi)的結(jié)構(gòu)為：表層：超細(xì)纖維；基層：細(xì)纖維；骨架：基布后表層粗纖維層。P84+PPS梯度纖維復(fù)合濾料就屬于此類結(jié)構(gòu)。由于玻纖纖維濾料的價(jià)格較低，采用PTFE、PPS纖維+玻纖纖維（基布）制成梯度結(jié)構(gòu)，能有效地降低濾料價(jià)格，提高過(guò)濾性能和清灰性能；PTFE和PPS細(xì)纖維作為濾料迎風(fēng)面層能有效捕集粉塵粒子，對(duì)微小粒子也有較好的捕集效果；清灰效果更好；底層基布主要用于支撐和抵抗骨架摩擦腐蝕。因此，梯度濾料對(duì)微小粒子的捕集能力明顯高于普通濾料。

目前，除了個(gè)別廠家為了降低生產(chǎn)成本，以次充好外，大部分濾料基本都是采用兩種或兩種以上的合成纖維混合紡制而成的。為了提高濾料的性能及加工工藝的需求，例如針刺氈濾料加工工藝的關(guān)鍵是纖維的均勻度，而均勻度的好壞關(guān)鍵在于開松、梳理兩道工序。由于針刺氈生產(chǎn)工藝流程較短，均勻度很難控制。因此，有時(shí)為了便于加工也要向纖維中混入其它纖維，以保證其均勻度。如PTFE纖維，由于其纖維介電常數(shù)非常大，開松、梳理時(shí)產(chǎn)生很大靜電，造成加工時(shí)難以開松、梳理。而加入5%的滌綸后，其開松、梳理的性能得到極大的提高，加工也變得容易了。

綜上所述，由于現(xiàn)代濾料是多種纖維混合紡制而成的。所以，當(dāng)清洗完的廢舊濾袋重新回爐熔化、拉絲時(shí)又面臨以下難以解決的問(wèn)題：1）熔化溫度如何確定，因?yàn)楦鞣N纖維的熔化溫度是不同的；2）重新拉出的絲的材質(zhì)是不確定的；3）重新拉出的新絲的各項(xiàng)理化性能如何保證。

2.1.4 原廢舊濾袋纖維成分發(fā)生化學(xué)變化

袋式除塵器煙氣成分復(fù)雜，使用環(huán)境惡劣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后的濾袋材質(zhì)的化學(xué)成分也都發(fā)生了化學(xué)變化。造成濾袋材質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的主要原因有：

（1）氧化

氧化是濾袋損壞的主要因素之一。纖維氧化是纖維中分子失去（或離解）電子的過(guò)程，這一反應(yīng)會(huì)使纖維中元素的氧原子增加。在常用的纖維中易被氧化的主要是聚合類化合物，如聚丙烯、聚苯硫醚等。氧化反應(yīng)原理如下：

從上式可見，氧化后纖維的大分子鏈被擊碎，變成小分子結(jié)構(gòu)。分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，纖維性能也發(fā)生了變化。

又如聚苯硫醚（PPS）纖維，其分子式為：

其分子主鏈由苯環(huán)在對(duì)位上連接硫原子而形成大分子主鍵，其結(jié)構(gòu)中至少有85%的硫醚鍵（-S-）是直接結(jié)合在兩個(gè)芳香族環(huán)之中。在高溫（150℃）條件下，即氧分子攻擊分子中的“-S-”鍵，并與之結(jié)合，生成SOx。使大分子鏈被擊碎，變成小分子結(jié)構(gòu)。由于苯環(huán)提供PPS纖維以剛性，而硫醚則提供PPS纖維以柔順性。因此，當(dāng)煙氣中的氧或氧化劑與PPS纖維中的－S－結(jié)合生成SOx，造成PPS纖維變色、變硬、變脆，強(qiáng)度降低而破損，嚴(yán)重時(shí)纖網(wǎng)會(huì)破碎而脫離基布（見圖1）。

