(中國環(huán)境保護產業(yè)協會袋式除塵委員會,北京 100037)
我國袋式除塵行業(yè)2011年發(fā)展綜述
(中國環(huán)境保護產業(yè)協會袋式除塵委員會,北京 100037)
綜述了2011 年我國袋式除塵行業(yè)的發(fā)展概況;介紹了袋式除塵行業(yè)的生產經營狀況、技術進展情況以及主要企業(yè)的經營和發(fā)展情況;詳細分析了袋式除塵技術在各行業(yè)的應用前景;對袋式除塵行業(yè)在發(fā)展中存在的主要問題提出了對策和建議,并對行業(yè)的發(fā)展進行了展望。
袋式除塵;行業(yè)發(fā)展;對策建議
2011年,中國環(huán)境保護產業(yè)協會提出《關于“十二五”期間環(huán)保產業(yè)發(fā)展的意見》,明確了袋式除塵行業(yè)“進一步開發(fā)和拓展袋式除塵器的應用領域,提高袋式除塵器在不同應用領域運行和維護的技術水平;利用計算機模擬設計開發(fā)低阻、高效、合理氣流分布、安全性能高和快裝化大型主機設備;開發(fā)小于PM10和研究PM2.5超細粉塵去除技術。重點實現高強度及耐高溫、耐高濕、耐腐蝕纖維的國產化,支持國產聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺(P84)、聚苯硫醚(PPS)、芳綸纖維的工業(yè)化生產和應用;推廣國產高效、低阻、長壽命濾料的生產和應用,提高改性玻纖和復合濾料的技術性能,提升濾袋縫制技術水平,研究失效濾袋的回收和綜合利用技術。研究開發(fā)高效清灰技術、大口徑脈沖閥、無膜片高壓低能耗脈沖閥,推廣袋式除塵器智能化控制系統”。
2011年,我國開始征收環(huán)境保護稅以緩解環(huán)境壓力。環(huán)境稅除了能改善生態(tài)環(huán)境,有利于完成節(jié)能減排任務外,完善環(huán)境稅還非常有益于中國的稅制建設。這是繼“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案獲得國務院審議并原則同意后,節(jié)能環(huán)保行業(yè)再次傳來的好消息。第七屆環(huán)保大會于2011年12月20日召開,國務院下發(fā)了《國務院關于印發(fā)國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃的通知》?!秶噎h(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》指出:到2015年,主要污染物排放總量顯著減少;2012年在京津冀、長三角和珠三角等區(qū)域開展臭氧、細顆粒物(PM2.5)等污染物監(jiān)測,開展區(qū)域聯合執(zhí)法檢查;到2013年,上述區(qū)域復合型大氣污染得到控制,所有城市空氣環(huán)境質量達到或好于國家二級標準,酸雨、灰霾和光化學煙霧污染明顯減少。其中,針對節(jié)能環(huán)保企業(yè)稅收減免、提高產業(yè)集中度等內容是規(guī)劃亮點。2011年新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223),提出了從2012年1月1日起對新建、改建和擴建鍋爐機組執(zhí)行30mg/Nm3煙塵排放限值。新建火電廠采用袋式除塵器的比例日益增多,尤其是新建的大型火電廠袋式除塵器的使用比例有所提高。
2011年起城市生活垃圾焚燒廠又在全國各地大量建設,但對二英排放從嚴控制,生活垃圾焚燒發(fā)電廠的設計和建設必須滿足《生活垃圾焚燒處理工程技術規(guī)范》(CJJ90)、《生活垃圾焚燒處理工程項目建設標準》?!渡罾贌廴究刂茦藴省罚℅B18485)已經修訂報批,各地方標準要求更高,“煙氣凈化系統必須設置袋式除塵器,去除焚燒煙氣中的粉塵污染物,酸性污染物,包括氯化氫、氟化氫、硫氧化物、氮氧化物等,應選用干法、半干法、濕法或其組合處理工藝對其進行去除”已經成為尾氣凈化處理系統的硬性規(guī)定。為袋式除塵主機、濾料在垃圾焚燒行業(yè)的應用創(chuàng)造了條件,為袋式除塵行業(yè)提供了更大的發(fā)展空間。
