本文介紹垃圾通過焚燒爐焚燒發(fā)電，本文通過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)展必須要處理的問題是城市生活垃圾，理想的方法可以利用城市生活垃圾進行發(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，做到無害化處理與達到資源化利用的目的，所以其社會與經(jīng)濟價值均相當高。

由于垃圾成分的復雜性，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%，以保證煙氣排放達到最新的國家排放標準。

1.2焚燒爐類型

爐排焚燒爐：采用水平往復爐排、滾動爐排與傾斜往復爐排等。往復爐排多應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，懸浮燃燒效果相當好。但燃燒條件必須確保顆粒直徑大小相對均勻，同時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：循環(huán)物料是鍋爐飛灰與加入的脫酸劑有反應完全的與沒有完全反應的，表面積變大，氣相、液相與固相之間反應活性與反應表面積都非常大，接觸混合充分，傳質(zhì)傳熱劇烈。吸收劑的反復循環(huán)，脫酸劑的利用率得到提高，工藝過程簡單可靠。除塵器的負荷大，對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，同時利用除塵器收集下來的循環(huán)灰，進入增濕混合器，使噴水霧化增濕后的循環(huán)灰以及吸收劑進入脫酸反應器與煙氣接觸發(fā)生反應。其特點：無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。除塵器的負荷大，對除塵器濾袋選擇非常關(guān)鍵。

2.3旋轉(zhuǎn)噴霧半干法

從余熱鍋爐來的煙氣從噴霧反應器頂部進入，頂部通道設(shè)有導流板，可使煙氣呈螺旋狀向下運動。在此過程中，石灰漿霧化后與煙氣中的酸性氣體HCL、HF、SO2等發(fā)生反應。煙氣在反應器中的滯留時間保持在13～18秒，之后，挾帶著飛灰及各種粉塵的煙氣進入袋式除塵器。其特點：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，運行維護成本較高。

3布袋除塵器過濾機理

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

過濾除塵機理主要與粉塵的粒徑大小分布有關(guān)，而與粉塵量沒有直接關(guān)系。對于濾料來說，1μm以下的粉塵才是處理的難點。濾料網(wǎng)眼一般為5～50μm，當粉塵粒徑大于網(wǎng)眼或孔隙直徑或粉塵沉積在濾料間的塵粒間空隙時，粉塵即被阻留下來。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動，在運動過程中和纖維接觸，依靠擴散作用即可從氣流中分離出來。

4焚燒爐布袋濾料的選擇

4.1常用布袋濾料性能對比

（1）幾種常用的布袋濾料性能對比如表1所示


（2）各種濾料用纖維的密度比較如表2所示


4.2PTFE濾料的性能比較說明

（1）濾料材質(zhì)說明

PTFE俗稱“塑料王”，是大分子線型結(jié)構(gòu)，幾乎沒有支鏈，且大分子兩側(cè)全部為C-F鍵，非常穩(wěn)定的化學鍵。氟原子把主鏈上的碳原子屏蔽保護起來，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)晶熔點是327℃，可長期在-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95%。同時具有極強的抗水解性，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)中被廣泛應用。

（2）PTFE氈的克重說明

PTFE纖維本身在梳理，鋪網(wǎng)過程中靜電大，纖網(wǎng)均勻性偏差大，低克重的PTFE針刺氈因為纖維比較少，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，從而導致無效過濾。同時，PTFE纖維的抱合性比較差，因而高克重，纖維用量大，抱合效果才會好，針刺氈的強力也就高。

（3）PTFE基布工藝說明

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


（4）高溫熱定型及覆膜工藝說明

在經(jīng)過高溫熱軋輥熱軋后，使PTFE針刺氈密度增加，每根纖維都得到高溫定型作用，同時纖維組織結(jié)構(gòu)保持優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性能，濾袋不收縮，不拉長。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

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

對于普通非“表面過濾”濾料來說，其過濾效率和清灰性能往往是一對難以調(diào)和的矛盾。它是依靠建立“一次粉塵層”來達到過濾效率的，但是，濾料中的含粉塵濃度會越來越高，以致運行負荷或阻力不斷增加。

采用的覆膜“表面過濾”濾料是完美地解決了過濾效率和清灰性能矛盾。濾料的過濾表面復合了一層多微孔、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、憎水性和化學性能穩(wěn)定，覆膜濾料具有了極佳的清灰性能，同時四氟乙烯（PTFE）覆膜能防結(jié)露，不會湖袋，使得過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濾效率，較長的使用壽命，而且能在不增加運行負荷的情況下長時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，PPS（聚苯硫醚）濾布的性能會變差，長時間在PPS能夠承受的高溫區(qū)運行，氧化、老化現(xiàn)象明顯，使用壽命大大縮短，有時候甚至一年不到，就出現(xiàn)濾袋破損出口粉塵超標現(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，性能和排放效果沒有PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布好。在爐排焚燒爐上，因為鍋爐出口溫度基本在180℃以上，甚至高達240℃以及以上，超過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)電項目。

因此，垃圾焚燒爐布袋除塵器應該選擇PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布，此種纖維的特點是：（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)應用溫度可達260℃。

在采用半干法脫硫時，濾布既要接觸煙氣中的酸性氣體，也要接觸堿性的反應劑，同時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）覆膜濾袋是一個極好的選擇，濾袋的最短使用壽命為36個月，實際使用壽命則完全可根據(jù)用戶的維護經(jīng)驗和管理水平而得到延長，最高可達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布袋除塵器正常運轉(zhuǎn)的必要條件。因此，在垃圾焚燒項目的煙氣條件下，建議選擇PTFE（聚四氟乙烯）覆膜濾布。

參考文獻：

[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）.

來源:《華東科技》作者：陳云