圖1 氧化造成纖網(wǎng)破碎落出基布

（2）水解

水解即縮合的逆反應(yīng)。纖維水解是由于水分子介入到纖維中而使高分子分解為二的反應(yīng)，母體分子的一個(gè)部分從水分子中獲取了一個(gè)氫離子（H+），而另一個(gè)基團(tuán)則從水分子中聚集了羥基（OH－），使其分子鏈斷裂生成新的小分子物質(zhì)的過(guò)程。由于分子量變小，纖維抗拉強(qiáng)度減弱而損壞。所以縮聚型聚合體生產(chǎn)的合成纖維是不耐水解的。如常用的聚酯類、聚丙烯、諾梅克斯等濾料很容易發(fā)生水解。聚酯類纖維與諾美克斯纖維水解式如下：

水解會(huì)破壞聚合物的主要結(jié)構(gòu)，使纖維分子變小。煙氣中水分子含量和溫度越高，濾袋水解越嚴(yán)重。不同的濾料其水解溫度也不相同。其中P84是目前所用濾袋中抗水解性較差的一種，水解后，濾袋強(qiáng)度嚴(yán)重下降，易破損，縫紉線發(fā)生水解后，濾袋從縫紉線處開裂，使濾袋不再是筒狀而成為一塊布（見圖2）。

圖2 水解使濾袋開線

（3）酸、堿性腐蝕

腐蝕是濾袋損壞最常見的原因之一。煙氣中含有多種腐蝕性物質(zhì)，在高溫環(huán)境下的腐蝕作用更大，從而會(huì)造成濾袋損壞。

濾袋被腐蝕的主要原因是煙氣中含有酸、堿性成分，隨著這些化學(xué)物質(zhì)濃度的變化而造成露點(diǎn)的改變，如除塵器開機(jī)或停機(jī)在露點(diǎn)以下時(shí)，廢氣中的SO2遇水就會(huì)形成H2SO3，造成濾袋纖維發(fā)生炭化、原分子鏈結(jié)構(gòu)遭到損壞，生成小分子化合物。

濾袋被腐蝕損壞的痕跡多為放射狀，并在濾袋表面形成大面積變色，造成濾袋變硬、變脆和出現(xiàn)少量不規(guī)則的洞，用肉眼可分辨出來(lái)。圖3為河南某氧化鎂廠氯化工段被腐蝕的濾袋，由于該廠煙氣中的HCl含量非常高，PTFE濾袋平均使用壽命不到3個(gè)月就被腐蝕得千瘡百孔無(wú)法繼續(xù)使用。所以，如果在此條件下進(jìn)行脈沖清袋，將會(huì)加速濾袋的損壞。

圖3 被腐蝕的濾袋

（4）纖維高溫降解

由于多數(shù)濾袋是在高溫下工作的，因此，高溫會(huì)造成濾袋纖維玻璃態(tài)化，使濾袋纖維發(fā)生降解變化，造成纖維大分子鏈斷裂。從外表上看，高溫造成濾袋收縮變形、變硬，濾袋緊緊箍在骨架上，甚至無(wú)法抽出濾袋中的骨架，從而在濾袋內(nèi)表面形成深深的痕跡（如圖4所示），并使得濾袋纖維玻璃化變得極其脆弱，強(qiáng)度降低。圖5為廣州某垃圾焚燒廠除塵器的濾袋，濾袋材質(zhì)為PPS纖維，高溫使得PPS纖維變得極其脆弱，強(qiáng)度降低，輕輕一拉，就會(huì)撕開一條長(zhǎng)長(zhǎng)的口子。

圖4 高溫造成濾袋收縮和顏色變深

圖5 高溫造成濾袋纖維強(qiáng)度降低

2.1.5 經(jīng)濟(jì)性

綜上所述，由于廢舊濾袋存在收集、運(yùn)輸、清洗、二次污染和處置費(fèi)用高的問(wèn)題，同時(shí)還存在加熱熔化重新拉絲的困難以及新拉出的纖維絲性能及價(jià)格等難以確定的問(wèn)題，因此廢舊濾袋的回收從經(jīng)濟(jì)性上看，是費(fèi)時(shí)費(fèi)力且很難做到的，沒有經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 焚燒

