節(jié)能減排是轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)中國可持續(xù)發(fā)展必由之路。我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，這兩者之間的矛盾日趨尖銳。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。只有堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。
節(jié)能減排包括節(jié)能和減排兩大技術(shù)領(lǐng)域，二者有聯(lián)系，又有區(qū)別。一般地講，節(jié)能必定減排，而減排卻未必節(jié)能，所以減排項(xiàng)目必須加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，以避免因片面追求減排結(jié)果而造成的能耗激增，注重社會效益和環(huán)境效益均衡。從這個角度講，環(huán)保技術(shù)和裝備也必須講節(jié)能；同樣，環(huán)保技術(shù)和裝備本身更應(yīng)講環(huán)保，而不應(yīng)破壞環(huán)境或帶來新的環(huán)境污染。
對袋除塵技術(shù)和裝備的研發(fā)以往我們更多的是考慮除塵效率更高以及過濾材料的使用壽命更長；現(xiàn)在我們已經(jīng)知道不僅要考慮高效率、長壽命，還要考慮低運(yùn)行阻力，也就是要節(jié)電；今后我們還要考慮總動力能源的低消耗（電能、氣能）、廢棄過濾材料的回收處理。作為除塵技術(shù)中的重要領(lǐng)域之一的袋式除塵技術(shù)應(yīng)該也必將為我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出更多、更好的貢獻(xiàn)，袋式除塵技術(shù)和裝備的創(chuàng)新以及整個袋式除塵行業(yè)發(fā)展也應(yīng)該秉承可持續(xù)發(fā)展的理念。
1 回顧
“十一五”、“十二五”期間，隨著我國水泥、電力、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，通過不斷創(chuàng)新，我國的袋式除塵技術(shù)和裝備水平顯著提高，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1.1 裝備大型化開發(fā)應(yīng)用取得了突破，標(biāo)志著技術(shù)水平上臺階
隨著水泥、電力、鋼鐵等行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)備能力的提高，袋式除塵設(shè)備的大型化是必然的結(jié)果。通過產(chǎn)、學(xué)、研、用各方面的持續(xù)不斷的協(xié)同創(chuàng)新，裝備大型化開發(fā)和應(yīng)用有了實(shí)質(zhì)性的突破，水泥行業(yè)單機(jī)處理風(fēng)量已達(dá)到了100萬m3/h，單線規(guī)模達(dá)到200萬m3/h，電力行業(yè)單機(jī)處理風(fēng)量已達(dá)到了250萬m3/h，且設(shè)備已做到了穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。大型化袋式除塵器的研發(fā)和應(yīng)用，使我國袋式除塵器技術(shù)和裝備的水平得到大幅提高，步入了水平。
1.2 裝備設(shè)計(jì)開發(fā)多樣化，滿足了不同行業(yè)的要求
水泥、電力、鋼鐵等行業(yè)的科技工作者，根據(jù)各行業(yè)的不同需求，開發(fā)出了不同類型的產(chǎn)品，如低壓長袋脈沖袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器、直通均流袋式除塵器、低壓回轉(zhuǎn)脈沖噴吹袋式除塵器、階梯式袋式除塵器等。這些產(chǎn)品基本上都形成了系列化，滿足了本行業(yè)不同規(guī)模生產(chǎn)線的要求。
水泥行業(yè)已形成了2500t/d、3000t/d、4000t/d、5000t/d、10000t/d、12000t/d配套的系列化低壓長袋脈沖袋式除塵器。該除塵器的結(jié)構(gòu)和實(shí)物見圖1。
1.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提高了研發(fā)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量
