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我国袋式除尘行业2012年发展综述

2013-12-23中国环境保护产业协会袋式除尘委员会北京100037

中国环保产业 2013年5期
关键词:袋式滤袋滤料

(中国环境保护产业协会袋式除尘委员会,北京 100037)

1 袋式除尘行业发展概况

1.1 2012年行业发展环境

国务院《关于印发“十二五”节能环保产业发展规划》提出“研发推广重点行业烟气脱硝、汽车尾气高效催化转化及工业有机废气治理等技术与装备,示范推广非电行业烟气脱硫技术与装备,改造提升现有燃煤电厂、大中型工业锅炉窑炉烟气脱硫技术与装备,加快先进袋式除尘器技术及细微粉尘控制技术的示范应用”;国务院办公厅印发的《国家环境保护“十二五”规划重点工作部门分工方案的通知》(国办函〔2012〕147号)明确:“实施多种大气污染物综合控制。深化颗粒物污染控制。加强工业烟粉尘控制,推进燃煤电厂、水泥厂除尘设施改造,钢铁行业现役烧结(球团)设备要全部采用高效除尘器,加强工艺过程除尘设施建设。20蒸吨(含)以上的燃煤锅炉要安装高效除尘器,鼓励其他中小型燃煤工业锅炉使用低灰分煤或清洁能源”。

国家发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》中已列入了“大风量低阻长袋脉冲袋式除尘设备、高性能袋式除尘滤料及纤维、高温长袋脉冲袋式除尘设备、高炉煤气净化回收成套设备、工业炉窑袋式除尘装置、脉冲袋式除尘装置、烧结机尾烟气长袋低压脉冲袋式除尘器”。

除此之外,国家还出台了“十二五”期间有关节能减排的一系列政策法规,如工业和信息化部的《关于水泥工业节能减排的指导意见》等,环保部等三部委出台的《生活垃圾处理技术指南》中要求垃圾焚烧厂须严控二英,对于垃圾焚烧厂尾气处理设施严格规定:“烟气净化系统必须设置袋式除尘器,去除焚烧烟气中的粉尘污染物。酸性污染物包括氯化氢、氟化氢、硫氧化物、氮氧化物等,应选用干法、半干法、湿法或其组合处理工艺对其进行去除。应优先考虑通过生活垃圾焚烧过程的燃烧控制,抑制氮氧化物的产生,并宜设置脱氮氧化物系统或预留该系统安装位置”。2012年有关部门还修订并实施了一大批污染物排放标准,如《水泥工业大气污染物排放标准》已完成修订;热力设备和通风设备的颗粒物排放要求均有很大提高;新修订颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223)提出了从2012年1月1日起对新建、改建和扩建锅炉机组执行30mg/Nm3烟尘排放限值等,国家出台的这些涉及国计民生的政策法规对袋式除尘行业未来几年的发展都将起到积极的作用。

我国城市生活垃圾焚烧处理业发展较快,但总体运行的规模还不足全部量的10%,发展空间广阔。《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中提出,垃圾发电处理规模需要从2010年底的8.96吨/日上升至2015年末约30.7万吨/日,年增长率达到28%。根据各地的生活垃圾处理设施需求规划,“十二五”期间,生活垃圾焚烧处理能力达到17.5万吨/日,其中在建焚烧处理能力6.7万吨/日,扩建焚烧处理能力0.9万吨/日,规划新建焚烧处理能力10万吨/日。该规划提出后,城市垃圾焚烧处理市场开始升温,国家发改委发布的《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》(发改价格〔2012〕801号文)规定,以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目,均先按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算,每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时,明确全国垃圾发电按处理量折算发电量统一执行每度0.65元的标杆电价。这更激起了垃圾焚烧行业市场的热情,同时带动了为垃圾焚烧行业配套的袋式除尘设备生产企业和相关纤维滤料生产企业的发展。

2012年12月5日,由环保部会同国家发改委、财政部制定、发布了我国首部大气污染防治国家级规划《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,该规划对当前我国大气环境形势评价为:在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下,以臭氧、细颗粒物(PM2.5)和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出,区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多。该规划提供的数据表明了大气污染对社会所造成的影响,以及大气污染防治任务之艰巨,足以引起国人的高度关注。我国大气污染物排放量巨大,2010年二氧化硫、氮氧化物排放总量分别为2267.8万吨、2273.6万吨,位居世界第一,烟粉尘排放量为1446.1万吨,均远超出了环境承载能力。占全国14%国土面积的京津冀、长三角、珠三角地区,以及辽宁中部、山东、武汉及其周边、长株潭、成渝、海峡西岸、山西中北部、陕西关中、甘宁、新疆乌鲁木齐城市群等13个重点区域产生了71%的经济总量,消费了52%的煤炭,排放了48%的二氧化硫、51%的氮氧化物、42%的烟粉尘和约50%的挥发性有机物,单位面积污染物排放强度是全国平均水平的2.9至3.6倍。现有污染控制力度难以满足人民群众对改善环境空气质量的迫切要求。为切实改善大气环境质量,必须采取更加严格的污染控制措施,在消化巨大新增量的基础上,大幅削减污染物排放总量,污染防治任务十分艰巨。

《水泥工业“十二五”发展规划》明确,建设资源节约型、环境友好型社会,应对气候变化,迫切需要水泥工业加快转变发展方式,大力推进节能减排,发展循环经济……严格控制粉尘排放,推广使用袋式除尘器;工信部要求,“十二五”末,全国水泥颗粒物排放在2009年基础上再降低50%,明确2012~2015年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器(低压脉冲除尘器),要治理的“老帐”还不少。但是随时着经济发展还会产生“新帐”。据该《规划》预测,到2015年重点区域GDP将增长50%以上,煤炭消费总量将增长30%以上,汽车(含低速汽车)保有量将增长50%。按照目前的污染控制力度,将新增二氧化硫、氮氧化物、工业烟粉尘、挥发性有机物排放量分别为160万吨、250万吨、100万吨和220万吨,占2010年排放量的15%、22%、17%和20%。即各种污染大气的排放量还将在2010年的基础上增加1/6~1/5。因此,必须要采取双管齐下,对现有“污染”加大治理力度,而有新增“污染”则必须相应加倍偿还“老债”才行。

针对大气环境管理模式滞后的管理方式难以适应区域大气污染防治要求及污染控制对象相对单一的状况,《水泥工业“十二五”发展规划》还提出了一系列新措施:实施分区分类管理,严格环境准入、严格控制高耗能、高污染项目建设、加大落后产能淘汰,其中首次明确(重点区域)淘汰全部水泥立窑、改善煤炭质量,推进煤炭洁净高效利用、控制区域煤炭消费总量,扩大高污染燃料禁燃区、严格控制污染物新增排放量,实施特别排放限值、优化工业布局、加强能源清洁利用、开展非道路移动源污染防治加强扬尘控制、深化面源污染管理,推进堆场扬尘综合治理、创新区域管理机制,提升联防联控管理能力、建立重大项目环境影响评价会商机制、限制高耗能、高排放产品出口、全面推行排污许可证制度、实施重点行业环保核查制度、实施环境信息公开制度、重点污染源全部建成在线监控装置,并与环保部门联网等举措。该规划还下达了重点区域在规划期内应完成一大批重点工程项目的名单,其中水泥行业氮氧化物治理项目涉及204条熟料生产线、水泥窑除尘设施改造项目涉及181条水泥窑生产线。

据环保部环境规划院的《国家“十二五”环保产业预测及其政策分析》报告初步估算,“十二五”期间环保投资需求约为3.1万亿元,即年均环保投资达到6200亿元左右,“十二五”期间环保产业产值4.92万亿元,在未来一段时期内,我国的环保产业仍将保持年均15%~20%的增长速度,我国将成为世界最大的环保产业市场之一。

中国环境保护产业协会关于《“十二五”期间环保产业发展的意见》明确袋式除尘行业“进一步开发和拓展袋式除尘器的应用领域,提高袋式除尘器在不同应用领域运行和维护的技术水平;利用计算机模拟设计开发低阻、高效、合理气流分布、安全性能高和快装化大型主机设备;开发小于PM10和研究PM2.5超细粉尘去除技术。重点实现高强度及耐高温、耐高湿、耐腐蚀纤维的国产化,支持国产聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、芳纶纤维的工业化生产和应用;推广国产高效、低阻、长寿命滤料的生产和应用,提高改性玻纤和复合滤料的技术性能,提升滤袋缝制技术水平,研究失效滤袋的回收和综合利用技术。研究开发高效清灰技术、大口径脉冲阀、无膜片高压低能耗脉冲阀,推广袋式除尘器智能化控制系统”。