我國環(huán)保產業(yè)保持年均增長15%以上的快速發(fā)展態(tài)勢。據國家環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院的《國家“十二五”環(huán)保產業(yè)預測及其政策分析》報告初步估算,“十二五”期間環(huán)保投資需求約為3.1萬億元,即年均環(huán)保投資達到6200億元左右,“十二五”期間環(huán)保產業(yè)產值將達到4.92萬億元,在未來一段時期內,我國的環(huán)保產業(yè)仍將保持年均15%~20%的增長速度,我國將成為世界最大的環(huán)保產業(yè)市場之一。
展望2012年,我國環(huán)保行業(yè)的投資將進一步加大。按照國際經驗,在經濟高速增長時期,我國只有不斷加大環(huán)保投資,使環(huán)保產業(yè)達到GDP的3.0%,才能有效地控制污染,使環(huán)境保護與經濟發(fā)展相適應。因此,2012年袋式除塵行業(yè)的發(fā)展速度必將持續(xù)。以水泥行業(yè)為例,《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》已經發(fā)布,明確“建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,應對氣候變化,迫切需要水泥工業(yè)加快轉變發(fā)展方式,大力推進節(jié)能減排,發(fā)展循環(huán)經濟……嚴格控制粉塵排放,推廣使用袋式除塵器”; 工信部《關于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導意見》要求,“十二五”末,全國水泥顆粒物排放在2009年基礎上再降低50%,明確2011—2015年現有水泥窯電除塵器改為袋式除塵器(低壓脈沖除塵器)。這無疑為今后幾年袋式除塵器在水泥行業(yè)的推廣和應用奠定了良好基礎。
綜上所述,國家產業(yè)和環(huán)保政策必將積極推進袋式除塵技術和產業(yè)的發(fā)展,袋式除塵技術將在未來十年里得到更加廣泛的應用。
2011年是我國環(huán)保行業(yè)蓬勃發(fā)展的一年,也是袋式除塵行業(yè)持續(xù)發(fā)展的一年,主要取決于新興行業(yè)發(fā)展帶來的機遇,在一定程度上凸顯了袋式除塵行業(yè)的地位。
1.2.1 袋式除塵行業(yè)經營狀況
根據2011年度袋式除塵注冊的會員單位報送的產業(yè)統計數據,全行業(yè)總產值為165.91億元,利潤18.51億元,利潤率11.16%??偖a值增加17.78億元,利潤率比2010年降低0.22百分點,主要是原材料漲價帶來的影響。出口銷售額較2010年有增長,達到3.47億美元,比2010年增加0.89億美元。出口途徑主要還是隨各行業(yè)工藝設備和生產線工程總包配套。2011年度國產濾料的出口有所提高,這是非??上驳摹?/p>
主機生產企業(yè)和工程總包產值119.72億元,利潤11.56億元,利潤率9.66%,產值比2010年增加了12.83億元,利潤減少了0.80億元,利潤率降低了1.90百分點。主機生產企業(yè)科林環(huán)保、合肥水泥院、浙江菲達、浙江潔達、潔華控股公司等主機廠的出口都有一定的增長。
纖維、濾料生產企業(yè)和配件產值為46.19億元,比2009年增加4.95億元,增加12.00%。利潤6.95億元,利潤率15.05%,比2010年增加了2.46億元。利潤增幅較大的是幾家纖維企業(yè)。上海凌橋、煙臺氨綸、三維絲和得陽新材的纖維和濾料出口增加較大。去年日本地震直接影響國內PPS纖維的供應,對濾料生產企業(yè)的影響很大。
截至2011年12月底,袋式除塵委員會登記從事袋式除塵行業(yè)的企業(yè)共有317家(比2010年增加了2家),其中生產企業(yè)263家,從業(yè)人數35,378人。
1.2.2 行業(yè)成本及盈利能力
據調查統計,2011年下半年,行業(yè)中的大多數企業(yè)都面臨資金緊張、貨款回籠困難的問題,導致不少企業(yè)有單不敢接。受影響最大的是具有一定規(guī)模的濾料企業(yè),由于上游原材料漲價,貨源緊張,下游的服務行業(yè)效益不好,價格不高,且回款困難,“兩頭受壓”,直接影響了經濟效益。這是企業(yè)從來沒有遇到過的困難,很多企業(yè)都感到了前所未有的壓力。從行業(yè)看,國家收緊銀根,對行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展影響很大,尤其對一些急需技術改造、產品結構轉型的企業(yè)來說,困難更大。幾家上市公司在資金方面情況相對要好很多,因此應鼓勵有實力的企業(yè)上市融資,走資本市場道路,也鼓勵上市企業(yè)并購重組,提高企業(yè)的集中度。
