高溫工業(yè)煙（粉）塵治理與濾料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及對策

李昱昊

摘要：近年來大氣污染問題日益受到人們關(guān)注，而高溫工業(yè)煙粉塵是主要的大氣污染源之一。本文對應(yīng)用于高溫?zé)煼蹓m治理的靜電除塵、袋式除塵和電袋結(jié)合除塵技術(shù)進(jìn)行了對比和分析，并從原料工藝、標(biāo)準(zhǔn)檢測、基礎(chǔ)研究、市場監(jiān)管、行業(yè)自律等方面，解析了袋式除塵行業(yè)和濾料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和問題，提出了相應(yīng)的行業(yè)發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：大氣污染；煙粉塵治理；高溫濾料；高性能纖維

中圖分類號(hào)：TS176+.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Development of Filter Media for High-temperature Industrial Smoke/ dust Control

Abstract： Air pollution has attracted increasing attention in recent years. Meanwhile the control of high-temperature industrial smoke/dust has become a social and industry focus because its one of the main sources of air pollution. Several technologies used in high temperature smoke/dust control such as electrostatic， bag and electric-bag combined dust removal technology were analyzed in this paper. The current situation and problems of bag type dust removal technology and filter media industry were introduced in terms of raw materials， process， standards and test， basic research， market supervision etc. Some suggestions， were also put forward.

Key words： air pollution； industrial smoke/dust control； high-temperature filter media； high-performance fiber

2012年以來，我國大范圍特別是京津冀地區(qū)持續(xù)遭遇的霧霾天氣，已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。形成大氣污染的因素眾多，主要包括工業(yè)煙（粉）塵、有機(jī)揮發(fā)物、汽車尾氣、揚(yáng)塵等。針對大氣污染，國家積極推進(jìn)煙（粉）塵治理工作，并多次提高重點(diǎn)行業(yè)煙（粉）塵排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，電力行業(yè)的排放濃度限值由50 mg/m3調(diào)整到30 mg/m3；鋼鐵行業(yè)由100 ～ 150 mg/m3調(diào)整到30 ～ 50 mg/m3；水泥工業(yè)由30 ～ 50 mg/m3調(diào)整到20 ～ 30 mg/m3。此外，針對47個(gè)重點(diǎn)控制地區(qū)，電力行業(yè)執(zhí)行20 mg/m3的排放限值，鋼鐵行業(yè)執(zhí)行20 ～ 40 mg/m3的排放限值，水泥行業(yè)執(zhí)行10 ～20 mg/m3的排放限值。在2013年6月召開的國務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，部署了大氣污染防治十條措施，其中一條就是加快重點(diǎn)行業(yè)的脫硫脫硝除塵改造。

1 煙（粉）塵控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

目前，煤電、鋼鐵、水泥等行業(yè)均采用了相應(yīng)的除塵技術(shù)，現(xiàn)行的除塵技術(shù)主要包括靜電除塵技術(shù)、袋式除塵技術(shù)和電袋結(jié)合除塵技術(shù)。

1.1 靜電除塵技術(shù)

靜電除塵技術(shù)利用高壓靜電場將含塵氣體電離，從而使塵粒帶電吸附到電極板達(dá)到收集塵粒的目的。靜電除塵設(shè)備起步早、技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定，被除塵領(lǐng)域普遍應(yīng)用，目前90%的燃煤電廠采用電除塵技術(shù)；鋼鐵行業(yè)燒結(jié)、球團(tuán)等高溫?zé)焿m排放部分基本仍采用電除塵技術(shù)；水泥行業(yè)窯頭窯尾等高溫?zé)煔獠糠郑姵龎m技術(shù)的應(yīng)用比例為40%。但鍋爐運(yùn)行工況、燃用煤種的變化，以及使用時(shí)間的延長都會(huì)影響其除塵效率?，F(xiàn)有靜電除塵技術(shù)對微細(xì)煙塵收集效率差，很難持續(xù)滿足新標(biāo)準(zhǔn)的煙（粉）塵排放限值要求。

1.2 袋式除塵技術(shù)

袋式除塵技術(shù)利用過濾捕集原理，不僅可以減少粉塵的排放總量，實(shí)現(xiàn)高精度過濾（排放物濃度可達(dá)10 mg/m3以下），減少排放物中微細(xì)顆粒物含量，且其捕集效率幾乎不受煤種的影響，還可以協(xié)同控制重金屬、二噁英等污染物排放，特別是對汞及其化合物的捕集率可達(dá)90%。