综上所述,国家产业和环保政策必将积极推进袋式除尘技术和产业的发展,袋式除尘器将在未来几年得到更加广泛的应用。

总体来说,虽然2012年环保行业有诸多利好政策出台,但从相关企业业绩冷暖不一的情况来看,由于产业政策落实的时间问题,袋式除尘行业仍旧未能充分享用到实质利好。

1.2 袋式除尘行业生产经营状况分析

环保产业作为典型的政策驱动型行业,政策的风吹草动都将影响其发展步伐。袋式除尘行业的发展取决于国家环保要求的提高和新兴行业发展带来的机遇。根据统计分析,2012年是袋式除尘行业非常困难的一年。由于电力、钢铁、水泥、电解铝等多个行业的产能过剩和行业的整体效益下滑,导致为这些行业配套服务的袋式除尘装备的需求量也大幅下降,尤其是滤料、滤材中的低端产品产能过剩突出。由于国家的宏观调控,2012年行业中的大部分企业都遇到资金回笼困难,产能提高,效益却明显下降的问题,有些企业降幅较大,“增产不增收”是袋式除尘行业2012年的普遍情况。从最近几年情况分析,袋式除尘行业主要业绩还是集中在几家规模较大的企业,主机、滤料和配件均是如此。由于这几年行业重视了对纤维滤料等基础工业的扶持和培育,2012年国产芳纶、聚酰亚胺、PPS、PTFE和改性玻纤的用量增幅较大,基本取代进口纤维,性能均可达到生产滤料的要求,进口纤维的价格已经大幅下降,为整个行业带来一定效益。

1.2.1 袋式除尘行业经营状况分析

根据2012年度袋式除尘行业注册的会员单位报送的产业统计数据,全行业总产值为146.74亿元,利润13.36亿元,利润率9.1%。总产值减少19.17亿元,利润率比2011年降低了2.06%,主要是产能过剩、竞争过于激烈造成的。其中出口销售3.27亿美元,与2011年基本持平,主要由一些骨干企业完成,或随各行业工艺设备和生产线总包工程配套。

主机生产企业和工程总包产值103.48亿元,利润8.5亿元,利润率8.21%。产值比2011年减少了16.24亿元,利润减少了3.06亿元,利润率降低了1.45%,有的企业已经出现亏损。

纤维、滤料生产企业和配件总产值为43.26亿元,比2011年减少2.93亿元,减少6.34%。利润4.86亿元,比2011年减少2.09亿元,利润率10.52%。国产PPS、PTFE、芳纶以及聚酰亚胺纤维的供应基本满足国内需求,价格下降明显,对滤料生产企业的利润影响较大。

1.2.2 袋式除尘行业成本及盈利能力分析

据统计调查,2012年下半年,行业中的大多数企业都面临资金紧张问题,货款回笼存在诸多困难。很多企业感到极大的压力,其困难程度自欧债危机以来所未有。国家收紧银根,对行业和企业的发展影响很大,尤其对一些急需技术改造、产品结构转型企业来说,困难更大。几家上市公司在资金方面情况相对要好很多,因此应鼓励有实力的企业上市融资,走资本市场道路,也鼓励上市企业并购重组,提高企业的集中度。

2012年,效益较好的袋式除尘生产企业主要为:为国内外大型新型干法水泥窑尾、窑头配套的袋式除尘生产企业(含主机、滤料);为垃圾焚烧行业配套生产的企业(含主机、滤料);为电站锅炉烟气除尘和高炉煤气除尘配套的企业;能够生产并取代进口的高端过滤材料生产企业;以工程设计转为工程总承包和运营服务,提供一条龙服务的企业。这些企业的研发能力强,拥有自主知识产权的专有技术、有特色的产品和工程总成能力。还有些效益较好的企业,多是在业内知名度高的企业,或是产品质量好、管理优秀的企业。

1.3 袋式除尘技术进展情况

国内应用于众多领域的袋式除尘技术和工程应用研究现已达到很高水平,尤其是我国大型水泥窑头和窑尾袋式除尘技术、燃煤电厂锅炉袋式除尘技术、大型高炉煤气干法袋式除尘技术,以及垃圾焚烧尾气净化用袋式除尘技术都能达到国际先进或领先水平,袋式除尘设备的纤维、滤料、配件和自动控制的技术水平都得到了长足发展,耐高温、耐腐蚀特种纤维的研究、开发、生产等方面均有突破,高端纤维的国产化带动了国产高端滤料的发展。

1.3.1 袋式除尘技术是节能减排的主力军

改革开放以来,粗放型的经济高速增长方式伴随着大量的环境破坏和环境污染问题,主要污染物排放量远远超过环境容量,环境污染严重。发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题,在我国已经集中显现,我国已进入污染事故多发期和矛盾凸显期。2012年以来全国性的灰霾天气越来越频繁,大气污染越来越严重。国务院印发的《国家环境保护“十二五”规划》提出将“切实解决突出环境问题”作为一项重要任务,以解决空气污染等损害群众健康的突出环境问题为重点,加强大气污染等综合治理,明显改善环境质量。伴随着国家节能减排环保政策的进一步趋紧以及新兴行业发展的机遇,在一定程度上凸显了作为重要减排环保产业的袋式除尘行业的地位,袋式除尘器在各工业领域和能源领域的应用范围在进一步扩大,在我国的节能减排工作中,袋式除尘技术已经起到并将进一步发挥举足轻重的作用。

1.3.2 大幅度削减烟尘和粉尘排放

在各产生粉尘或烟尘的行业中,凡采用袋式除尘技术的除尘系统,其固体颗粒物排放浓度远远低于其他除尘技术。目前国内袋式除尘器的粉尘排放浓度普遍稳定在30mg/Nm3以下;净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排尘浓度低于20mg/Nm3,净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统则低于5mg/Nm3;水泥行业的《水泥工业大气污染物排放标准》已经修订,烟尘的排放限值已大幅度降低;用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘器,更实现了排尘浓度低于5mg/Nm3的业绩。

袋式除尘技术作为微细粒子高效捕集的手段,有力地支持了国家更加严格的环保标准。最近几年,一些工业行业的大气污染物排放标准多次修订。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223),规定新建、改建和扩建锅炉机组烟尘排放限值为30mg/Nm3。国家三部委要求垃圾焚烧厂必须严格控制二英排放,规定“烟气净化系统必须设置袋式除尘器,去除焚烧烟气中的粉尘污染物”。水泥行业排放标准再次修订,粉尘排放限值将改为20~30mg/Nm3。钢铁行业的污染物排放标准也将颁布,其中颗粒物排放限值低于30mg/Nm3。排放限值的进一步降低,将对固体颗粒物减排起到巨大的作用。

需要指出的是,袋式除尘器实现更低的颗粒物排放并不意味提高造价,只要严格按照有关标准和规范设计、制造、安装和运行,就能获得好的效果。

1.3.3 实现对微细粒子的控制

微细粒子(PM10、PM2.5)是危害人体健康和污染大气环境的主要因素,减排PM2.5已经成为国家的环保目标。我国煤炭消费量占一次能源消费量的70%左右,是PM2.5超细粉尘污染大气的重要因素之一。水泥行业、燃煤电站、钢铁冶金仍是目前我国三大PM2.5微细粒子排放的重污染行业,特别是工业集中的华北等地区的PM2.5占到了整个空气悬浮颗粒物重量的大半。与普通的粉尘相比,PM2.5超细颗粒由于粒径小,其运动、捕集、附着、清灰、收集等方面都有特殊性,针对TSP大颗粒粉尘捕集的常规过滤材料和除尘技术难以适应超细粒子,一些企业研发的PM2.5超细粒子高效捕集过滤材料,对粒径PM2.5以下的超细粒子,有较高的捕集效率。可以说,目前只有袋式除尘技术才能够有效控制PM2.5等微细粒子的排放。

