脈沖布袋收塵器技術向大型化發(fā)展及濾料材質結構選擇
1、袋式除塵主機技術
脈沖布袋收塵器最早應用于18世紀80年代。1881年德國實現了機械振動清灰袋式除塵器的商業(yè)化生產，是Betn工廠的專利產品；1930年開始出現反吹氣流清灰方式。1954年H.J.Hersey發(fā)明了逆噴吹氣環(huán)清灰技術，使得袋式除塵器實現了除塵和清灰的連續(xù)操作，處理量提高數倍；1957年T.VReinauer發(fā)明了脈沖型袋式除塵器，不僅實現了操作和清灰連續(xù)，濾袋室的壓力損失更趨于穩(wěn)定，處理氣量進一步增大，而且內部無運動部件，濾布壽命更長且結構簡單。20世紀70年代以后，袋式除塵器技術向大型化發(fā)展。美、日及歐洲等國家和地區(qū)，相繼開發(fā)了大型袋式除塵器應用于燃煤電站鍋爐、干法水泥口轉窯窯尾和電爐除塵。
我國的袋式除塵技術起步于上世紀六七十年代，至今也有五十幾年的歷史。50年代初期主要從前蘇聯(lián)整機引進袋式除塵器；60至70年代我國有少數幾個設計研究單位引進、仿照國外技術生產袋式除塵器；70年代后期出現少數袋式除塵器生產廠家。80年代起，我國開發(fā)、研制、生產了大型反吹風布袋除塵器、分室反吹風袋式除塵器和長袋低壓脈沖袋式除塵器。但是，在使用過程中因為清灰不利等原因并未取得較好的效果，袋式除塵器的發(fā)展出現“停滯”階段。90年代至今，是我國袋式除塵技術的迅速發(fā)展期，濾料技術迅速發(fā)展、清灰控制技術不斷完善，袋式除塵器應用飛速增加。隨著大型脈沖噴吹袋式除塵器的研制成功，袋式除塵器也向大型化發(fā)展。尤其是進入21世紀以來，隨著國家環(huán)保標準提高，在工業(yè)進步及科學技術進步的推動下，袋式除塵器整機技術和過濾技術特別是高溫濾料技術均獲得高速發(fā)展，不少產品還實現了批量出口，并呈逐漸加大趨勢。2006年，中國己成為全球袋式除塵器及濾袋市場增加最快的地區(qū)，袋式除塵器及濾袋使用量己連續(xù)5年以20%以上的速度高速增長。目前，中國袋式除塵器整機臺數及濾袋年使用數量僅次于美國和歐洲，有發(fā)展成為全球最大市場的趨勢。
2、濾料技術
(1)濾料材質
20世紀50年代以前，我國濾料材質選用以天然纖維、羊毛和棉花等為主。70年代以后，無機纖維和合成纖維逐漸發(fā)展。玻璃纖維是應用最為廣泛的無機纖維，具有耐高溫、抗拉強度大、價格低等優(yōu)點，但抗彎性差、不耐磨、不能處理含HF氣體的煙塵，因而在使用上也有一定的局限性。合成纖維具有強度高，耐腐蝕性好，耐溫性及耐磨性等優(yōu)點。目前常用的合成纖維主要有：美塔斯(metamax)，P84(聚酞亞胺)、PPS(聚苯硫醚)、PTFE(聚四氟乙烯)、芳綸纖維、芳礬綸纖維(PSA)等。
濾料由原來的單一材質發(fā)展為混合材質、復合材質以及纖維涂層。纖維尺度由原來混合尺度發(fā)展為單一尺度、不同尺度；纖維形狀由原來的圓柱形發(fā)展為橢圓形、多葉形；超細纖維、雙組分纖維的出現使得濾料材質的選用更為廣泛。
(2)濾料結構
20世紀70年代以前，濾料全部采用機織布。機織濾料在對空氣進行過濾時，顆粒容易穿透，所以在濾塵初期和清灰后捕集效率較低，且透氣性差，阻力較大，含塵量也小。20世紀70年代，出現了起絨機織布。濾塵效果優(yōu)于機織布過濾材料，對大顆粒和纖維性粉塵具有較高的過濾效率，如208滌綸絨布。但該濾料在濾塵初期和濾布清灰后粉塵層被破壞時，捕集效率會顯著下降。70年代末，開發(fā)出了729聚醋機織濾料，具有高強低伸、集塵清灰性能好和使用壽命長等特點。但是，該濾料捻度較小，易破損。