近年來，袋式除塵技術(shù)在工業(yè)常溫除塵領(lǐng)域已普遍應(yīng)用，鋼鐵、水泥行業(yè)常溫部分應(yīng)用袋式除塵技術(shù)的比例都在90%以上。通過選擇合適的纖維材料、對濾袋進(jìn)行功能性整理等方法，袋式除塵技術(shù)在高溫、高濕、高含塵等惡劣工況環(huán)境中的應(yīng)用比重逐年提高。目前，國外冶金、水泥等行業(yè)袋式除塵技術(shù)的使用比例超過90%；針對垃圾焚燒領(lǐng)域，國外采用覆膜、催化劑復(fù)合等方法，可以達(dá)到協(xié)同治理重金屬、減少二噁英排放、控制異味等效果，利于在城市周邊建廠實(shí)現(xiàn)垃圾無害處理。在水泥行業(yè)，袋式除塵不僅是煙塵排放的控制手段，同時(shí)還是材料回收的途徑，袋式除塵應(yīng)用比重較高，常溫除塵部分應(yīng)用比重在90%左右，高溫除塵應(yīng)用比重在40%左右。在鋼鐵行業(yè)，常溫部分袋式除塵應(yīng)用比例在90%左右，余熱發(fā)電窯爐大部分采用了袋式除塵。

袋式除塵運(yùn)行維護(hù)要求嚴(yán)格，以往在高溫環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，其穩(wěn)定性不高，導(dǎo)致成本上升，因此目前在電力行業(yè)的應(yīng)用比例僅達(dá)10%左右。

1.3 電袋結(jié)合除塵技術(shù)

過去高溫環(huán)境下除塵多采用靜電除塵技術(shù)，為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，在進(jìn)行設(shè)備改造過程中，企業(yè)考慮到改造成本等因素，傾向于在原有電除塵設(shè)備后面再增加袋式除塵設(shè)備（即電袋結(jié)合除塵技術(shù)），也可以達(dá)到較好控制微細(xì)顆粒物排放的效果。endprint

我國煤質(zhì)灰分高、含硫量大、區(qū)域煤種多且煤質(zhì)差異大，電除塵技術(shù)難以持續(xù)滿足目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。針對日益從嚴(yán)的煙（粉）塵排放標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)雜工況的實(shí)際運(yùn)行要求，袋式除塵技術(shù)（含電袋結(jié)合除塵技術(shù)）是目前減少微細(xì)顆粒物排放的優(yōu)選路徑之一。

國內(nèi)某骨干除塵器企業(yè)進(jìn)行的項(xiàng)目調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，該公司2010 — 2012年進(jìn)行的項(xiàng)目中，20萬 ～ 60萬千瓦機(jī)組改造項(xiàng)目使用袋式除塵（含電袋結(jié)合除塵）技術(shù)的超過50%，新建機(jī)組項(xiàng)目中使用袋式除塵技術(shù)的超過80%。

2 袋式除塵行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和問題

2.1 袋式除塵行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，袋式除塵相關(guān)行業(yè)以技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備升級(jí)為支撐，突破了部分專用濾料纖維的生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)了一些新型濾料，設(shè)計(jì)了新型袋式除塵設(shè)備，可以達(dá)到低風(fēng)阻、高精度除塵的要求，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)袋式除塵委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2012年袋式除塵行業(yè)纖維、濾料生產(chǎn)和配件企業(yè)的總產(chǎn)值達(dá)到43億元，行業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。具體情況如下。

（1）已形成一批濾料生產(chǎn)骨干企業(yè)。目前，我國濾袋行業(yè)已有一批骨干企業(yè)，例如，供應(yīng)電力行業(yè)所用濾料的生產(chǎn)企業(yè)中，產(chǎn)量前 3 位企業(yè)占有的市場份額超過70%。這些企業(yè)的生產(chǎn)裝備已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并且擁有豐富的濾料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工和實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，部分高端產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于海外項(xiàng)目，基本可以滿足市場要求。

（2）專用纖維的國產(chǎn)化提供了技術(shù)支撐。袋式除塵器的核心部件是濾袋，高溫除塵濾袋所用纖維材料主要有玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、芳砜綸等高性能纖維，這些纖維制成的濾料具有除塵效率高、耐高溫、阻力小、過濾風(fēng)速大、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前，一些品類的高性能纖維已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，為袋式除塵擴(kuò)大應(yīng)用提供了原料保障。