采用計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)提高了除塵裝備和工程設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量； cfd數(shù)模技術(shù)的應(yīng)用提高了研發(fā)水平，縮短了研發(fā)周期，為裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)特別是大型化裝備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)。
例如，利用cfd數(shù)值模擬技術(shù)可開展除塵器內(nèi)部氣流速度場、溫度場、顆粒物濃度場模擬試驗(yàn)，分析氣流流動狀態(tài)和規(guī)律，為大型除塵器氣流合理分布，從延長濾袋使用壽命、促進(jìn)粉塵沉降、降低設(shè)備阻力等方面為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)和指導(dǎo)；研究噴吹系統(tǒng)氣流流量和壓力分布，為噴吹管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)；模擬濾袋的壓力分布和壓力變化，確定濾袋的規(guī)格。袋式除塵器內(nèi)部的計(jì)算機(jī)三維模擬見圖2。
圖片
1.4 標(biāo)準(zhǔn)的制定推動了技術(shù)的發(fā)展以及推廣應(yīng)用
2012年頒布的《袋除塵工程通用技術(shù)規(guī)范》（hj2020—2012），規(guī)定了袋式除塵工程設(shè)計(jì)、施工與安裝、調(diào)試與驗(yàn)收、運(yùn)行與維護(hù)的通用技術(shù)要求；《水泥工業(yè)除塵工程技術(shù)規(guī)范》（hj434—2008）、《鋼鐵工業(yè)除塵工程技術(shù)規(guī)范》（hj435—2008）、《燃煤電廠鍋爐煙氣袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范》（dl/t1121—2009）、《垃圾焚燒袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范》（hj2012—2012）等提出了各行業(yè)主要生產(chǎn)工藝中煙氣治理的原則和措施，規(guī)定了除塵工程設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。同時(shí)國家還組織制定和修訂了一系列袋式除塵器產(chǎn)品規(guī)范，包括主機(jī)、濾料和濾袋、袋籠、脈沖閥、分氣包等。
燃煤電廠、鋼鐵工業(yè)、水泥工業(yè)等都適時(shí)進(jìn)行了大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的修訂，提出了更嚴(yán)格的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)：《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb28662—2012）、《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb28663—2012）、《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb28664—2012）；《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb13223—2011)；《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb4915—2013）。
上述標(biāo)準(zhǔn)的制定推動了各個行業(yè)環(huán)保技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，加快了袋式除塵裝備工程化開發(fā)和應(yīng)用。
在總結(jié)成績時(shí)，還要看到不足，突出問題表現(xiàn)在裝備制造水平有待提高。我國袋除塵器的整體制造水平與國外發(fā)達(dá)國家還有相當(dāng)大的差距；大量的袋除塵裝備制造企業(yè)水平參差不齊，同行間存在相當(dāng)大的差距；袋除塵生產(chǎn)企業(yè)與電除塵生產(chǎn)企業(yè)相比，制造水平也有差距，特別是加工精度、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化等方面的差距明顯。應(yīng)堅(jiān)決淘汰落后的作坊式加工方式，實(shí)現(xiàn)裝備化制造。
2 袋除塵技術(shù)發(fā)展的展望和思考
2.1 超凈排放技術(shù)