2011年效益比較好的袋式除塵企業(yè),均是具有自主研發(fā)技術和工程總成能力的袋式除塵生產廠家和公司。例如:為國內外大型新型干法水泥窯尾、窯頭配套的袋式除塵生產企業(yè)(含主機、濾料);為垃圾焚燒行業(yè)配套生產的企業(yè)(含主機、濾料);為電站鍋爐煙氣除塵和高爐煤氣除塵配套的企業(yè);能夠生產、取代進口的高端過濾材料生產企業(yè);以工程設計轉為工程總承包,提供一條龍服務的企業(yè)。這些企業(yè)的研發(fā)能力強,擁有自主知識產權的專有技術。還有些效益較好的企業(yè),多是在業(yè)內知名度高的企業(yè),或是產品質量好、管理優(yōu)秀的企業(yè)。
2011年袋式除塵行業(yè)中幾家上市公司利用募集資金,擴大產能,提高裝備水平進展都很快:如科林環(huán)保擴建的40萬平米袋除塵生產車間基本建成,配備了技術水平最先進的裝備,部分已經投入生產,產能將進一步顯現;盛運機械的生產車間已經通過國家驗收,并已投入運行,新增垃圾焚燒廠尾氣處理產值達到1億多元;廈門三維絲公司利用上市募集資金引進的2條生產線已經投產,水刺生產線也進入調試階段;南京際華三五二一特種裝備有限公司利用上市募集資金引進的生產線也進入設備調試階段,我國高端濾料的產能將逐步釋放。除此之外,還有幾條引進的濾料生產線也進入安裝調試階段,有的已經試生產,這些生產線大多為國際一流的DILO和紐瑪格無紡針刺氈濾料生產線??梢灶A見,這些引進生產線的相繼投運,將大大提高國內濾料產品的質量,改善目前低端產品占比過大的行業(yè)狀況,提高國內濾料的國際競爭能力,當然,也會帶來高端濾料的市場競爭。
經過我國袋式除塵工作者數十年的研究和努力,袋式除塵技術和工程應用研究已經達到國際先進水平,尤其是我國大型水泥窯頭和窯尾袋式除塵技術、燃煤電廠鍋爐袋式除塵技術、大型高爐煤氣干法袋式除塵技術,以及垃圾焚燒尾氣凈化用袋式除塵技術都能達到國際先進水平,同時袋式除塵技術的主機、濾料、自動控制的技術水平都得到了長足發(fā)展,耐高溫、耐腐蝕特種纖維的研究、開發(fā)、生產等方面均有所突破,高端纖維的國產化將帶動國產高端濾料的發(fā)展。
裝備、濾料和配件制造方面,目前行業(yè)市場競爭主體比較分散,制造工藝和水平參差不齊,企業(yè)之間差異較大,行業(yè)內骨干企業(yè)的裝備已經達到了國際先進水平,并逐步參與到國際市場的競爭中,出口金額逐年增長。
1.3.1 袋式除塵技術是節(jié)能減排的主力軍
改革開放30多年來,粗放型的經濟高速增長方式導致產生了大量的環(huán)境破壞和環(huán)境污染問題,主要污染物排放量遠遠超過環(huán)境容量,環(huán)境污染嚴重。發(fā)達國家上百年工業(yè)化過程中分階段出現的環(huán)境問題,在我國已經集中顯現,我國已進入污染事故多發(fā)期和矛盾凸顯期。2011年以來全國性的灰霾天氣出現越來越頻繁,大氣污染越來越嚴重。最近國務院印發(fā)的《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》提出將“切實解決突出環(huán)境問題”作為一項重要任務,以解決空氣污染等損害群眾健康的突出環(huán)境問題為重點,加強大氣污染等綜合治理,明顯改善環(huán)境質量,環(huán)保產業(yè)的產生和發(fā)展正順應了經濟、社會發(fā)展的需要。袋式除塵行業(yè)作為重要的減排環(huán)保產業(yè),伴隨著新興行業(yè)發(fā)展的機遇,國家節(jié)能減排環(huán)保政策的進一步趨嚴,在一定程度上凸顯了袋式除塵行業(yè)的地位,袋式除塵器在各工業(yè)領域和能源領域的應用范圍在進一步擴大。在我國的節(jié)能減排工作中,袋式除塵技術將發(fā)揮舉足輕重的作用。
1.3.2 大幅度削減煙塵和粉塵排放