（3）新型濾袋的開發(fā)取得了良好效果。濾袋生產(chǎn)企業(yè)圍繞超細(xì)纖維、高密面層、梯度設(shè)計(jì)、精細(xì)過濾等方向，研發(fā)了超細(xì)面層、梯度結(jié)構(gòu)、水刺氈和發(fā)泡涂層等新型過濾材料，在對過濾機(jī)理和清灰理念深入研究的基礎(chǔ)上，對濾袋的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了革新，可以達(dá)到很好的控制煙（粉）塵排放的效果，一些產(chǎn)品已可以達(dá)到小于 5 mg/m3的過濾效果。

2.2 袋式除塵行業(yè)存在的一些問題

（1）專用纖維及濾料與國外仍有差距。專用纖維及濾料的性能和質(zhì)量，直接關(guān)系除塵效率和濾袋使用壽命。我國耐高溫濾料纖維的開發(fā)和生產(chǎn)雖取得一定進(jìn)展，但產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性等方面與國外同類產(chǎn)品尚有差距。煤電行業(yè)濾袋的更換周期小于電廠的大修維護(hù)周期，增加了電廠的運(yùn)行成本；水泥行業(yè)所用的高端濾袋產(chǎn)品在過濾精度、使用壽命等方面，與國際先進(jìn)水平仍有差距。

（2）尚未形成統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)及檢測體系。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，纖維濾料需要不同的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致行業(yè)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化十分復(fù)雜。同時(shí)，袋式除塵器使用、運(yùn)行維護(hù)等標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善，質(zhì)量評價(jià)缺少模擬現(xiàn)場工況下的測試方法，在濾料的檢測認(rèn)證、工況使用設(shè)計(jì)和配置等方面尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致生產(chǎn)和使用雙方對除塵質(zhì)量及效果的評價(jià)差異。

（3）規(guī)范的使用指南和專業(yè)化工程服務(wù)滯后。除塵設(shè)備使用過程中的大部分問題，都會(huì)表現(xiàn)在濾料上（如破袋、過濾效果差等），而掩蓋了運(yùn)行和使用的問題。目前在應(yīng)用方面缺少濾料選型、效果檢測、運(yùn)行維護(hù)、使用環(huán)境以及濾袋更換等方面的技術(shù)規(guī)范和專業(yè)化服務(wù)隊(duì)伍，影響了濾袋使用壽命和袋式除塵技術(shù)的推廣使用。

（4）濾料相關(guān)的基礎(chǔ)研究仍顯薄弱。除塵器和濾料的評價(jià)與性能分析需要考慮不同環(huán)境的影響，如濕度、含氧量、燃燒溫度等綜合因素，但目前的研究方法絕大多數(shù)使用離線模擬技術(shù)，測試結(jié)果無法反映除塵器和濾料的真實(shí)性能，使國產(chǎn)化纖維材料的性能提升、濾料選型、過濾器設(shè)計(jì)、濾袋使用缺乏理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

（5）市場監(jiān)管措施不到位。無序競爭、產(chǎn)業(yè)集中度不高、地方保護(hù)等問題制約了行業(yè)發(fā)展，不同企業(yè)生產(chǎn)的同類型產(chǎn)品質(zhì)量差異很大，影響了袋式除塵行業(yè)的整體形象。

（6）濾袋的循環(huán)利用尚處于初級(jí)階段。袋式除塵每年會(huì)產(chǎn)生大量濾袋廢料，其中含有大量的特種纖維。如何對這些廢料通過物理或化學(xué)方法進(jìn)行回收利用，制成保溫填充材料、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料或者再生纖維，也是行業(yè)需要關(guān)注和進(jìn)一步解決的問題。

3 促進(jìn)袋式除塵行業(yè)發(fā)展的一些建議

為了促進(jìn)袋式除塵行業(yè)的健康快速發(fā)展，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新聯(lián)盟、檢測認(rèn)證、質(zhì)量跟蹤、效果跟蹤、行業(yè)自律等方面的工作。

3.1 加快專用纖維和濾料的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化

（1）提升專用纖維的性能和質(zhì)量。以現(xiàn)有濾料專用高性能纖維生產(chǎn)企業(yè)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步改善玻璃纖維、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、芳香聚酰胺、芳砜綸等濾料專用纖維的質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性，加強(qiáng)對原料和產(chǎn)品性能進(jìn)出廠檢測能力建設(shè)，提高現(xiàn)有生產(chǎn)線的在線控制能力，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和均勻性，研制具有高效低阻過濾效果的濾料專用纖維。