，pm2.5是霧霾產(chǎn)生主要原因之一，減少污染源，削減大氣污染物排放是解決霧霾的根本之道。國情決定了對于我國的水泥、鋼鐵、有色等行業(yè)，去產(chǎn)能可以，去產(chǎn)業(yè)做不到。所以，即使我們的行業(yè)過剩問題解決，我國環(huán)境容量的巨大壓力依然存在。這就要求我們未來的標(biāo)準(zhǔn)要比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)，甚至超歐、美、日的標(biāo)準(zhǔn)，才能滿足生態(tài)文明建設(shè)的要求。有關(guān)方面對我國水泥廠窯尾除塵器排放煙氣進(jìn)行了檢測統(tǒng)計(jì)，pm2.5占比40%~60%；一組國外相關(guān)報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，在排放達(dá)到15mg/nm3的煙氣中， pm10 含量為80%， pm2.5 含量為26.7%?？梢钥闯觯M(jìn)一步降低排放濃度，實(shí)現(xiàn)超低排放，對降低pm2.5含量有明顯作用。超凈排放（超低排放）技術(shù)的研發(fā)已是刻不容緩。
火電行業(yè)已先行，明確提出了“超凈排放”。超凈排放是指用多種污染物綜合治理技術(shù)，使火電廠主要大氣污染物(煙塵、二氧化硫、氮氧化物)排放達(dá)到或優(yōu)于燃?xì)廨啓C(jī)組的大氣污染物排放限值：so2排放35mg/nm3，nox排放50mg/nm3，粉塵排放5mg/nm3。相比于2015年7月1日起開始執(zhí)行的“火電排放標(biāo)準(zhǔn)”(非重點(diǎn)地區(qū)現(xiàn)有煤電機(jī)組執(zhí)行二氧化硫200mg/nm3、氮氧化物100mg/nm3、煙塵30mg/nm3，重點(diǎn)地區(qū)50mg/nm3、100mg/nm3、20mg/nm3)，主要污染物的排放可以減少三到七成。濕式除塵器技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，為火電行業(yè)實(shí)現(xiàn)超凈排放的探索提供了一條新途徑，火電行業(yè)的先行探索和實(shí)踐，必將帶動其他行業(yè)的共同進(jìn)步。因此， 10mg/nm3、5mg/nm3的粉塵排放指標(biāo)對水泥行業(yè)來說將不是遙遠(yuǎn)的目標(biāo)。
目前，袋除塵器對粉塵的凈化效率可以達(dá)到99.99%，pm10的捕集效率99.35%，pm2.5的捕集效率98.84%，在控制細(xì)顆粒物有明顯優(yōu)勢。對于袋除塵器來說，超凈排放技術(shù)不應(yīng)簡單地理解為把濾料質(zhì)量提高，或提高濾袋的縫制質(zhì)量就可解決問題，這是綜合技術(shù)的集成系統(tǒng)，應(yīng)從高效噴吹清灰系統(tǒng)、高精度過濾系統(tǒng)、低阻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、均風(fēng)分布系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等五大主要系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，超凈排放技術(shù)的研發(fā)對袋式除塵器各個系統(tǒng)的創(chuàng)新研究將是一次提升和考驗(yàn)，也必將進(jìn)一步整體提升我國袋除塵的技術(shù)和裝備水平。
2.2 智能控制、檢測和應(yīng)急處置技術(shù)
大型脈沖噴吹袋除塵器普遍用于水泥、冶金、電力、化工等行業(yè)，由于環(huán)保排放要求越來越嚴(yán)格，一旦除塵器出現(xiàn)故障，如破袋、清灰系統(tǒng)短路（如脈沖閥、提升閥等）、超溫等故障，會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的造成粉塵超標(biāo)排放。幾千條甚至上萬條濾袋以及幾百個脈沖閥，如何及時(shí)、準(zhǔn)確判斷故障位置并進(jìn)行應(yīng)急處置，對企業(yè)管理提出了更高的要求。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)破袋在線檢測及定位、清灰系統(tǒng)短路故障的快速排查、遠(yuǎn)程故障報(bào)警，方便用戶及時(shí)對故障進(jìn)行分析和處理，真正實(shí)現(xiàn)袋除塵器預(yù)警、定位、檢測、處置等功能一體的智能化控制，將大大提高企業(yè)管理水平，降低運(yùn)行、維護(hù)成本，減少事故損失。