1.3.4 高效去除有害气体

袋式除尘器能够高效去除有害气体:电解铝含氟烟气的净化是依靠袋式除尘器实现的;含沥青烟气的最有效的净化方法是以粉尘吸附并以袋式除尘器分离;煤矿开采、焚化炉一些特殊行业的烟尘排放也依靠袋式除尘器来解决。

试验结果表明,在干法和半干法脱硫系统中,采用袋式除尘器可比其它除尘器提高脱硫效率约10个百分点。滤袋表面的粉尘层含有未反应完全的脱硫剂,相当于一个“反应层”的作用。若滤袋表面粉尘层厚度2.0mm,过滤风速为1m/min,则含尘气流通过粉尘层的时间为0.12s,可显著提高脱硫反应的效率。

在垃圾焚烧烟气净化中,袋式除尘器起着无可替代的作用,垃圾焚烧尾气中含有多种有害气体,袋式除尘器“反应层”的特性对垃圾焚烧烟气中的HCl、SO2、重金属等污染物的去除具有重要作用。垃圾焚烧尾气中二英的净化方法,是用吸附剂吸附再以袋式除尘器去除,且不会产生重新生成的问题。

1.3.5 在多种复杂条件下实现减排

袋式除尘器对各种烟尘和粉尘都有具有很好的捕集效果,不受粉尘成分及比电阻等特性的影响,对入口含尘浓度不敏感,在含尘浓度很高或很低的条件下,都能实现很低的粉尘排放。近年来袋除尘技术快速发展,在以下诸多不利条件下都能成功应用和稳定运行:

(1)烟气高温,在≤280℃下已普遍应用。

(2)烟气高湿,如轧钢烟气除尘、水泥行业原材料烘干机和联合粉磨系统等尾气净化。

(3)高含尘浓度,水泥行业已将袋式除尘器做为主机设备,直接处理含尘浓度为1600 g/Nm3的含尘气体,收集产品,并达标排放;还可直接处理含尘浓度3万g/Nm3的气体(例如仓式泵输粉),并达标排放。

(4)高腐蚀性,例如垃圾焚烧发电厂的烟气净化,烟气中含HCl、HF等腐蚀性气体;燃煤锅炉的烟气除尘。

(5)烟气含易燃、易爆粉尘或气体,如高炉煤气、炭黑生产、煤矿开采、煤磨除尘等。

(6)高负压或高正压除尘系统,一些大型煤磨袋式收尘系统的负压达到1.4万~1.6万Pa;大型高炉煤气袋滤净化系统的正压可达0.3MPa;而某些水煤气袋滤净化系统的正压更高达0.6M~4.0MPa。

1.3.6 新能源开发和节能工程的重要设备

在一些新能源开发和节能工程中,袋式除尘器作为重要设备提供了有力的支撑。

在“煤制油”的新能源开发项目中,作为煤粉的收集设备,袋式除尘器是不可缺少的。高炉煤气余压发电具有重大的节能价值,采用干法袋式除尘器净化高炉煤气比湿式净化可增加发电量30%~40%,节水80%~90%,节省投资30%~40%,节省运行能耗70%~80%,煤气的热值大幅度提高,净煤气的含尘量更低、净化效果更稳定,环境经济效益十分显著。占我国煤炭保有资源量12.69%的褐煤,需经提质处理后方可使用,而袋式除尘器是该提质工艺中不可替代的设备。

1.4 国内袋式除尘技术的现状

我国袋式除尘技术最近几年发展迅速,已能满足各工业部门颗粒物控制的需求。

1.4.1 主机

目前,我国已经掌握国际上常用的各类袋式除尘技术,并形成很多不同型式、不同特点的多系列产品。袋式除尘设备迅速大型化,如用于钢铁、水泥、火电行业的袋式除尘设备,许多单机处理的烟气量都超过100万m3/h,过滤面积超过2万m2,其中火电行业的袋式除尘器单机最大处理烟气量超过300万m3/h,过滤面积在4万~5万m2以上;国内自行开发与大高炉配套的大型干法袋式除尘器规格为DN5200mm、DN6000mm及DN6500mm,单箱体过滤面积由原来DN4000mm的600m2左右,增加到现在的1100~1650m2,使得高炉容积从2000m3增至5500m3,但袋式除尘器箱体数量并不需增加,有利于除尘机组的气流分布,降低故障点、提高运行的可靠性。这些设备的大型化已不仅是规模的简单扩大,同时也注入了新的具有自主知识产权的技术,在袋式除尘器的气流分布和气流组织、结构合理、设备的制造、安装要求和安全性等方面都有了显著进步。

1.4.2 纤维和滤料

近几年来,袋式除尘技术最显著的进步是国产高温纤维的研究开发。烟台、上海和广东几家企业生产的芳纶纤维,产品质量与国外产品不相上下,已基本取代了进口产品,占据了国内市场,并且批量出口。

几家企业规模化生产PTFE(聚四氟乙烯)纤维的生产线都已相继投产,产品质量与国外产品的差距不大,出口量不断增大,国外的滤料企业已经开始采购我国产纤维,使得进口纤维的价格大幅度下降。

对于燃煤锅炉烟气净化所需的PPS(聚苯硫醚)滤料,我国的合成树脂生产线和纤维生产线已经实现规模化生产,促进了PPS纤维市场供应环境的显著改善。

滤料的加工、后处理技术也发展迅速,使滤料的性能更加优良,能够适应各种复杂的烟气条件,延长滤袋的使用寿命。滤袋缝制技术和水平已同国外标准接轨,达到国际先进水平。

得益于滤袋材质和加工技术的发展,以及袋式除尘技术其他方面的进步,国内袋式除尘器的滤袋使用寿命已普遍达到4年以上,水泥行业有些窑头窑尾袋式除尘器滤袋的使用寿命已达到6年以上。

1.4.3 自动控制技术

我国袋式除尘技术的自动控制技术和产品的研究、开发和应用工作已历时数十年,自可编程控制器(PLC)用于袋式除尘器的自动控制以来,经过多年不断改进和完善,已成为袋式除尘器在各种复杂环境下安全可靠运行的重要保障。

(1)控制功能不断完善,可适应各类袋式除尘技术扩大应用所面临的新需求。清灰控制有定时、定压差、流量函数控制和手动控制几种方式,还可对设备和系统的温度、压力、压差、流量、粉尘排放等参数进行监控,对除尘器和整个系统主要部件(例如喷吹装置、停风阀、卸灰阀、切换阀等)的工况进行监视和故障报警。

(2)筛选出了适应上述功能的先进、可靠、实用的传感器件。

(3)接口电路和软件程序不断更新完善。

(4)从小型机发展到中型机,适应大型袋式除尘系统的自控需求。

(5)与工控机、DCS系统结合应用。

1.4.4 袋式除尘器的应用技术

我国袋式除尘器应用技术的水平有很大提高,袋式除尘器在我国各行业已经得到广泛的应用。在钢铁、有色冶金、建材、动力、化工、粮食加工行业和炉窑烟气净化中,遇到的各种复杂环境和不利因素都被克服,袋式除尘技术的应用领域不断扩大。

我国高炉煤气袋滤净化在世界上率先实现全干法工艺,并普遍推广应用于大型高炉,净煤气含尘量低于5mg/Nm3,无论是应用的数量,还是技术成熟度方面,都处于世界领先地位。

长期以来,新型干法水泥窑头、窑尾烟气除尘普遍采用电除尘器,近几年新建的新型干法水泥窑则全部采用袋式除尘器。这两年仅5000~12,000t/d规模的水泥窑就有数百条,工艺线全部采用袋式除尘器,烟尘排放浓度一般都低于20mg/m3,有的甚至在10mg/m3以下。

袋式除尘技术在燃煤电厂锅炉烟气除尘方面的应用越来越多,滤袋平均使用寿命为3年左右,有的超过4年或更长。用于300MW机组的袋式除尘器已很普遍,与2×660MW机组配套的脱硫、脱硝除尘一体化的袋式除尘机组已经投入运行。