焚燒是實(shí)現(xiàn)廢舊濾袋減量化、無(wú)害化的有效手段，也是目前解決破損、廢舊濾袋最有效的方法之一。雖然在焚燒過(guò)程中也存在二次污染的可能，但焚燒后可以實(shí)現(xiàn)減量化、減容化和穩(wěn)定化。廢舊濾袋焚燒后有機(jī)合成纖維會(huì)變成CO2和H2O等氣體，而玻纖濾袋經(jīng)高溫焚燒后纖維會(huì)變成SiO2等，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。

2.3 填埋

填埋是解決廢舊濾袋最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，也是目前應(yīng)用最多的方法。

2.4 其它用途

國(guó)內(nèi)外目前還沒有廢舊濾袋在其它方面得到應(yīng)用的報(bào)道，但據(jù)悉也有人將廢舊濾袋清洗后用在圍攔上，圈養(yǎng)牲畜。由此可聯(lián)想，如將廢舊濾袋作為底布用在栽種草坪上，則可替代目前草坪栽種所用的底布，也是較好的用途，但要防止其對(duì)地下水的污染。

3 小結(jié)

（1）由于濾袋采用化纖合成原料，其生物降解性差。廢棄濾袋在自然界中難以被生物降解，又會(huì)成為新的污染源；

（2）焚燒是目前處理廢舊濾袋的較好辦法；

（3）收集、運(yùn)輸、清洗、烘干、熔化等過(guò)程困難，是廢舊濾袋難以回收的關(guān)健所在；

（4）經(jīng)濟(jì)性也是廢舊濾袋難以回收的主要問(wèn)題之一；

（5）廢舊濾袋最理想的處置方式是收集后，熔化拉絲，重復(fù)利用，但在目前的技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)；

（6）廢舊濾袋用在栽種草坪時(shí)要防止污染地下水；

（7）填埋是目前處置廢舊濾袋最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，也是應(yīng)用最多的方法。

[1]孫熙，等.中國(guó)袋式除塵器濾料技術(shù)進(jìn)步[C].袋式除塵器論文集，2009.

[2]汪波.袋式除塵器運(yùn)行中常見問(wèn)題淺析[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（4）.

[3]柳靜獻(xiàn)，等.溫度對(duì)PPS針刺氈濾料的影響研究[C].袋式除塵器論文集，2007.

[4]顧海根，等.袋式除塵器濾料破損原因分析及預(yù)防措施[C].袋式除塵器論文集，2009.

[5]黃斌香，等.聚四氟乙烯濾材在燃煤鍋爐煙氣除塵工程中的使用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[C].袋式除塵器論文集，2009.

[6]毛寧，等.燃煤電廠袋式除塵器用濾料老化實(shí)驗(yàn)研究[C].袋式除塵器論文集,2009.

[7]Claus，等.濾料的水解[C].袋式除塵器論文集，2009.

[8]柳靜獻(xiàn)，等.臭氧對(duì)PPS濾料強(qiáng)力影響的實(shí)驗(yàn)研究[C].袋式除塵器論文集，2009.

Simple Explanation on Disposal of Scrap Filter Bag of Bag-hose Precipitator

WANG Bo
(Cyclone Automatization System Design Co., Ltd, Shenyang 110004, China)

The bag hose precipitator is the full-blown precipitation equipment in the world. Because of its high efficiency,simple structure, strong adaptability, good stability and recycling for dry materials, so it is widely used in the various walks of life. Along with its wide applications, it is hard to solve the problem in the disposal of damaged and scrap filter bag. The paper analyzes the market status of filter bag in the country and puts forward why the scrap filter bags are difficult to be disposed.

bag-hose precipitator; filter bag; damage; dispose

X701.2

A

1006-5377（2011）06-0063-04