在各產生粉塵或煙塵的行業(yè)中,凡采用袋式除塵技術的除塵系統,其固體顆粒物排放濃度均遠遠低于其他各種除塵技術。目前國內袋式除塵器的粉塵排放濃度普遍穩(wěn)定在30mg/Nm3以下,凈化燃煤鍋爐煙氣的袋式除塵系統大部分排塵濃度低于20mg/Nm3,凈化高爐煤氣和水煤氣的袋式除塵系統則低于10mg/Nm3,用于垃圾焚燒發(fā)電廠的袋式除塵器,更實現了排塵濃度低于5mg/Nm3的業(yè)績。
袋式除塵作為微細粒子高效捕集的手段可支持國家更加嚴格的環(huán)保標準。最近八年中,一些工業(yè)行業(yè)的大氣污染物排放標準經過兩次修訂。今年開始執(zhí)行的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223),規(guī)定新建、改建和擴建鍋爐機組煙塵排放限值為30mg/Nm3。2010年國家三部委要求垃圾焚燒廠必須嚴格控制二英排放,規(guī)定“煙氣凈化系統必須設置袋式除塵器,去除焚燒煙氣中的粉塵污染物”。水泥行業(yè)排放標準再次修訂,粉塵排放限值將改為20~30 mg/Nm3。鋼鐵行業(yè)的污染物排放標準也將頒布,其中顆粒物排放限值低于30mg/Nm3。排放限值的進一步降低,將對固體顆粒物減排起到巨大的作用。
需要指出的是,袋式除塵器實現更低的顆粒物排放并不意味提高造價,只要嚴格按照有關標準和規(guī)范設計、制造、安裝和運行,就能獲得好的效果。
1.3.3 實現對微細粒子的控制
2011年12月5日,環(huán)保部制定的《環(huán)境空氣質量標準》第二次公開征求意見結束,2012年2月29日已由國務院辦公會議審定發(fā)布。微細粒子(PM10、PM2.5)是危害人體健康和污染大氣環(huán)境的主要因素,減排PM2.5已經成為國家的環(huán)保目標。我國煤炭消費量占一次能源消費量的70%左右,是PM2.5超細粉塵污染大氣的重要因素之一。袋式除塵器對粒徑PM2.5以下的超細粒子,有較高的捕集效率。
1.3.4 高效去除有害氣體
袋式除塵器能夠高效去除有害氣體,電解鋁含氟煙氣的凈化是依靠袋式除塵器實現的。含瀝青煙氣的最有效凈化方法是粉塵吸附并以袋式除塵器分離。
試驗結果表明,在干法和半干法脫硫系統中,采用袋式除塵器可比其它除塵器提高脫硫效率約10個百分點。濾袋表面的粉塵層含有未反應完全的脫硫劑,相當于一個“反應層”的作用。若濾袋表面粉塵層厚度為2.0mm,過濾風速為1m/min,則含塵氣流通過粉塵層的時間為1.2秒,可顯著提高脫硫反應的效率。
在垃圾焚燒煙氣凈化中,袋式除塵器起著無可替代的作用,垃圾焚燒尾氣中含有多種有害氣體,袋式除塵器“反應層”的特性對垃圾焚燒煙氣凈化具有重要作用。垃圾焚燒尾氣中二英的凈化方法,是用吸附劑吸附再以袋式除塵器去除,且不會重新產生二英。
1.3.5 在多種復雜條件下實現減排
袋式除塵器對各種煙塵和粉塵都具有很好的捕集效果,不受粉塵成分及比電阻等特性的影響,對入口含塵濃度不敏感,在含塵濃度很高或很低的條件下,都能實現很低的粉塵排放。近年來袋除塵技術快速發(fā)展,在以下諸多不利條件下都能成功應用和穩(wěn)定運行:
(1)煙氣高溫。在≤280℃條件下已普遍應用。
(2)煙氣高濕。如軋鋼煙氣除塵、水泥行業(yè)原材料烘干機和聯合粉磨系統等尾氣凈化。
(3)高含塵濃度。水泥行業(yè)已將袋式除塵器做為主機設備,直接處理含塵濃度1600g/Nm3的含塵氣體,收集產品,并達標排放;還可直接處理含塵濃度3萬g/Nm3的氣體(例如倉式泵輸粉),并達標排放。
(4)高腐蝕性。例如垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化,煙氣中含HCl、HF等腐蝕性氣體和燃煤鍋爐煙氣除塵。
(5)煙氣含易燃、易爆粉塵或氣體,如高爐煤氣、炭黑生產、煤磨除塵等。
(6)高負壓或高正壓除塵系統。一些大型煤磨袋式收塵系統的負壓達到1.4萬~1.6萬Pa;大型高爐煤氣袋濾凈化系統的正壓可達0.3MPa;而某些水煤氣袋濾凈化系統的正壓更高達0.6~4.0MPa。
1.3.6 新能源開發(fā)和節(jié)能工程的重要設備
在一些新能源開發(fā)和節(jié)能工程中,袋式除塵器作為重要設備提供了有力的支撐。