2012年,我国袋式除尘技术的发展体现在主机、滤料、自动控制的质量和技术水平普遍提高,耐高温、耐腐蚀特种纤维和复合滤料的研究、开发、生产等方面取得突破,高端纤维的国产化带动了国产高端滤料的发展。PTFE纤维、PPS纤维、聚酰亚胺纤维和芳纶纤维的国产化,使原来进口滤料占据主要市场的垃圾焚烧尾气净化、燃煤电厂锅炉、水泥窑尾窑头、钢铁等行业的袋式除尘器使用国产滤料的比例越来越高,高端滤料的国产化率显著提升。聚酰亚胺(PI)纤维的规模化生产取得突破性进展,2012年已大批量生产和工业化试用。自主开发的玄武岩和玻纤改性纤维都取得较大发展。袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度以及微细粉尘、吸湿性粉尘、磨琢性粉尘、易燃易爆粉尘有了更强的适应性,在加强清灰、提高效率、降低消耗、减少故障、方便维修方面达到了更高的水平。

袋式除尘技术开发和创新具体表现在以下几个方面:

(1)袋式除尘器的设备结构大型化(如处理烟气量200万m3/h以上),以适应大型燃煤锅炉机组和钢铁、水泥窑尾的烟气净化。

(2)低阻、高效袋式除尘器结构的创新,袋式除尘系统阻力长期在800Pa以下运行已经很常见,适应国家节能减排的要求。

(3)以合理清灰强度为特征的清灰技术的进步,满足长滤袋清灰要求。

(4)开发出气流分布技术和计算机数字模拟技术,满足大型袋式除尘器合理气流分布、延长滤袋使用寿命的要求。

(5)特殊滤料所需PPS、PTFE、聚酰亚胺和芳纶国产纤维的开发,满足电厂、钢厂、水泥厂和垃圾焚烧烟气净化的复杂工况对滤料的要求。

(6)超细(亚微米级)纤维的研发,以提升对PM2.5的控制效果。

(7)脱酸加除尘的复合式袋式除尘器的研发和应用,满足干法脱酸除尘工艺的需求。

(8)脉冲阀性能和质量的技术升级,适应袋式除尘器高强度清灰和稳定运行的要求。(9)PLC、DCS控制技术升级和模块化产品,可分别满足大型和中、小型除尘系统的控制要求。

2 袋式除尘生产技术和应用情况分析

中国环境保护产业协会袋式除尘委员会的成员单位绝大部分是民营企业。对民营企业来说,唯一的出路就是不断创新,寻找新的领地。科林环保、安徽盛运和三维丝成功在A股上市融资,实现“走出去”的战略, 发展中国家将是中国企业最先进军的目标。在实施“走出去”的战略中,资金的供给相当重要,因此,扩大投融资渠道,参与资本运作将成为众多袋式除尘企业未来发展的重点方向,技术创新也成为这些企业面临的头等大事。

设备制造机械化水平显著提高:不少企业的数控加工中心,采用数控激光切割制造花板,精度高、效率高、周边光滑;半自动下料、采用自动或半自动焊接已被普遍应用;所有的滤袋框架生产都已采用半自动焊接机,大大提高了焊点牢度、框架表面光滑程度和加工精度。此外,滤袋框架的防腐水平也有了很大进步,电喷涂有机硅工艺被普遍采用,用于燃煤锅炉烟气净化的寿命得以延长。用于垃圾焚烧烟气的滤袋框架,采用特殊防腐技术也不鲜见。检查整机的焊接质量以及检查滤袋的安装质量时,基本采用荧光粉检漏方法,比通过煤油和人工方式的传统方法更加准确、可靠且快速。

我国袋式除尘器设计和制造技术更加成熟,用于水泥、钢铁、垃圾焚烧等行业的除尘器出口到多个国家。袋式除尘装备的出口意味着设计、制造、安装、防腐、包装等各个环节,以及配套件的选购,都执行更加严格的标准,许多情况下执行的都是发达国家的标准。

袋式除尘器的粉尘排放浓度已普遍在30mg/Nm3以下,低于20mg/Nm3和10mg/Nm3排放限值的设备不可胜数,向环境敏感地区和国外提供的装备甚至达到了更高要求,也为国家制订更加严格的环保法规提供了有力的技术支撑。袋式除尘设备的阻力大幅度降低,除某些场合和少数类型的设备外,通常袋式除尘器的设备阻力都控制在1200Pa以下,阻力低于800Pa的设备也屡见不鲜。滤袋使用寿命曾是令人心存疑虑的因素之一,但随着滤袋寿命的不断延长,有这种疑虑的人越来越少。有人担心袋式除尘器维护检修频繁,但许多“电改袋”的结果表明,操作和维修人员普遍感觉工作量减轻,定员可以减少。这得益于设备和配件质量的提高,以及自控系统的进步、应用技术的提高。

2.1 耐高温纤维滤料研发实现突破,滤袋生产技术和装备水平显著提高

我国自行研制合成的聚苯硫醚(PPS)纤维获得成功,已有数家厂商批量生产,在燃煤电厂锅炉烟气净化中的应用取得了很好的效果,结束了我国PPS纤维完全依靠进口的局面。

近年来,我国已经能够规模化生产聚酰亚胺(PI)纤维,其性能指标基本达到国外产品的水平。研发企业还建立了生产基地,具备了从聚酰亚胺合成到最终制品的全程规模化生产能力,产品已在除尘器上进行工业化试用。

PTFE纤维的性能和产品质量进一步提高,应用越来越广泛。包括垃圾焚烧烟气净化等许多领域,已成功应用国产纯PTFE针刺毡,滤袋寿命显著延长。

国产滤料用芳纶纤维基本上占据了国内市场。

超细玻纤的生产技术和性能也有了一定的进步。采用玻纤池窑拉丝的生产工艺、专用的浸润剂、三段分区采信号同步控制的漏板温控技术,生产出的连续纤维直径≤5μm,达到世界先进水平,广泛用于高温滤袋。

海岛纤维、超细面层针刺毡或梯度结构针刺毡的用量增加。该种滤料捕尘效率高,也有利于清灰,成为表面过滤材料的一种。与覆膜滤料相比,其面层更加牢固。

国内自主研发的覆膜高精滤料,由纤度为0.08旦的超细纤维针刺制成,并进行了特殊的后处理,与纤度2.2旦的普通纤维制成的针剌毡相比,具有更细、更加均匀的孔隙,有更高的孔隙率,对微细粒子的捕集效果与覆膜滤料相当。国产PTFE的成膜和覆膜技术有了很大提高,很多企业拥有热熔覆膜的工艺和装备,覆膜滤料的质量更加接近国外先进产品。值得一提的是,对覆膜滤料优点和缺点的认识更加深刻,选用更趋于理性,更多遵循“扬长避短”的原则进行。

两种或更多种纤维混合制成的针刺毡品种增加,应用到包括高炉煤气在内的多个行业。这种组成可使不同纤维发挥其优点,弥补各自的不足,从而提高滤料的性能。

突破两种不同纤维纺织性能不协调的困难,成功地将PTFE纤维纱和玻璃纤维纱并捻织造的混合纤维织布滤料,弥补了玻璃纤维不耐折、不耐磨的缺陷,在水泥行业窑头、窑尾和垃圾焚烧尾气处理中的应用越来越多。

行业内数家企业已拥有世界一流的针刺毡和水刺毡生产线。水刺工艺是利用极细高压水柱的正、反向作用,使纤维互相钩合而成型。水刺毡几乎没有针孔,滤料表面平整光洁,有利于实现表面过滤,降低排放浓度。水刺工艺可避免对纤维的机械损伤,有利于提高产品强度,延长寿命,并可减少纤维用量,有利于降低滤料成本。

滤袋生产普遍采用三针机缝制,多家企业装备了自动缝制生产线,拥有热熔合设备的厂家也不在少数。越来越多的企业学习发达国家的先进缝袋工艺,贯穿于从下料到缝制直至检验、包装的整个生产过程,滤袋质量全面提高。

2.2 脉冲阀的创新和进步

一种被称为“滑动阀片脉冲阀”的新型脉冲阀研制成功。采用金属和高分子材料制成的滑动阀片代替传统的橡胶膜片,从而提高了脉冲阀工作的可靠性。这种脉冲阀具有完全的自主知识产权,试验室试验和现场应用都证明,除了使用寿命长和工作可靠之外,其开度大于膜片阀,因而喷吹强度提高。该阀还具有体积较小的优点,其4英寸阀的安装尺寸与3英寸膜片阀相同。

