本文介紹垃圾通過(guò)焚燒爐焚燒發(fā)電，本文通過(guò)比較不同濾料的性能，著重分析并結(jié)合垃圾焚燒爐中煙氣凈化技術(shù)，選擇合適的濾料，對(duì)提高脫酸效率，消除二噁英與重金屬有著顯著效果。


1引言

1.1垃圾發(fā)電的發(fā)展前景

城市發(fā)展必須要處理的問(wèn)題是城市生活垃圾，理想的方法可以利用城市生活垃圾進(jìn)行發(fā)電與供熱。垃圾發(fā)電是使用特別的垃圾焚燒爐設(shè)備，燃燒介質(zhì)為城市工業(yè)與生活的垃圾，再其放出的能量用來(lái)發(fā)電的一種新穎的發(fā)電方式。利用垃圾焚燒發(fā)電與供熱，可以使城市垃圾減量，做到無(wú)害化處理與達(dá)到資源化利用的目的，所以其社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值均相當(dāng)高。

由于垃圾成分的復(fù)雜性，其焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有多種有害物質(zhì)，其中主要的有害成分有：粉塵、酸性氣體、重金屬和二噁英類物質(zhì)。因此生活垃圾焚燒爐爐后必須配置脫硝裝置、脫酸裝置和除塵裝置，要求SO2的脫除率大于85%，HCI、HF的脫除率大于為95%，粉塵的凈化率大于99.9%，以保證煙氣排放達(dá)到最新的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2焚燒爐類型

爐排焚燒爐：采用水平往復(fù)爐排、滾動(dòng)爐排與傾斜往復(fù)爐排等。往復(fù)爐排多應(yīng)用于高灰分與低熱值的城市生活垃圾焚燒；

流化床焚燒爐：垃圾和空氣接觸充分，懸浮燃燒效果相當(dāng)好。但燃燒條件必須確保顆粒直徑大小相對(duì)均勻，同時(shí)也必須確保燃料給料充分均勻，限制了它在城市垃圾焚燒過(guò)程的發(fā)展；

2垃圾發(fā)電焚燒爐煙氣脫酸工藝

2.1循環(huán)懸浮流化床半干法法

依據(jù)循環(huán)流化床的理論使用循環(huán)懸浮式流化床，使吸收劑懸浮在吸收塔內(nèi)，吸收劑在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)，使煙氣中的HCL、SO2等酸性氣體接觸，脫除HCL、SO2等酸性氣體。其特點(diǎn)：循環(huán)物料是鍋爐飛灰與加入的脫酸劑有反應(yīng)完全的與沒(méi)有完全反應(yīng)的，表面積變大，氣相、液相與固相之間反應(yīng)活性與反應(yīng)表面積都非常大，接觸混合充分，傳質(zhì)傳熱劇烈。吸收劑的反復(fù)循環(huán)，脫酸劑的利用率得到提高，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單可靠。除塵器的負(fù)荷大，對(duì)除塵器濾袋選擇非常關(guān)鍵。

2.2增濕灰循環(huán)半干法

增濕灰循環(huán)半干法脫酸使用Ca（OH）2作為吸收劑，同時(shí)利用除塵器收集下來(lái)的循環(huán)灰，進(jìn)入增濕混合器，使噴水霧化增濕后的循環(huán)灰以及吸收劑進(jìn)入脫酸反應(yīng)器與煙氣接觸發(fā)生反應(yīng)。其特點(diǎn)：無(wú)需制備漿液與噴漿設(shè)備，在系統(tǒng)中多次循環(huán)脫硫灰，脫硫效率得到。除塵器的負(fù)荷大，對(duì)除塵器濾袋選擇非常關(guān)鍵。

2.3旋轉(zhuǎn)噴霧半干法

從余熱鍋爐來(lái)的煙氣從噴霧反應(yīng)器頂部進(jìn)入，頂部通道設(shè)有導(dǎo)流板，可使煙氣呈螺旋狀向下運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中，石灰漿霧化后與煙氣中的酸性氣體HCL、HF、SO2等發(fā)生反應(yīng)。煙氣在反應(yīng)器中的滯留時(shí)間保持在13～18秒，之后，挾帶著飛灰及各種粉塵的煙氣進(jìn)入袋式除塵器。其特點(diǎn)：需制備漿液與噴漿設(shè)備，脫硫脫酸效率比較高，除塵壓力小，出口污染物排放低。但設(shè)備投資較高，運(yùn)行維護(hù)成本較高。