從改革開發(fā)到80年代末，出現了針刺氈，并得到廣泛應用。針刺氈具有三維結構、過濾效率高、表面光滑平整易于清灰等優(yōu)點。20世紀90年代初，我國開發(fā)出了聚四氟乙烯微孔覆膜濾料，在過濾風速、處理風量、壓力損失、濾袋壽命及節(jié)約能源等方面都優(yōu)于其他針刺氈濾料。
近幾年，出現了梯度濾料。梯度濾料有表層超細纖維層、細纖維層、基布、粗纖維層4層構成，前窄后寬的梯形結構使得濾料具有高效、低阻的特點。
(3)濾料過濾方式
濾料過濾方式隨著濾料結構的發(fā)展而發(fā)展，由深層過濾發(fā)展為表面過濾、表層過濾。常規(guī)針刺氈多為深層過濾材料，一般為機織基布與纖維網復合針刺而成的復合濾料。常規(guī)濾料形成粉塵層后具有較高的除塵效率，但粉塵粒子常浸入濾料的內部，細微粒易于堵塞濾料的孔眼使壓力損失增加，粉塵殘留率較高，清灰較為頻繁。
覆膜濾料一般為表面過濾。薄膜微孔孔隙與煙氣粉塵粒徑相當，主要優(yōu)點在于捕集效率較高，清灰效果較好。因此，膜的質量和覆膜技術決定了濾料的性能及使用壽命。
脈沖單機除塵器表層過濾材料多采用梯度纖維層結構，對傳統(tǒng)針刺氈引入表面超細纖維層，產生表層過濾效果，把傳統(tǒng)針刺氈“表層+深層”過濾方式轉變?yōu)樘荻柔槾虤?ldquo;表層”過濾。濾層功能分別為：表層過濾，基層強度，底層抗磨損。梯度結構使濾料內層不易集塵，保持濾料長期運行而阻力上升變化速度緩慢，清灰效果也較好。
(4)濾料后處理技術
后處理可以改善濾料物理化學性能，為更好地適應工況要求，延長濾料使用壽命，后處理技術也隨之發(fā)展。
20世紀70年代，在機織布表面進行起絨處理，提高機織布過濾性能。隨后針對煙塵特性，進行防靜電、防水防油處理；使粉塵具有良好的剝落性，提高清灰性能；為增加濾料的潤滑性和減少因為撓曲造成的損傷，采用化學劑處理(針對玻纖主要采用硅酮處理)。
80年代末期，隨著國家環(huán)保局確定的重大科研攻關項目—“袋除塵技術研究”的推動下，濾料逐漸應用到高溫領域。為提高針刺氈濾料性能，減小應力對濾料的影響，提高濾料強度，在燒毛、軋光的基礎上采用了熱定型處理；為防止潮解性粉塵、酸性氣體結露對濾袋造成的“糊袋”，采用預涂層。20世紀90年代后，以脈沖噴吹類強力清灰逐漸成為首選設備，對濾料耐溫、耐腐蝕性能、過濾性能及強度等提出更高要求，PTFE覆膜、涂層開始應用；化學劑處理(綜合采用硅酮和PTFE樹脂、石墨等)，提高濾料的耐溫、耐腐蝕性能，減小摩擦。
CD系列長袋低壓脈沖清灰袋式除塵器的發(fā)展，使得袋式除塵技術具有占地面積少、濾袋長(6m甚至8m)、設備阻力小等特點，采用軋光、覆膜、化學劑綜合處理加強濾袋耐高溫、耐腐蝕、高強低伸、耐磨性。
近幾年，脈沖單機收塵器趨于大型化，袋式除塵器同時完成收集產品和控制外排兩種任務，如(水泥磨機)，采用多種后處理技術結合，包括軋光、涂層及化學劑等處理使得濾料更具耐溫、耐磨、耐腐蝕性。此外，覆膜處理濾料逐漸被應用于袋式除塵器的新領域—垃圾焚燒煙氣凈化。為提高了濾料耐溫、耐水性和耐溶劑性，對濾料用纖維或濾料采用整體PTFE乳液浸漬處理也在被廣泛應用。
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