为了提高脉冲阀的质量,多家厂商积极改进膜片的原料、配方和生产工艺,膜片的寿命显著延长,在破坏性试验台上喷吹试验至100万次,膜片仍完好。同时,努力优化加工装备和制造工艺,铝铸件的制作已普遍采用压铸和数控机床等工装完成。对成品和半成品加强了质量检验,检验率达到100%。多年的努力得到回报,我国脉冲阀的整体以及膜片的寿命已经不亚于国外产品,并出口到多个国家。

2.3 稳步进入燃煤锅炉烟气净化领域

历经多年的努力,袋式除尘技术终于在本世纪初成功应用于燃煤电厂锅炉的烟气净化。袋式除尘技术在火电行业的应用平均以每年数百万千瓦的速度增加,最大应用到660MW机组。此外,一大批自备电厂和工业锅炉也应用袋式除尘技术,并获得良好效果。

目前应用的袋式除尘设备主要有以下型式:长袋低压脉冲袋式除尘器,以圆袋、固定管行列喷吹区别于其他型式,例如直通均流袋式除尘器;回转喷吹脉冲袋式除尘器,以扁袋、喷吹管在回转过程中喷吹为显著特征;电袋复合除尘器等。

用于燃煤锅炉烟气净化的滤料主要是PPS针刺毡,并以PTFE浸渍。针对煤质、炉型、烟尘特性等条件的不同,有关企业推出多种结构和后处理的滤料进行尝试,例如:PPS针刺毡覆膜;PPS纤维+P84面层并覆膜;PTFE基布+PPS面层;PPS纤维+超细PPS面层并PTFE浸渍处理等等。为了避免投油过程中油雾对滤袋的危害,采取了预涂灰措施,对干净的滤袋预先涂覆适量的粉煤灰。

可靠而完备的自控系统是袋式除尘系统安全运行的重要保证。合理的清灰制度和喷吹顺序、严密的温度监控、对主要部件和附属设备工况的监视、异常情况报警、与DCS等上位机通畅的信号传输等等,是自控系统不可或缺的内容。

袋式除尘技术在燃煤锅炉烟气净化中的应用,使这一领域的除尘技术多样化,促进了不同除尘技术互相竞争、互相学习、快速发展,推动了技术进步,加快了电厂节能减排的步伐。

2.4 在新型干法水泥生产线的应用

本世纪初期,袋式除尘技术开始用于水泥窑尾烟气净化。随后5000t/d以上规模的新型干法生产线窑尾除尘采用长袋低压脉冲袋式除尘器,处理烟气量≥97万m3/h,粉尘排放浓度≤10mg/Nm3,设备阻力在数年中始终低于1200Pa,滤袋使用寿命超过5年,与以往的袋式除尘器相比,设备阻力降低约30%。

最近几年,水泥行业新建4000t/d、5000t/d、1万t/d和1.2万t/d规模生产线窑头和窑尾几乎都采用袋式除尘器,全工艺线采用袋式除尘器已成为设计趋势,单机处理风量从几十万m3/h到几百万m3/h。与电除尘器相比,由于袋式除尘技术具有粉尘排放浓度低、节水、可回收热能等优点,有力地推动水泥行业的节能降耗,因而水泥行业已规划到2015年将所有在役电除尘器改造为袋式除尘器。用于水泥窑头和窑尾烟气净化袋式除尘器的技术要点有:

(1)合理的气流分布,避免滤袋被含尘气流冲刷,降低设备阻力;

(2)选用高性能、低阻力过滤材料,包括聚酰亚胺针刺毡在内的滤袋已被广泛采用;

(3)采用高强度清灰方式和高品质脉冲阀,以及合理而可靠的自动控制系统;

(4)智能化的清灰和卸灰控制,用以保证和稳定袋式除尘器阻力;

(5)优化了除尘器本体设计。

袋式除尘技术的广泛应用,有力支持了水泥行业排放标准的严格化,新建水泥厂粉尘排放限值为30mg/Nm3,粉尘排放限值或进一步降低,很多地区对水泥行业的颗粒物排放限值已经降低至10mg/Nm3。

2.5 钢铁行业工业烟尘净化转向使用袋式除尘器

继袋式除尘技术在大型高炉除尘获得成功后,一大批高炉煤气干法除尘系统相继建成投产。首钢、武钢、太钢、宝钢、莱钢、包钢、通钢、承钢、韶钢等企业通过新建或改造,已实现高炉煤气袋式除尘。据不完全统计,全国已有超过100座高炉采用干法袋式除尘技术,包括2500m3、3200m3、5500m3等各种容积的大型高炉,其中最大的高炉容积为5800m3。

我国的高炉煤气干法袋滤除尘技术有以下特点∶

(1)全干式:日本等国的高炉煤气滤袋除尘曾经处于世界前列,但目前仍并存湿式除尘系统,我国新建的高炉袋除尘系统则为全干式,已取消湿法系统。

(2)强力清灰:除早期建设的少数系统外,都采用以氮气为气源的脉冲喷吹清灰技术。这从根本上克服了反吹清灰固有的清灰效果差、能耗高等弊端。

(3)多种滤料:经过长期的实践和改进,已选择出对高炉煤气有良好适应性的滤料。目前采用的有单一纤维滤料,例如芳纶针刺毡;也有复合针刺毡滤料,以玻纤为主,分别混以芳纶或P84纤维。

(4)气力输灰与灰罐车运送:各箱体收集的粉尘通过气力输送集中至大灰仓,以氮气为输送介质。若以煤气为介质,气、固分离后净煤气返回低压管网回收。大灰仓的粉尘以负压吸送方式进入罐车外运。

高炉煤气袋滤袋除尘的优点有:

(1)除尘效果好,净煤气含尘量低于5mg/Nm3;

(2)净煤气温度提高,且含水量减少,使煤气热值增加,从而显著提高鼓风温度和生铁产量;

(3)能充分回收煤气的能量,余压发电量提高30%~50%;

(4)杜绝了煤气洗涤废水的产生,避免了污水和污泥处理;

(5)与湿法相比,干法节地40%~50%,节水80%~90%,节省投资30%~40%,节省运行能耗70%~80%。

在钢铁生产的其他工序,袋式除尘技术的应用比例达到95%。烧结机尾烟气除尘曾长期为电除尘器所垄断,不能满足新的环保标准,最近几年开始转向袋式除尘技术,小型和大型烧结机都有成功应用的实例,在役的电除尘器被改造为长袋低压脉冲袋式除尘器,采用涤纶针刺毡,过滤风速1.1m/min,粉尘排放浓度≤30mg/Nm3,设备阻力≤700Pa。有些企业已经在研究开发转炉煤气袋式除尘技术。

2.6 垃圾焚烧炉尾气净化选择袋式除尘器的必要性

生活垃圾焚烧烟气除尘具有以下难点:

(2)烟气含湿量大,露点温度高。我国某些垃圾焚烧厂的烟气含湿量最高达到60%,甚至更高。露点温度超过140℃,极易导致除尘系统的腐蚀和堵塞。

(3)烟气的高温和低温交互出现。

(4)烟尘具有较强的吸湿性。脱酸生成物主要是CaCl2和CaSO3等,属易吸潮的物质,容易堵塞滤袋、灰斗和管道。

(5)烟尘颗粒细,密度小,给清灰和卸灰带来困难。

(6)腐蚀性较强,对设备的防腐措施提出了较高要求。

最近10年中,袋式除尘器技术已经较好地适应了垃圾焚烧烟尘条件,成功克服了上述难点。一些系统的颗粒物排放浓度为2.3~4.0mg/Nm3,二英排放浓度为0.018~0.040ngTEQ/Nm3,设备阻力稳定在1300~1800Pa范围内,滤袋寿命可达3年以上。

清灰方式选择强力类型,即脉冲喷吹清灰方式,对气源进行严格的脱水除油处理。

根据烟尘特性,滤料有多种选择。通常有PTFE、玻纤和玻纤+PTFE混纺滤料等。由于国产PTFE纤维质量提高和价格适中,最近几年趋向于纯PTFE针刺毡,滤袋寿命显著延长。滤袋框架采用有机硅喷涂或不锈钢制作,对箱体和管道以及附属设备进行了严格的保温。加强温度和阻力监控,加强对除尘器重要部件的工况监视,保证袋式除尘器正常工作。