我國“煤制油”的新能源開發(fā)項目,作為該工藝中煤粉的收集設備,袋式除塵器是不可缺少的。高爐煤氣余壓發(fā)電具有重大的節(jié)能價值,采用干法袋式除塵器凈化高爐煤氣比濕式凈化可增加發(fā)電量30%~40%,節(jié)水80%~90%,節(jié)省投資30%~40%,節(jié)省運行能耗70%~80%,煤氣的熱值大幅度提高,凈煤氣的含塵量更低、凈化效果更穩(wěn)定,環(huán)境經濟效益十分顯著。占我國煤炭保有資源量12.69%的褐煤,需經提質處理后方可使用,而袋式除塵器是該提質工藝中不可替代的設備。
我國袋式除塵技術最近幾年發(fā)展非常迅速,已能滿足各工業(yè)部門顆粒物控制的需求。
1.4.1 主機
目前,我國已掌握了國際上常用的各類袋式除塵技術,并形成很多不同型式、不同特點的多系列產品。袋式除塵設備迅速大型化,如用于鋼鐵、水泥、火電行業(yè)和高爐煤氣凈化的袋式除塵設備,有許多單機處理煙氣量都超過100萬m3/h,過濾面積超過2萬m2,其中火電行業(yè)的袋式除塵器單機最大處理煙氣量超過300萬m3/h,過濾面積在4萬~5萬m2以上;江蘇瑞帆為解決大高爐配套干法袋式除塵器國內自行開發(fā)的規(guī)格為DN5200mm、DN6000mm及DN6500mm大型除塵箱體,單箱體過濾面積由原來DN4000mm的600m2左右,增加到現在的1100~1650m2。保證2000m3至5500m3大型高爐袋式除塵器箱體數量不增加,有利于除塵機組的氣流分布,降低故障點、提高運行的可靠性。這種設備的大型化已不僅是簡單的規(guī)模擴大,同時也注入了新的具有自主知識產權的技術含量,在袋式除塵器的氣流分布和氣流組織、結構合理、設備制造、安裝要求和安全等方面都有了顯著進步。
1.4.2 濾料
近幾年來袋式除塵技術最顯著的進步是國產高溫纖維的研究開發(fā)。煙臺、上海和廣東幾家企業(yè)生產的芳綸纖維,產品質量與國外產品不相上下,已基本取代了美、日產品,占據了國內市場,并且批量出口。
上海凌橋等企業(yè)規(guī)?;aPTFE(聚四氟乙烯)纖維生產線,都已相繼投產,產品質量與國外公司產品的差距已經不大,出口量不斷增大;國外企業(yè)也已經在采購國產纖維,價格僅為國外產品的50%。
四川得陽特種新材料有限公司合成燃煤鍋爐煙氣凈化所需的PPS(聚苯硫醚)樹脂生產線和瑞泰科技等濾料生產線,已經達到規(guī)?;a。雖然國產PPS纖維的質量與國外產品尚有一定差距,但已經促進了PPS纖維市場供需環(huán)境的顯著改善。
濾料的加工、后處理技術也發(fā)展迅速,使濾料的性能更加優(yōu)良,能夠適應各種復雜的煙氣條件,延長濾袋的使用壽命。濾袋縫制技術和水平已同國外標準接近。
濾袋材質和加工技術的發(fā)展,加上袋式除塵技術其他方面的進步,我國袋式除塵器的濾袋使用壽命已經普遍達到了4年以上。
1.4.3 自動控制技術
我國袋式除塵技術的自動控制技術和產品的研究、開發(fā)和應用工作已歷時幾十年,自20世紀80年代中期成功地將可編程控制器(PLC)用于袋式除塵器的自動控制以來,經過20多年不斷的改進和完善,已成為袋式除塵器在各種復雜環(huán)境下安全可靠運行的重要保障。
(1)控制功能不斷完善,可適應各類袋式除塵技術擴大應用所面臨的新需求。清灰控制有定時、定壓差、流量函數控制和手動控制幾種方式,還可對設備和系統的溫度、壓力、壓差、流量、粉塵排放等參數進行監(jiān)控,對除塵器和整個系統主要部件(例如噴吹裝置、停風閥、卸灰閥、切換閥等)的工況進行監(jiān)控和故障報警。
(2)篩選了適應上述功能的先進、可靠、實用的傳感器件。
(3)接口電路和軟件程序不斷更新完善。
(4)從小型機發(fā)展到中型機,適應大型系統的自控需求。
(5)與工控機、DCS系統結合應用。
1.4.4 袋式除塵器的應用技術
我國袋式除塵器應用技術的水平有很大提高,袋式除塵器在我國各行業(yè)已經得到廣泛的應用。在鋼鐵、有色冶金、建材、化工行業(yè)的爐窯煙氣凈化中,遇到的各種復雜環(huán)境和不利因素,都被一一克服,袋式除塵技術的應用領域不斷擴大。
我國高爐煤氣袋濾凈化在世界上率先實現全干法工藝,并在大型高爐普遍推廣應用,凈煤氣含塵量低于10mg/Nm3,無論是應用的數量,還是技術成熟方面,都處于世界領先地位。
長期以來,新型干法水泥窯頭、窯尾煙氣除塵普遍采用電除塵器,近幾年新建的新型干法水泥窯則全部采用袋式除塵器,這兩年僅5000~12,000t/d規(guī)模的水泥窯生產線就有數百條,工藝線全部采用袋式除塵器,煙塵排放濃度一般都低于20mg/m3,甚至在10mg/m3以下。