3布袋除塵器過(guò)濾機(jī)理

布袋除塵器的除塵過(guò)程比較復(fù)雜，在捕集體上沉降過(guò)濾粉塵粒子。分析過(guò)濾式除塵器的除塵機(jī)理理論基礎(chǔ)為慣性碰撞、擴(kuò)散與靜電力等粉塵粒子的沉降機(jī)理。依據(jù)粒徑大小不同的粉塵在流體中運(yùn)動(dòng)具有不同的力學(xué)性質(zhì)，過(guò)濾除塵機(jī)理主要是篩濾作用、慣性碰撞作用、擴(kuò)散作用、靜電作用、重力沉降作用等。一般來(lái)說(shuō)，各種除塵機(jī)理并不是同時(shí)有效，而是一種或是幾種聯(lián)合起作用。

過(guò)濾除塵機(jī)理主要與粉塵的粒徑大小分布有關(guān)，而與粉塵量沒(méi)有直接關(guān)系。對(duì)于濾料來(lái)說(shuō)，1μm以下的粉塵才是處理的難點(diǎn)。濾料網(wǎng)眼一般為5～50μm，當(dāng)粉塵粒徑大于網(wǎng)眼或孔隙直徑或粉塵沉積在濾料間的塵粒間空隙時(shí)，粉塵即被阻留下來(lái)。一般粒徑較大的粉塵（大于1μm）主要依靠慣性碰撞作用捕集。對(duì)于小于1μm的塵粒，特別是小于0.2μm的亞微米粒子，在氣體分子的撞擊下脫離流線，象氣體分子一樣作布朗運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和纖維接觸，依靠擴(kuò)散作用即可從氣流中分離出來(lái)。

4焚燒爐布袋濾料的選擇

4.1常用布袋濾料性能對(duì)比

（1）幾種常用的布袋濾料性能對(duì)比如表1所示


（2）各種濾料用纖維的密度比較如表2所示


4.2PTFE濾料的性能比較說(shuō)明

（1）濾料材質(zhì)說(shuō)明

PTFE俗稱“塑料王”，是大分子線型結(jié)構(gòu)，幾乎沒(méi)有支鏈，且大分子兩側(cè)全部為C-F鍵，非常穩(wěn)定的化學(xué)鍵。氟原子把主鏈上的碳原子屏蔽保護(hù)起來(lái)，分子鏈難以遭到破壞，故具有最好的耐熱性和耐腐蝕性，它的結(jié)晶熔點(diǎn)是327℃，可長(zhǎng)期在-210℃～260℃范圍內(nèi)使用，耐酸堿范圍PH值為0-14；能抵抗氧化和表面污物，不變脆。

PTFE大分子的表面自由能很低，具有高度的不粘附性和最低的摩擦系數(shù)。本身不斷裂、不燃燒，其“極限氧指數(shù)”（LOI）高達(dá)95%。同時(shí)具有極強(qiáng)的抗水解性，幾乎比任何已知的材料的抗蒸汽滲透性都好。因此PTFE材料在垃圾焚燒除塵系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

（2）PTFE氈的克重說(shuō)明

PTFE纖維本身在梳理，鋪網(wǎng)過(guò)程中靜電大，纖網(wǎng)均勻性偏差大，低克重的PTFE針刺氈因?yàn)槔w維比較少，就更加增加了它在鋪網(wǎng)中的均勻性的偏差，因此克重低的PTFE針刺氈鋪網(wǎng)均勻性差，很容易露基布，從而導(dǎo)致無(wú)效過(guò)濾。同時(shí)，PTFE纖維的抱合性比較差，因而高克重，纖維用量大，抱合效果才會(huì)好，針刺氈的強(qiáng)力也就高。

（3）PTFE基布工藝說(shuō)明

在過(guò)濾材料中，基布是維持濾料三維結(jié)構(gòu)和強(qiáng)力的基本組織結(jié)構(gòu)，可靠性能的基布是濾袋正常使用的保障。PTFE基布一般是高強(qiáng)低伸型PTFE基布，其基本參數(shù)表如表3所示：


（4）高溫?zé)岫ㄐ图案材すに囌f(shuō)明

在經(jīng)過(guò)高溫?zé)彳堓仧彳埡?，使PTFE針刺氈密度增加，每根纖維都得到高溫定型作用，同時(shí)纖維組織結(jié)構(gòu)保持優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性能，濾袋不收縮，不拉長(zhǎng)。覆膜工藝中，采用相同原料的可熔性的高溫PTFE膠，使針刺氈濾料與膜牢牢的結(jié)合為一體，覆膜牢度高，同時(shí)能保證濾料的透氣性能。（5）PTFE針刺氈覆膜濾袋的加工技術(shù)及特點(diǎn)