2.7 袋式除尘技术的深化研究

袋式除尘技术的研究主要集中在清灰和滤料,许多企业已不满足对袋除尘技术的一般了解,多种试验装置的建立,是深化对袋除尘技术认识的途径之一。以前仅在少数院校才有的试验装置,现在被许多生产企业重视和建设。据不完全统计,有以下类型的试验装置。

2.7.1 喷吹装置试验台

多家主机生产企业建立了这类试验台。可进行:脉冲阀优选试验;超过8~12m长滤袋清灰效果试验;大于4英寸脉冲阀为20条以上滤袋清灰的试验;清灰气流沿喷吹管和沿滤袋分布规律的试验;脉冲阀与滤袋合理匹配的试验等等。

2.7.2 脉冲阀性能试验台

试验台设有标靶,并在标靶上安装压力传感器和加速度传感器,令受试脉冲阀喷吹标靶,以比较不同结构、不同尺寸脉冲阀的性能。计算机直接打印出脉冲阀的压力波形、加速度波型和关键数据。该试验台可比较脉冲阀产品的性能,也可进行新脉冲阀的研制和试验。

2.7.3 脉冲阀膜片破坏性试验台

可以同时对多个不同尺寸和结构的脉冲阀进行膜片寿命试验。以压缩空气为动力,在额定压力下脉冲喷吹,直至膜片破损,从而检验膜片的实际使用寿命。

2.7.4 脉冲阀流量系数试验台

以罗茨风机为动力,在连续稳定流条件下测试脉冲阀的流量系数。可进行压力0.1MPa以下的试验。

2.7.5 袋式除尘试验台

相当于袋式除尘器试验模型,可模拟某些运行条件,进行除尘效果、设备阻力、清灰周期等参数的试验,以确定除尘器的合理结构、主要部件等。

2.7.6 滤料动态过滤性能试验台

利用一定规格的试验粉尘,在规定的过滤风速下,经一定次数的容尘、清灰,测定滤料的动态滤尘性能和滤料的残余阻力,与VDI对标接轨。现在国内已经有公司在VDI试验台上进行PM10和PM2.5去除效率的测试研究。

2.7.7 气流分布试验

按照一定比例建立缩小的除尘器模型,进行除尘器气流分布的试验,以获得气流分布装置的合理结构、尺寸和风速。

2.8 失效滤袋处理技术提上日程

针对袋式除尘器滤袋的两种失效现象,推出了相应的处理技术。

2.8.1 糊袋处理

解决糊袋问题的设备是移动清灰仪及配套的现场测试设备。清灰操作在现场进行,清除滤袋表面的粉尘结块,降低阻力,从而使滤袋恢复使用功能,并降低用户的运行成本。

这种清灰仪的主体是装有一个脉冲阀的小型气罐,脉冲阀的输出管道外面装有圆形盖板。空压机通过软管向气罐输入压缩空气。操作时,将脉冲阀的输出管从待清灰滤袋的上口插入,圆形盖板将袋口盖严,在脉冲阀开启的瞬间,压缩空气喷入滤袋,滤袋外表面的粉尘被清落,滤袋的透气性得以增加。逐个对滤袋进行此操作,直至全部滤袋得以清灰。

2.8.2 “灌肠”滤袋处理

利用射流气动原理,将出现“灌肠”滤袋内部的粉尘清理出来,使其恢复工作能力,从而减少报废的滤袋数量。这种装置被称为“吸灰枪”。其核心部件是一个小型的引射器,压缩空气入口设有球阀。吸灰枪具有吹、吸两种型式,将引射器的出口或入口分别接至待清灰的滤袋,便可形成“吸灰”或“吹灰”两种工作模式。

根据滤袋的尺寸和积累粉尘的情况,吸灰枪的动力强度可以调节。

2.9 废弃滤袋的回收利用

随着袋式除尘器在各行业的大量推广应用,每年更换下来各种材质的废弃滤袋也不断增加,有研究机构已经在分行业研究这些废弃物的处理和回收利用。这些废弃物的妥善处理是袋式除尘行业要尽快解决的问题。

综上所述,经过袋式除尘行业几代专家和工程技术人员的不懈努力,最近十年我国袋式除尘器的设计、制造、控制、滤料和配件技术都取得显著的进步,但仍然还有很多工作要做,还需要继续努力。

3 袋式除尘技术在各行业的应用前景分析

袋式除尘器广泛应用于冶金、有色、电力、机械、建材、化工、轻工、粮食加工等诸多行业。根据这几年的统计分析,预计到“十二五”末,我国袋式除尘器行业的总产值可达到250亿元,各种滤料达到1亿m2(见下图)。

3.1 袋式除尘器技术在钢铁行业的应用前景

“十二五”期间袋式除尘器总产值预测示意图

国务院批转发改委、工信部等十部门《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》中,针对钢铁行业特别提出“重点支持有条件的大型钢铁企业发展百万千瓦火电及核电用特厚板和高压锅炉管、25万千伏安以上变压器用高磁感低铁损取向硅钢、高档工模具钢等关键品种。加快淘汰强度335兆帕以下热轧带肋钢筋,推广强度400兆帕及以上钢筋,促进建筑钢材升级换代”,这将有利于促进大型钢铁企业的发展。受此影响,技术含量和装备水平较高的袋式除尘器企业将有机会参与钢铁行业结构调整带来的机会,分享钢铁行业新增市场的需求。

在国家节能减排政策和环保产业政策的推动下,高炉煤气干法袋式除尘设备市场将继续保持稳定增长,进一步推广和采用高炉煤气干法袋式除尘系统。钢铁行业一些除尘难度较大的地方在“十二五”期间有可能取得突破,如转炉的袋式除尘等。

3.2 袋式除尘技术在燃煤电厂的应用前景

我国以煤炭为主的一次能源结构,决定了在今后相当长的一段时期内火力发电都将是我国电力生产的主要方式。“十二五”期间,电力装机有望每年增加1亿千瓦。新增燃煤电厂的快速发展给袋式除尘器行业的快速发展带来很好的机遇。目前我国火电行业袋式除尘器的应用比例还比较低,如果按照“十二五”期间火电行业袋式除尘器应用比例达50%计(含电袋),袋式除尘器在燃煤电厂的使用还有很大空间。

3.3 袋式除尘技术在水泥行业的应用前景

2012年我国水泥产量达21.84亿吨,新增生产线达125条,新增熟料产能1.6亿吨。根据《水泥工业“十二五”发展规划》,“十二五”期间,随着经济发展方式加快转变,国内市场对水泥总量的需求将由高速增长逐步转为平稳增长,增速明显趋缓,但水泥基材及制品发展加快。规划明确提出“推广高效减排技术与装备,重点推进氮氧化物治理,削减大气污染物排放总量”。水泥企业集中度的提高有利于袋式除尘技术的推广应用,也保障了未来袋式除尘器在水泥行业内的发展空间。当然,只有袋式除尘行业中有实力的企业才有机会分享水泥行业的市场。

3.4 袋式除尘技术在生活垃圾焚烧行业的应用前景

目前我国面临城市生活垃圾处理的压力,根据各地规划,“十二五”期间生活垃圾焚烧处理能力将达到17.5万吨/日,其中在建焚烧处理能力6.7万吨/日,扩建焚烧处理能力0.9万吨/日,规划新建焚烧处理能力10万吨/日。国家发改委发布的《中国应对气候变化国家方案》中指出:鼓励“在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂”;“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术,提高国产化水平,有效降低成本,促进垃圾焚烧技术产业化发展”。

根据规划,“十二五”期间,我国东部经济发达地区和人口密集区垃圾焚烧处理率不低于50%,中西部地区不低于25%。因此,“十二五”期间焚烧垃圾的比例将进一步提升。随着民众关注度越来越高,未来垃圾焚烧发电行业尾气净化领域将会发展为一个成熟的行业,从方案设计、设备制造到施工和运营将逐渐走向专业化运作,因此为垃圾焚烧行业尾气净化配套的袋式除尘器主机、滤料均会有大的发展,将成为袋式除尘器需求的新的增长点。

3.5 袋式除尘技术在有色金属冶炼行业的应用前景

近几年来,我国有色金属产业发展迅速,目前已成为全球最大的有色金属生产和消费国。有色金属行业的快速发展促进了对有色金属冶炼行业的投资,我国有色金属冶炼及压延加工业固定资产投资额总体保持快速增长,年复合增长率达40.19%。有色金属冶炼行业的快速发展带动了对袋式除尘器的需求。