袋式除塵技術在燃煤電廠鍋爐煙氣除塵方面的應用越來越多,濾袋平均使用壽命3年左右,也有的超過4年,最長的分別達到90個月和73個月。用于300MW機組的袋式除塵器已很普遍,與2×660MW機組配套的脫硫、脫硝除塵一體化的袋式除塵機組也將要投入運行。
2011年,我國袋式除塵技術的發(fā)展體現在主機、濾料、自動控制的質量和技術水平普遍提高,耐高溫、耐腐蝕特種纖維和濾料的研究、開發(fā)、生產等方面取得突破,高端纖維的國產化帶動國產高端濾料的發(fā)展。PTFE纖維、PPS纖維、聚酰亞胺纖維和芳綸纖維的國產化,使原來進口濾料占據主要市場的垃圾焚燒尾氣凈化、燃煤電廠鍋爐、水泥窯尾、窯頭、鋼鐵等行業(yè)的袋式除塵器使用國產濾料比例越來越高,高端濾料的國產化率顯著提高。上海凌橋等廠家的PTFE纖維、四川得陽新材、江蘇瑞泰的PPS纖維、煙臺泰和新材和上海圣歐等公司生產的芳綸1313纖維都已大批量生產,生產能力已完全能滿足國內市場需求,有些纖維產品的質量已達到國際品牌的水平。上海袋式除塵配件有限公司生產的3/4寸~16寸電磁脈沖閥和各類脈沖控制儀等產品繼續(xù)保持良好的市場占有率,其產品研發(fā)、測試、生產及技術服務完全達到國際水準,穩(wěn)定性、性價比及人性化的服務已得到業(yè)界的一致認可。上海尚泰環(huán)保配件有限公司自行研發(fā)具有自主知識產權的STF系列滑動閥片式脈沖閥,在實際工況中應用取得很好使用效果,已批量生產,并參與國際市場的競爭。聚酰亞胺(P84)纖維的國產化也取得一定的進展,2011年已小量試產和工業(yè)化試用。自主開發(fā)的玄武巖和玻纖改性纖維都取得較大發(fā)展。袋式除塵器對于煙氣的高溫、高濕、高濃度以及微細粉塵、吸濕性粉塵、磨琢性粉塵、易燃易爆粉塵有了更強的適應性,在加強清灰、提高效率、降低消耗、減少故障、方便維修方面達到了更高的水平。
袋式除塵技術開發(fā)和創(chuàng)新具體表現在以下幾個方面:
(1)袋式除塵器設備結構大型化(如處理煙氣量200萬m3/h以上),適應大型燃煤鍋爐機組和鋼鐵、水泥爐窯的煙氣凈化。
(2)低阻、高效袋式除塵器結構的創(chuàng)新,適應國家節(jié)能減排的要求。
(3)以強力清灰為特征的脈沖技術升級,可滿足長濾袋(7~8m以上)清灰要求。
(4)開發(fā)出氣流分布技術和計算機數字模擬技術,滿足大型袋式除塵器合理氣流分布,延長濾袋使用壽命的要求。
(5)特殊濾料中PPS、PTFE、聚酰亞胺和芳綸國產纖維的開發(fā),可滿足電廠、鋼廠、水泥廠和垃圾焚燒煙氣凈化的復雜工況對濾料的要求。
(6)脫酸加除塵的復合式袋式除塵器的研發(fā)和應用,滿足了干法脫酸除塵工藝的需求。
(7)脈沖閥性能和質量的技術升級,適應袋式除塵器高強度清灰和穩(wěn)定運行的要求。
(8)PLC、DCS控制技術升級和模塊化產品,可分別滿足大型和中、小型除塵系統的控制要求。
中國環(huán)境保護產業(yè)協會袋式除塵委員會的成員單位絕大部分是民營企業(yè),對民營企業(yè)的發(fā)展來說,就是要不斷創(chuàng)新,尋找新的領地??屏汁h(huán)保、安徽盛運和三維絲成功地在A股完成上市融資,實現走出去的戰(zhàn)略, 發(fā)展中國家將是中國企業(yè)最先進軍的目標。在實施走出去的戰(zhàn)略中,資金的供給相當重要,因此,擴大投融資渠道,參與資本運作將成為眾多袋式除塵企業(yè)未來發(fā)展的重點方向,技術創(chuàng)新也成為這些企業(yè)需面臨的的頭等大事。
設備制造機械化水平顯著提高:花板袋孔的加工較多采用數控激光切割,精度高、進度快、周邊光滑無毛刺;半自動下料、自動或半自動焊接被普遍應用;幾乎所有的濾袋框架生產都已采用半自動焊接機,大大提高了焊點的牢度、框架表面光滑程度和加工精度。此外,濾袋框架的防腐水平也有很大進步,電噴涂有機硅工藝被普遍采用,用于燃煤鍋爐煙氣凈化的壽命得以延長。用于垃圾焚燒煙氣的濾袋框架,采用不銹鋼制作的也不鮮見。在檢查整機的焊接質量方面,以及檢查濾袋的安裝質量方面,現在也常見熒光粉檢漏的方法,比通過煤油和人工方式的傳統方法更加準確、可靠而快速。