在線破袋檢測定位技術(shù)可有效并及時(shí)發(fā)現(xiàn)破袋位置，縮短排查和處置時(shí)間，杜絕事故排放，延長濾袋使用壽命，減少設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)成本。利用清灰系統(tǒng)短路故障的快速排查技術(shù)，可大大減少人力排查時(shí)間，提高運(yùn)行可靠性。故障實(shí)時(shí)監(jiān)測和無線報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，避免事故擴(kuò)大化。靈活的數(shù)據(jù)輸出功能。曲線圖、表格、報(bào)警指示等，提供智能化歷史趨勢全自動回放功能等，方便快捷，有利于對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找系統(tǒng)存在的問題。
2.3 粉塵與有害廢氣協(xié)同治理技術(shù)
現(xiàn)有技術(shù)對于工業(yè)窯爐廢氣中的粉塵、nox、so2等治理一般是采用分別單獨(dú)處理的方式，各自為政。
隨著水泥窯協(xié)同處置生活垃圾、危險(xiǎn)廢物、污泥、污染土等固體廢物技術(shù)的成熟，以及垃圾焚燒發(fā)電、生物質(zhì)焚燒發(fā)電的推廣應(yīng)用，廢氣成分更加復(fù)雜，處置難度加大，成本增加。
試驗(yàn)表明，袋除塵器具有多污染物協(xié)同去除的功能，如在有效收集細(xì)顆粒物的同時(shí)，還可以兼顧處理so2、hcl、汞和二惡英等污染物。有資料表明，在干法、半干法脫硫時(shí)，采用袋除塵器可提高脫硫效率8%。
按協(xié)同處理的理念，在廢氣處理過程中，脫硫的同時(shí)進(jìn)行脫硝，除塵的同時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步脫汞、二惡英，必將提高效率，降低成本。
研制帶有催化功能的過濾材料，除塵的同時(shí)進(jìn)行脫硝，也將是一個值得探討和研究的技術(shù)方向。戈?duì)柟具M(jìn)行了覆膜濾袋催化過濾技術(shù)的研究開發(fā)，據(jù)戈?duì)柟咎峁┑脑囼?yàn)數(shù)據(jù)表明，脫硝效率達(dá)到65%~75%，氨逃逸幾乎為零，但未見進(jìn)一步的商業(yè)應(yīng)用報(bào)道。
2.4 高溫除塵技術(shù)
2.4.1 玄武巖濾料高溫袋除塵器
玄武巖纖維采用天然礦物原料熔融體制備而成，其耐溫、絕熱、隔音性能方面優(yōu)于其他品種纖維，能夠在600℃或者更高溫度下應(yīng)用，玄武巖纖維制品在空氣與水介質(zhì)中不會釋放出有毒物質(zhì)，不水解、耐酸堿、耐高溫、阻燃。
合肥水泥研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)的國家“十二五”科技支撐項(xiàng)目“玄武巖纖維濾料制備關(guān)鍵技術(shù)與示范應(yīng)用”開發(fā)的玄武巖濾料高溫袋除塵器，已投入運(yùn)行并順利完成了項(xiàng)目驗(yàn)收。項(xiàng)目主要包含了玄武巖纖維結(jié)構(gòu)及物化特性研究、玄武巖纖維表面改性技術(shù)研究、玄武巖纖維濾料織造技術(shù)及性能研究、高溫袋除塵器的研制等研究內(nèi)容。通過對玄武巖礦物組成特征、玄武巖纖維物理特性、玄武巖纖維濾料針刺工藝及表面改性后處理等技術(shù)的研究，開發(fā)了耐高溫玄武巖纖維濾料，玄武巖纖維濾料及其制品見圖3。
玄武巖濾料高溫袋除塵器具有可耐330℃以上高溫，投資成本低，運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。
2.4.2 陶瓷濾筒高溫除塵器
陶瓷濾筒是利用多孔陶瓷（堇青石、碳化硅）表面覆蓋一層極薄陶瓷膜(小于50μm)制造成的，陶瓷過濾器具有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫（300~900℃）、機(jī)械強(qiáng)度大、耐高壓（4mpa）、耐酸堿腐蝕、壽命長、過濾精度高等。陶瓷膜孔徑范圍0.5～3μm，因此對于小于10μm的固體顆粒的除塵率高達(dá)99.5％以上，滿足工業(yè)上對氣固兩項(xiàng)的高效和深度過濾。對于超細(xì)粉塵的收集，能穩(wěn)定滿足＜5mg/nm3的超凈排放要求。
20世紀(jì)70年代開始，美國能源部開展了以陶瓷過濾介質(zhì)為主的高溫氣體過濾除塵技術(shù)的開發(fā)，德國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家也都相繼開展了類似的研究工作，并取得了很大的進(jìn)展。目前，高溫除塵過濾介質(zhì)一般采用多孔陶瓷材料、多孔金屬材料和陶瓷纖維增強(qiáng)復(fù)合多孔材料等。陶瓷材料具有優(yōu)良的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和高溫抗腐蝕性，但韌性和抗熱震性較差。