（2）提高濾料、濾袋性能。加強(qiáng)非織造濾料的成套加工技術(shù)和設(shè)備、在線檢測設(shè)備的研發(fā)，提高濾料的使用壽命，通過濾料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、后整理和覆膜等技術(shù)，降低濾料風(fēng)阻，提高除塵效率，以減少除塵運(yùn)行成本。針對燃煤電廠的特殊工況條件，進(jìn)一步研究高溫濾料的結(jié)構(gòu)、配比和設(shè)計(jì)，以滿足不同地區(qū)煤質(zhì)的特點(diǎn)要求；通過研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化使用，達(dá)到濾料壽命大于 4 年、煙（粉）塵排放濃度小于 5 mg/m3的效果，并提高微細(xì)顆粒物的過濾效率。

（3）加大新型濾料的開發(fā)力度。針對PM2.5超細(xì)粉塵控制、協(xié)同脫除重金屬、協(xié)同脫硝、去除垃圾焚燒異味等差異化需求，鼓勵(lì)和支持新型功能性濾料的研究和產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，濾料行業(yè)應(yīng)積極協(xié)同其他行業(yè)，共同進(jìn)行相應(yīng)催化劑和整理技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

3.2 建立袋式除塵技術(shù)示范工程

選擇不同地區(qū)的燃煤機(jī)組、鋼鐵廠和水泥廠，建成一批應(yīng)用袋式除塵技術(shù)的示范工程。根據(jù)不同工況，使用選材、設(shè)計(jì)合理的濾袋，通過科學(xué)設(shè)計(jì)和規(guī)范施工、建成標(biāo)準(zhǔn)化的袋式除塵設(shè)施，通過制度化的運(yùn)行維護(hù)，使高溫?zé)煟ǚ郏m的實(shí)際排放濃度穩(wěn)定在10 mg/m3以下，并同時(shí)進(jìn)行。

評估袋式除塵技術(shù)效果、解決實(shí)際運(yùn)行中的問題、編制用戶使用手冊等工作。

3.3 加強(qiáng)公共服務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

（1）加強(qiáng)基礎(chǔ)研究工作。建設(shè)工況模擬實(shí)驗(yàn)室，模擬實(shí)際工況對濾料及專用纖維的性能、使用效果進(jìn)行評估，為濾袋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等提供技術(shù)咨詢服務(wù)，并配合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。

（2）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟建設(shè)。通過技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，突破專用纖維及濾料的國產(chǎn)化核心技術(shù)，有效支撐袋式除塵行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；研究廢舊濾袋回收應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢舊濾袋的良好回收與循環(huán)利用。

（3）建立健全創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)。依托行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)中心等已有平臺(tái)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，建立和完善過濾材料開發(fā)應(yīng)用、質(zhì)量檢測、產(chǎn)品認(rèn)證的公共服務(wù)平臺(tái)，形成第三方性能檢測、認(rèn)證服務(wù)機(jī)制，推動(dòng)濾料行業(yè)和袋式除塵技術(shù)的大規(guī)模、高水平、低成本應(yīng)用。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)監(jiān)管、自律

（1）標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。環(huán)保產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)志性行業(yè)，環(huán)境工程實(shí)施中的重點(diǎn)內(nèi)容是標(biāo)準(zhǔn)制定和監(jiān)管。目前，環(huán)保部已修訂出臺(tái)了火電、水泥、鋼鐵等行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，其它行業(yè)（如石灰、碳素材料、有色冶金、陶瓷）的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)還需加快制修訂和實(shí)施。

（2）行業(yè)監(jiān)管和效果評估。建立和完善具有資質(zhì)的國家高溫除塵用過濾材料性能檢測實(shí)驗(yàn)室，依照標(biāo)準(zhǔn)提供權(quán)威的濾袋性能檢驗(yàn)報(bào)告；嚴(yán)格袋式除塵行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)和使用流程的監(jiān)管工作，保證產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范使用，并對實(shí)際應(yīng)用時(shí)的減排效果進(jìn)行跟蹤和評估。

（3）完善行業(yè)自律機(jī)制，防止低價(jià)投保、競標(biāo)、惡性競爭等不規(guī)范行為，建立市場指導(dǎo)價(jià)格機(jī)制，定期發(fā)布行業(yè)紅名單（或者黑名單）等，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

（鳴謝：本文在資料收集、問題分析、行業(yè)建議等過程中，得到了王偉、曹學(xué)軍、李陵申、李琳、毛專建、李桂梅、李燕立、黃景瑩、柳靜獻(xiàn)、沈恒根、李鑫、楊坤、姚宇平、朱偉奇、呂維寧、楊傳芳、劉書平、夏前軍、羅祥波、劉爽、郭相生、白耀宗、夏勇軍、王穎、單磊等領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)者和專家的支持與幫助，在此一并表示感謝?。〆ndprint