我國袋式除塵器設計和制造技術更加成熟的結果之一是,出口設備逐年增加。用于水泥、鋼鐵、垃圾焚燒等行業(yè)的除塵器出口到多個國家。袋式除塵設備出口意味著設計、制造、安裝、防腐、包裝等各個環(huán)節(jié),以及配套件的選購,都執(zhí)行更加嚴格的標準,許多情況下執(zhí)行的都是發(fā)達國家的標準。
袋式除塵器的粉塵排放濃度已普遍在30mg/Nm3以下,低于20mg/Nm3和10mg/Nm3排放限值的設備不可勝數,向環(huán)境敏感地區(qū)和國外提供的設備甚至達到更高要求,也為國家制訂更加嚴格的環(huán)保法規(guī)提供了有力的技術支撐??傮w來看,袋式除塵設備的系統阻力大幅度降低,除某些場合和少數類型的設備外,通常袋式除塵器的設備阻力都控制在1200Pa以下,阻力低于1000Pa的設備也屢見不鮮。濾袋使用壽命曾是令人心存疑慮的因素之一,隨著濾袋壽命的不斷延長,有這種疑慮的人越來越輕。有人擔心袋式除塵器維護檢修頻繁,但許多“電改袋”的結果表明,操作和維修人員普遍感覺工作量減輕,定員可以減少;這得益于設備和配件質量的提高,以及自控系統的進步、應用技術的提高。
我國自行研制合成的聚苯硫醚(PPS)纖維已經獲得成功,已有數家廠商批量生產,在燃煤電廠鍋爐煙氣凈化中的應用取得了很好的效果,結束了我國PPS纖維完全依靠進口的局面。
近年來,我國又研制出軼綸(聚酰亞胺)纖維,并建設了生產線,產品達到設計產量,其性能指標基本達到國外產品水平。研發(fā)企業(yè)還建立了生產基地,具備了從聚酰亞胺合成到最終制品的全線規(guī)模化生產能力,產品也已在除塵器上進行工業(yè)化試用。
我國的PTFE纖維性能和產品質量進一步提高,應用越來越廣泛。包括垃圾焚燒煙氣凈化的許多領域,已成功應用了國產的純PTFE針刺氈,濾袋壽命顯著延長。由于性能指標和質量的提高;芳綸1313纖維基本上占據了國內市場。
有數家企業(yè)研制玄武巖纖維及濾料,玄武巖纖維的開發(fā)成功,為高溫濾袋提供了新的性能優(yōu)越的材料,目前制成的玄武巖纖維膨體覆膜濾料,部分或全部采用膨體紗織造,經過PTFE溶液浸漬處理,然后通過熱軋使表面復合聚四氟乙烯薄膜。
超細玻纖的生產技術和性能也有了一定的進步;采用玻纖池窯拉絲的生產工藝、專用的浸潤劑、三段分區(qū)采信號同步控制的漏板溫控技術,生產出的連續(xù)纖維直徑≤5μm,達到世界先進水平。其耐溫范圍為280℃以上,耐酸、堿腐蝕性強,在160℃~ 250℃區(qū)間內強度增加,幾乎不變形。
超細面層針刺氈或梯度結構針刺氈的用量增加,該種濾料具有表面過濾作用,也有利于清灰,成為表面過濾材料的一種,與覆膜濾料相比,其面層更加牢固。
國產PTFE的成膜和覆膜技術有了很大提高,不少廠商擁有了熱熔覆膜的工藝和裝備,覆膜濾料的質量更加接近國外先進產品。值得一提的是,對覆膜濾料優(yōu)點和缺點的認識更加清楚,選用更趨于理性,更多遵循“揚長避短”的原則進行。
兩種或更多種纖維混合制成的針刺氈品種增加,應用到包括高爐煤氣在內的多個行業(yè)。這種組成可使不同纖維發(fā)揮其優(yōu)點,彌補各自的不足,從而提高濾料的性能。
個別企業(yè)正在開發(fā)納米催化劑氣流成網技術,制成載有催化劑的復合針刺氈濾料,兼具過濾和催化裂解功能,用以分解二英等有機廢氣。
數家廠商已擁有世界一流的針刺氈和水刺氈生產線,水刺工藝是利用極細高壓水柱的正、反向作用,使纖維互相鉤合而成型,水刺氈幾乎沒有針孔,濾料表面平整光潔,有利于實現表面過濾,降低排放濃度。水刺工藝可避免對纖維的機械損傷,有利于提高產品強度,延長壽命,并可減少纖維用量,有利于降低濾料成本。
濾袋普遍采用三針機縫制,多家企業(yè)裝備了自動縫制生產線,擁有熱熔合設備的廠家也不在少數。越來越多的企業(yè)學習發(fā)達國家的先進縫袋工藝,貫穿于從下料到縫制直至檢驗、包裝的整個生產過程,濾袋質量全面提高。
“滑動閥片脈沖閥”的新型脈沖閥采用金屬和高分子材料制成的滑動閥片代替了傳統的橡膠膜片,閥片(板)中心設有聯結軸,與設在閥蓋上的直線軸承滑動配合,閥片(板)周邊設有導向滾珠,使閥片(板)的運動平穩(wěn),對于口徑較大而具有兩個膜片的產品,其控制膜片也采用滑動閥片的結構。該閥既能垂直安裝,也能水平安裝。這種脈沖閥是具有完全的自主知識產權的產品,已獲得國家專利并通過技術鑒定和產品鑒定。試驗室試驗和現場應用都證明,除了使用壽命長和工作可靠之外,其開度大于膜片閥,因而噴吹強度提高。該閥還具有體積較小的優(yōu)點,4英寸閥的安裝尺寸與3英寸膜片閥相同。此外,我國還研制成14英寸和16英寸的超大型脈沖閥,在試驗臺上進行了性能檢驗,并在工程上得到應用。