國內(nèi)一些大學(xué)、科研單位和企業(yè)已開展了相關(guān)研發(fā)工作，并進(jìn)行了小型化的應(yīng)用，在改善多孔陶瓷濾芯的抗熱震性和清灰再生性能，提高除塵效率、降低過濾阻力、延長使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)上取得了明顯的進(jìn)步。但由于資源分散，未能形成合力，特別是在裝備大型化、低成本的工業(yè)化應(yīng)用開發(fā)方面還面臨很多技術(shù)難題，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)。建議按產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的集成創(chuàng)新思路來進(jìn)行陶瓷濾筒高溫除塵器技術(shù)與裝備的研制與開發(fā)。陶瓷濾筒在除塵、脫硝協(xié)同處理具有先天優(yōu)勢，具備發(fā)展前景。
實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煔獬龎m前置，將為水泥窯尾、玻璃窯采用scr技術(shù)脫硝解決目前遇到的技術(shù)障礙，同時(shí)為進(jìn)一步提高余熱發(fā)電的效率提供了空間。高溫除塵器未來除了在水泥行業(yè)、玻璃行業(yè)以外，在高爐煤氣、鋼鐵燒結(jié)和球團(tuán)、燃煤電廠以及其他特殊行業(yè)高溫?zé)煔獬龎m也具有很好的應(yīng)用前景。
2.5 廢舊濾袋的處理技術(shù)
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已成為難以解決的棘手問題，其特點(diǎn)為數(shù)量大、品種多。
纖維的種類在快速發(fā)展，從早期的天然纖維、滌綸纖維、玻纖濾料，到nomex、pps、ptfe 、p84等合成纖維。各個行業(yè)采用的濾袋品種繁多，有單一纖維濾袋、多種有機(jī)纖維復(fù)合氈濾袋 、有機(jī)和無機(jī)纖維復(fù)合氈濾袋。
目前廢舊濾袋的處理方式主要有以下幾種：
1）廢棄或填埋
填埋是目前處置廢舊濾袋實(shí)用的方法，也是應(yīng)用最多的方法。由于濾袋采用化纖合成原料，其生物降解性差。濾袋廢棄或填埋都會成為新的污染源。
2）焚燒
焚燒是實(shí)現(xiàn)廢舊濾袋減量化、無害化的有效手段，也是目前解決破損、廢舊濾袋的方法之一。在焚燒過程中存在二次污染，但焚燒后可以實(shí)現(xiàn)減量化、減容化和穩(wěn)定化。有機(jī)合成纖維焚燒后主要變成了co2和h2o等氣體，但玻纖濾袋經(jīng)高溫焚燒是難點(diǎn)（熔化溫度1300～1600℃）。
3）回收利用
廢舊濾袋的處置方式是收集后，熔化拉絲，重復(fù)利用。但收集、運(yùn)輸、清洗、烘干、熔化等過程困難，是廢舊濾袋難以回收的關(guān)鍵所在，經(jīng)濟(jì)性也是廢舊濾袋難以回收的主要問題之一。
國內(nèi)已有相關(guān)單位在進(jìn)行回收生產(chǎn)線的技術(shù)研究和開發(fā)，但目前相關(guān)的技術(shù)和裝備尚不成熟，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。
廢舊濾袋回收利用是未來的發(fā)展方向，甚至將產(chǎn)生一個產(chǎn)業(yè)。在環(huán)保要求日益提高的情況下，廢舊過濾材料的處理技術(shù)研究甚至將影響未來袋除塵器技術(shù)的發(fā)展。
2.6 新過濾材料的研發(fā)
2.6.1 特種纖維
芳綸、聚酰亞胺纖維作為具有優(yōu)異性能耐高溫過濾材料得到普遍應(yīng)用，但中國市場曾經(jīng)長期被nomex、p84國外品牌壟斷。近十多年來我國自主研發(fā)取得了很大進(jìn)步，芳綸產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)模已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，聚酰亞胺纖維全流程工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)突破，其主要指標(biāo)已接近國外同類產(chǎn)品的水平，但產(chǎn)品的穩(wěn)定性、纖維的均勻性還有差距，還需加強(qiáng)研究工作。
2.6.2 超細(xì)纖維
超細(xì)纖維（一般把纖度0.3旦，直徑5μm以下的纖維稱為超細(xì)纖維）的開發(fā)將是提高濾料過濾性能的重要手段和方法之一。采用超細(xì)纖維作濾料迎風(fēng)面層的梯度濾料，同樣具有表面過濾的作用，且與面層不易分離、脫落，可降低過濾阻力。
隨著特種纖維、超細(xì)纖維生產(chǎn)國產(chǎn)化、規(guī)?；膶?shí)現(xiàn)，不僅可滿足各工業(yè)領(lǐng)域?qū)Τ龎m濾料的需求，也可提升國產(chǎn)袋式除塵裝備的質(zhì)量。未來，高性能、功能性濾料將得到快速發(fā)展。