国务院通过的《有色金属调整振兴规划》,提出稳定和扩大国内市场,以控制总量、淘汰落后产能、加强技术改造、推进企业重组为重点,推动有色金属产业结构调整和优化升级,促进有色金属产业可持续发展的总体指导思想。同时提出加快技术改造,提高工艺装备水平和产品质量,增加产品品种,降低资源和能源消耗。积极落实国家扩大内需措施,改善产品结构,增加有效供给,满足电力、交通、建筑、机械、轻工等下游行业对有色金属产品的需求。适应航空航天、国防军工、高新技术等领域的需要,大力开发新产品和新材料,培育新的消费增长点,稳定和扩大国内市场。上述措施对保障有色金属行业持续健康发展起到了有力的促进作用。我国有色金属产业结构调整以及内需刺激政策将给袋式除尘行业带来新一轮的增长机遇。

4 袋式除尘行业发展和存在的主要问题

我国袋式除尘行业中民营企业占90%以上,小型企业居多,集中度不高,很多企业在低水平上重复,彼此低价竞争,影响了产品质量的提高、技术的进步和行业的健康发展。袋式除尘行业的进一步发展,面临着重新洗牌、企业重组联合的局面。有实力的企业走上市融资的道路,有利于这些企业在行业内整合资源、并购重组,扩大行业集中度。

4.1 行业主要企业的经营和发展情况

2012年袋式除尘行业初步出现了较具品牌优势的骨干企业。在这些企业中,江苏科林、天澄环保、江苏瑞帆、上海凌桥主要服务于钢铁行业;江苏新中、浙江菲达、浙江洁达、福建龙净、武汉凯迪、清华同方主要服务于电力行业;合肥水泥院、天津仕名、河南中材、浙江洁华主要服务于水泥行业。这些企业年产值都在亿元以上,企业规模已进入我国中型企业的范畴。其中福建龙净、浙江菲达、江苏科林、厦门三维丝、安徽盛运和际华集团已是上市公司。袋式除尘行业中还有一批企业正在准备上市。

纤维、滤料、配件生产的骨干企业主要有:泰和新材、得阳新材、长春高琦、厦门三维丝、抚顺恒益、南京三五二一、上海凌桥、上海博格、中材科技、上海袋配、苏州协昌、上海尚泰等。

4.2 行业国内外竞争力分析

我国袋式除尘行业2012年出口有所增长,中钢天澄环保科技股份有限公司、河南中材环保有限公司、江苏科林集团、合肥水泥研究设计院、浙江洁华控股公司、西矿环保科技有限公司、安徽盛运环保设备有限公司配套出口都在增长,骨干企业所创造的出口产值占行业的80%以上。有些公司除配套出口外,还承接国外除尘总承包项目。

4.3 行业发展存在的问题及建议

袋式除尘行业从绝对产值而言仍很弱小,与我国的经济发展规模远远不相适应。我国钢铁、水泥、有色冶金产量都居世界第一,其他一些行业的产量也在全球名列前茅,但这些都是工业烟尘和粉尘污染严重的产业;我国烟尘等有害气体的排放也居世界前列,导致全国各地的灰霾天气频繁出现。因此,包括袋式除尘在内的我国环保产业还有很大的发展空间。

4.3.1 行业的发展需要国家的支持

在国家前几个五年计划期间,曾将袋式除尘技术和电除尘技术的研发列入国家攻关计划,安排了不少重点项目,对除尘技术和产业的发展起到了极大的推动作用。改革开放后是袋式除尘技术大发展时期,研究开发主要是对引进技术和设备进行消化、移植,并部分创新,袋式除尘技术和装备才有今天这样的局面。当前,国家提出了更严格的环保要求,PM10、PM2.5、二英、汞等的控制均对袋式除尘技术提出了新要求,技术创新和新产业仍然需要国家在财力、税收优惠等方面的扶持和支持。

4.3.2 行业需要不断技术创新,推出具有自主知识产权的技术和产品

在技术创新方面,鉴于行业企业目前的实力仍不够强,单靠企业自身的力量难以实现预期目标,仍然需要有关部门予以支持。袋式除尘行业将根据国家环保形势和实际情况,联合相关高校、科研机构、企业构建团队,加强向国家有关部门的科研立项工作,提高企业的自主创新能力。

4.3.3 进一步提高产品质量,增加竞争力,打造名牌产品,扩大国内外市场份额

目前袋式除尘行业内的小微企业居多,集中度不够。很多企业的设备水平和管理水平较低,企业的生产规模和产值不大,在高端市场还没有形成很强的竞争力,这种现象在滤料生产企业中尤为突出。应继续为袋式除尘行业的骨干企业提供技术咨询,继续培养骨干企业,加大产业化和工程化的力度,促进骨干企业做大做强。支持推动行业内有条件的企业并购重组,提高产业集中度。积极打造国际品牌,继续参与国际间的技术交流和鼓励有条件的企业走向国际市场。

4.3.4 其它方面

袋式除尘行业标准不完善,包括覆膜、涂膜滤料标准,两种及两种以上纤维的复合滤料标准。新技术和新产品不断出现,规范和标准的现状已经满足不了行业的发展需求。袋式除尘器产品标准体系尚未完善,多部委、多途径同时申报的现象突出,局面混乱,没有做到归口管理。针对目前这种状况,鼓励有条件的企业参与国家和各部委的规范、标准制定。

继续与其它行业联合,把本行业的先进技术和产品推向更广阔的市场,扩大袋式除尘技术的应用领域。为进一步推进国内外袋式除尘企业与其它行业用户间的交流与合作搭建最具实效的对话平台,使袋式除尘企业与用户单位更紧密地接触交流、彼此了解,共同探讨和促进袋式除尘产业的发展。

5 袋式除尘行业发展展望

5.1 净化微细粒子的技术和装备

袋式除尘器虽然能够有效捕集微细粒子,但以往未将微细粒子的捕集作为技术发展的重点。随着国家针对微细粒子控制标准的提高,袋式除尘技术需要进一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。针对PM2.5超细粉尘的捕集,研究和开发主机、超细纤维和滤料、测试及应用技术。

新一代以专门针对水泥行业、燃煤电厂、钢铁冶金几大重污染行业的PM2.5超细粒子的水刺滤料研制为核心,利用计算机模拟设计超大规模除尘系统的风流均布优化、高效节能清灰技术、滤袋PM2.5低能耗高效率捕集、滤袋失效防护与寿命延长技术、除尘装备可靠性保障技术、粉尘输运与其他配套技术、袋式除尘器协同脱汞技术、PM2.5监测技术,开发低阻、高效、气流分布合理、安全和快装化的大型主机设备,建立三大重污染行业PM2.5超细粒子控制排放的示范工程。

5.2 协同净化有害气体的袋式除尘技术和装备

特别应当研究和开发垃圾焚烧尾气处理用去除有毒有害气体和除尘一体化系统,以及去除重金属的技术和装备。

5.3 开发新的应用领域

铁矿烧结机的机头烟气采用“ESP+CFB+BF”组合的脱硫除尘一体化处理技术,已有成功应用的实例,应扩大袋式除尘技术在烧结机头烟气脱硫除尘系统的应用。

5.4 进一步降低袋式除尘器的能耗

袋式除尘器在降低阻力方面已经取得很大的进步,但从“节能减排”的大目标,以及今后袋式除尘器越来越广的应用局面考虑,仍需加强研究,以进一步降低袋式除尘器的阻力和能耗。

5.5 耐高温滤料纤维和水刺滤料的开发研究

我国耐高温滤料纤维的开发和生产虽取得一些进展,但质量与国外产品尚有不同程度的差距,还需要加强这些产品的开发研究。

水刺滤料是采用高压水射流纤维环绕抱合与成毡技术到喇叭状三维滤料结构,表面具有像膜一样的超纤布状非织造特征,并经PTFE膨泡涂覆等功能性加工形成高效过滤材料。水刺滤料突破了纺粘产品用作过滤材料的局限性,具有过滤精度高、阻力小、易清灰、使用寿命长等特点,过滤效果可满足PM2.5控制要求,是我国烟尘标准从目前的总尘控制提高到PM2.5控制的更新换代产品,全球尚没有用于烟气除尘的水刺滤料产品,该产品与现有针刺工艺相比,生产效率提高10倍,原材料节省20%,各项性能指标达到世界领先水平,对提升我国环保滤料产业的技术水平有极重要的意义。