PTFE覆膜濾料，使袋式除塵器從常規(guī)的“深層過(guò)濾”發(fā)展為“表面過(guò)濾”，提高凈化效率，降低運(yùn)行阻力，延長(zhǎng)濾袋使用壽命，大大降低了投資成本及運(yùn)行費(fèi)用。廣泛應(yīng)用于垃圾焚燒、電力、化工、冶金、鋼鐵、水泥、煙草、國(guó)防等行業(yè)。

對(duì)于普通非“表面過(guò)濾”濾料來(lái)說(shuō)，其過(guò)濾效率和清灰性能往往是一對(duì)難以調(diào)和的矛盾。它是依靠建立“一次粉塵層”來(lái)達(dá)到過(guò)濾效率的，但是，濾料中的含粉塵濃度會(huì)越來(lái)越高，以致運(yùn)行負(fù)荷或阻力不斷增加。

采用的覆膜“表面過(guò)濾”濾料是完美地解決了過(guò)濾效率和清灰性能矛盾。濾料的過(guò)濾表面復(fù)合了一層多微孔、極光滑的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，結(jié)果使粉塵粒子經(jīng)過(guò)濾料后的直接排放量接近于零；由于聚四氟乙烯（PTFE）覆膜本身具有不粘塵、憎水性和化學(xué)性能穩(wěn)定，覆膜濾料具有了極佳的清灰性能，同時(shí)四氟乙烯（PTFE）覆膜能防結(jié)露，不會(huì)湖袋，使得過(guò)濾工作壓降始終保持在很低水平。

品質(zhì)優(yōu)良的濾料不但能有很高的過(guò)濾效率，較長(zhǎng)的使用壽命，而且能在不增加運(yùn)行負(fù)荷的情況下長(zhǎng)時(shí)間保證氣流最大的穩(wěn)定通量，以確保煙氣凈化系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定的運(yùn)行。

4.3焚燒爐布袋除塵器濾料選擇

在流化床焚燒爐的煙氣條件下，可選擇PPS（聚苯硫醚）濾布。此種纖維的特點(diǎn)是：具有耐酸堿腐蝕性；具有防水解性能，但抗氧化性一般；最高連續(xù)應(yīng)用溫度在180℃。目前，流化床焚燒爐鍋爐出口溫度在170℃-190℃之間及以上，這樣一來(lái)，PPS（聚苯硫醚）濾布的性能會(huì)變差，長(zhǎng)時(shí)間在PPS能夠承受的高溫區(qū)運(yùn)行，氧化、老化現(xiàn)象明顯，使用壽命大大縮短，有時(shí)候甚至一年不到，就出現(xiàn)濾袋破損出口粉塵超標(biāo)現(xiàn)象。

綜合PPS濾布能適用循環(huán)流化床鍋爐煙氣凈化除塵，但由于其耐高溫性能和抗氧化性能一般，性能和排放效果沒(méi)有PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布好。在爐排焚燒爐上，因?yàn)殄仩t出口溫度基本在180℃以上，甚至高達(dá)240℃以及以上，超過(guò)PPS濾布能夠承受的溫度范圍，PPS濾布不太適合爐排垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目。

因此，垃圾焚燒爐布袋除塵器應(yīng)該選擇PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布，此種纖維的特點(diǎn)是：（1）具有良好的耐酸堿腐蝕性；（2）具有良好的防水解性能和良好的抗氧化性能；（3）最高連續(xù)應(yīng)用溫度可達(dá)260℃。

在采用半干法脫硫時(shí)，濾布既要接觸煙氣中的酸性氣體，也要接觸堿性的反應(yīng)劑，同時(shí)煙氣中的含水量又是非常的大，在這樣的條件下，PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾袋是一個(gè)極好的選擇，濾袋的最短使用壽命為36個(gè)月，實(shí)際使用壽命則完全可根據(jù)用戶的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和管理水平而得到延長(zhǎng)，最高可達(dá)5年以上；除塵效果好，除塵器出口的排放濃度可小于10mg/Nm3。

5結(jié)論

通過(guò)分析比較在垃圾焚燒爐中布袋除塵器建議選擇PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布，PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布具有良好的性價(jià)比。濾料是布袋除塵器的核心部件，合適的纖維，加工良好的濾袋是保證一臺(tái)布袋除塵器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。因此，在垃圾焚燒項(xiàng)目的煙氣條件下，建議選擇PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布。

參考文獻(xiàn)：

[1]解海衛(wèi)，張艷，張于峰.城市生活垃圾焚燒處理工藝的研究[J].可再生能源，2010（5）.

[2]柳少華，陳延濤，馮會(huì)玲.垃圾焚燒爐用袋式除塵器的濾料選擇[J].科技信息，2009（31）.

來(lái)源:《華東科技》作者：陳云