5.6 研发超高压袋式除尘技术和设备

水煤气行业正向高压制气方向发展,压力越高,产气率越高。国内正在建设工作压力0.6M~1.0MPa的制气系统,随后的目标是建设压力3M~4MPa的制气系统。能适应这种高压的袋式除尘技术和装备,是亟待研究的课题。

5.7 提高脉冲阀产品的质量和性能

脉冲喷吹是我国袋式除尘器目前主要的清灰方式,其主要部件是脉冲阀。长期以来,我国大型和重要的袋式除尘项目的脉冲阀市场仍被国外企业所控制。

客观而言,我国脉冲阀的喷吹性能(即清灰性能) 不亚于国外产品,某些指标甚至优于国外产品。但我国的脉冲阀早期存在膜片寿命较短的缺点,有的零件质量(包括材质)不够好,从而导致脉冲阀性能不稳定。现在的脉冲阀虽然有很大进步,但与国外产品相比仍有差距。加上在用户中未能建立信誉以及企业竞争力等原因,国产脉冲阀一直未能占领主要的市场。

6 投资建议

袋式除尘行业的发展必须围绕《国家环境保护“十二五”规划》、《中国环境保护产业“十二五”规划意见》和解决《环保产业关键技术》等有关指导文件开展工作。我国的基础工业必然有适度增长,节能减排的力度会不断加大,加上环保产业也是国家拉动内需、加大投资力度的行业,袋式除尘行业面临着发展的大好机遇。

6.1 袋式除尘器主机设备的投资建议

我国袋式除尘行业主机生产是带动整个行业发展的龙头,主机生产应考虑的问题是设备的大型化、满足直接处理高浓度粉尘、降低阻力和减少钢耗等问题。随着我国生产规模的大型化,与工艺设备配套的袋式除尘器大型化的趋势明显。大型袋式除尘器结构必须安全合理,针对不同的服务行业和服务对象应设计不同的袋式除尘器结构,实现不同的功能。

袋式除尘器在适应高含尘浓度方面具有优势,一级除尘系统能够直接处理含尘浓度1600g/m3的气体,比以往提高数十倍,并达到排放标准。因此,许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺,而以一级收尘取代。例如以长袋低压脉冲袋式除尘器的核心技术为基础,强化其过滤、清灰和安全防爆功能,形成高浓度水泥、煤粉收集技术,已成功用于水泥磨、煤磨系统的收粉工艺,并在钢铁和水泥行业众多企业推广应用。大型袋式除尘器设计中,通过计算机模拟试验和实验室模型试验手段,应用各项工程经验,摸索积累成熟的气流分布技术。同时,借鉴学习和消化吸收国外先进成熟的经验,以提高袋式除尘的气流分布技术。这些都是袋式除尘行业主机设备投资方面需要解决的问题。

行业内有实力的企业应加强开发研究钢铁、电力、水泥行业去除烟尘中PM2.5超细粉尘的技术与装备,这将是袋式除尘行业未来几年投资和发展的机会。

开发新的应用领域是主机设备企业要考虑的问题,进一步降低袋式除尘器的能耗,满足工信部《关于水泥工业节能减排的指导意见》中“十二五”期间电除尘器改造成袋式除尘器的技术要求。

研发超高压袋式除尘技术和设备,能适应水煤气行业工作压力0.6M~1.0MPa甚至3M~4MPa的袋式除尘技术和装备,也是袋式除尘行业主机生产企业亟待投资研究解决的课题。

6.2 袋式除尘器纤维滤料、滤袋投资分析及建议

滤袋是袋式除尘器的核心部件,需要定期更换,是袋式除尘器的耗材。高端滤料的开发虽取得很大进步,但远不能满足我国袋式除尘行业发展的需要。建议投资开发和应用去除PM2.5超细粒子专用的过滤材料,以及耐高温、耐腐蚀,具有优越过滤性能的改性纤维和滤料。

我国滤料用有机纤维从无到有已经有了较大的发展,但生产工艺、生产规模和产品的稳定性、纤维的均匀性还有差距;高温有机纤维的改性基本还没有涉及。建议有实力和技术能力的企业加强这方面的研究工作。

PTFE滤料从理化性质来说是最优的滤料,纯PTFE滤料除了过滤性能和可纺性能稍差外,几乎所有的性能都优于其他滤料,使用寿命可达6~7年,甚至更长。以前PTFE滤料之所以较少被选用,是因为其价格特别昂贵。随着PTFE滤料的国产化程度越来越高,并解决了PTFE滤料生产过程中的静电、过滤性能和纤维强度等问题,近年来在应用方面已取得突破。但各种性能指标与国外产品相比还有差距,生产工艺和生产装备还需要继续完善,要不断总结PTFE滤料在垃圾焚烧炉尾气净化、水泥行业和电力行业应用的经验,提高PTFE纤维和滤料的综合性能。

国产玻纤滤料与国外产品相比,仍然有差距。玻纤滤料最大缺点是不抗折不耐磨,但玻纤的抗拉强度高、价廉、耐高温和耐化学腐蚀性能是许多纤维产品无可替代的。近年来国内一些玻纤企业采用各种表面处理方式,弥补和改善了玻纤滤料的性能。改性玻纤和玄武岩纤维的生产工艺和大规模生产控制,仍然需要投入人力和物力开发研究。

为提高PM2.5微细粒子的捕集效果,防止粉尘进入滤料深层,采用海岛纤维、超细纤维作迎尘面层的梯度滤料,同样具有表面过滤和利于清灰的作用,既可得到高效净化效果,又具有不会与面层分离、脱落的表面,是捕集微细粉尘的较好的结构方式,使表面过滤更加高效、可靠,并可降低阻力。

复合滤料是具有我国特色的过滤材料。开发各种复合滤料的目的基于两个方面:一是考虑烟气温度;二是减少国内对进口纤维的依赖和涨价风险。这些滤料主要用于烟气温度波动较大、超高温以及其它特殊场合。复合技术的创造性在于显著提高了滤料的耐温性能,并使滤料耐腐蚀、抗氧化性和强度等综合性能显著提高,同时降低了成本。

以上这些滤料的开发应用,旨在解决高端滤料的国产化,这些高端滤料的开发研究和应用需要有较大的投入,迫切需要得到国家的支持。

6.3 袋式除尘器配件、自动控制投资分析及建议

袋式除尘器配件的重点主要是大口径脉冲阀、打造国产品牌、推广应用非膜片脉冲阀和袋式除尘器自动控制系统。

脉冲阀在我国发展迅速,产量也大。但与国外的产品相比,膜片使用寿命还有差距,是我国袋式除尘器配件厂家在今后要重点解决的问题。

袋式除尘器的自动控制已经普遍采用PLC机,DCS控制系统和工控机(IPC)也已经进入这一领域。自控系统的功能更为齐全:对清灰进行程控;自动监测除尘设备和系统的温度、压差、流量参数、超限报警;对脉冲喷吹装置、阀门切换、卸灰阀等有关设备和部件的工况进行监测、故障报警;对清灰参数(周期、持续时间等)进行显示;对各控制参数的调节更加方便。大型袋式除尘器的自动控制系统仍是以PLC或工控机为核心,完善智能化、网络化控制。随着自动化技术和网络技术的飞速发展,应用什么系统不是最重要的,最重要的是需要软件编程人员和除尘工艺专家共同努力,开发出各种工况条件如电炉、高炉煤气、铝电解槽、电站锅炉、水泥回转窑、垃圾焚烧等除尘工艺的应用软件,使袋式除尘器的控制系统成为专家系统。

展望未来,袋式除尘行业涉及到的服务领域将备受关注,传统的水泥、钢铁、电力和新兴的垃圾焚烧行业仍然是袋式除尘技术服务的主要市场,垃圾焚烧行业是投资增速最快的行业。

2012年是袋式除尘行业发展非常困难的一年,2013年将是充满期待的一年,袋式除尘委员会在中国环境保护产业协会领导下,将按照国家产业调整、振兴规划和国家扶持政策,积极组织和引导袋式除尘委员会全体会员单位加速技术升级,努力创新,实施以质取胜和市场多元化战略,积极开拓国内外新兴市场,确保产业的健康发展。

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