為了提高脈沖閥的質量,多家廠商積極改進膜片的原料、配方和生產工藝,膜片的壽命顯著延長,在破壞性試驗臺上噴吹試驗至100萬次,膜片仍完好。同時,努力優(yōu)化加工裝備和制造工藝,鋁鑄件的制作已普遍采用壓鑄和數控機床等工裝而完成。對成品和半成品加強了質量檢驗,有的檢驗率達到100%。多年的努力得到回報,我國脈沖閥的整體性以及膜片的壽命不亞于國外產品,并已出口到多個國家。令人高興的是,原來指定采用進口脈沖閥的一些國內用戶,也開始主動采購國產脈沖閥。
經過多年努力,袋式除塵技術終于在本世紀初成功應用于燃煤電廠鍋爐煙氣凈化。袋式除塵技術在火電行業(yè)的應用平均以每年數百萬kW的速度增加,最大應用到660MW機組。此外,一大批自備電廠和工業(yè)鍋爐也應用袋式除塵技術,獲得良好效果。
目前應用的主要有以下型式的袋式除塵設備:長袋低壓脈沖袋式除塵器,以圓袋、固定管行列噴吹區(qū)別于其他型式,例如直通均流袋式除塵器;回轉噴吹脈沖袋式除塵器,以扁袋、噴吹管在回轉過程中噴吹為顯著特征;還有電袋復合除塵器的推廣應用。
用于燃煤鍋爐煙氣凈化的濾料主要是PPS針刺氈,并以PTFE浸漬。針對煤質、爐型、煙塵特性等條件的不同,有關企業(yè)推出多種結構和后處理的濾料進行嘗試,例如:PPS針刺氈覆膜;PPS纖維+P84面層并覆膜;PTFE基布+PPS面層;PPS纖維+超細PPS面層并PTFE浸漬處理等等。
為了避免投油過程中油霧對濾袋的危害,采取了預涂灰措施,對干凈的濾袋預先涂覆適量粉煤灰。為了防止鍋爐煙氣出現異常高溫時燒壞濾袋,設置緊急噴霧系統。作為輔助措施,早期曾普遍設置旁路,但存在粉塵泄漏、環(huán)境污染、閥門卡塞等問題,因而大多被廢止,新建項目已少用。
可靠而完備的自控系統是袋式除塵系統安全運行的重要保證。合理的清灰制度和噴吹順序、嚴密的溫度監(jiān)控、對主要部件和附屬設備工況的監(jiān)視、異常情況報警、與DCS等上位機通暢的信號傳輸等等,是自控系統不可或缺的內容。
袋式除塵技術在燃煤鍋爐煙氣凈化中的應用,使這一領域的除塵技術多樣化,促進了不同除塵技術互相競爭、互相補充、快速發(fā)展,推動了技術進步,加快了電廠節(jié)能減排的步伐。
本世紀初期,袋式除塵技術開始用于水泥窯尾煙氣凈化。隨后5000t/d以上規(guī)模的新型干法生產線窯尾除塵采用長袋低壓脈沖袋式除塵器,處理煙氣量≥97萬m3/h,粉塵排放濃度≤10mg/m3,設備阻力在數年中始終低于1200Pa,濾袋使用壽命超過5年,與以往的袋式除塵器相比,設備阻力降低約30%。
最近幾年中,水泥行業(yè)新建4000t/d、5000t/d、1萬t/d和1.2萬t/d規(guī)模生產線窯頭和窯尾大多采用袋式除塵器,全線采用袋式除塵器的已成設計趨勢,單機處理風量從幾十萬m3/h到幾百萬m3/h,還有很多水泥企業(yè)將在役電除塵器改造為袋式除塵器。袋式除塵技術具有粉塵排放濃度低、節(jié)水、回收熱能等優(yōu)點,有力地推動了水泥行業(yè)的節(jié)能降耗。
用于水泥窯頭和窯尾煙氣凈化袋式除塵器的技術要點有:
(1)合理進行氣流分布,避免濾袋被沖刷,降低設備阻力;
(2)選用高性能、低阻力過濾材料,包括P84針刺氈在內的濾袋已被較多采用;
(3)采用高強度清灰方式和高品質脈沖閥,以及合理而可靠的自動控制系統;
(4)智能化的清灰和卸灰控制,用以保證和穩(wěn)定袋式除塵器阻力;
(5)優(yōu)化除塵器本體設計。
袋式除塵技術的廣泛應用,有力支持了水泥行業(yè)排放標準的嚴格化,新建水泥廠粉塵排放限值為30~50mg/Nm3,現在這一標準將再次修訂,粉塵排放限值或進一步降低,很多地區(qū)對水泥行業(yè)的顆粒物排放限值已經降低至10mg/Nm3。
繼袋式除塵技術在大型高爐除塵獲得成功后,一大批高爐煤氣干法除塵系統相繼建成投產。首鋼、武鋼、太鋼、寶鋼、萊鋼、包鋼、通鋼、承鋼、韶鋼等企業(yè)通過新建或改造,已實現高爐煤氣袋濾除塵。據不完全統計,全國已有超過100座高爐采用干法袋濾除塵技術,包括2500m3、3200m3、5500m3等各種容積的大型高爐,其中最大的高爐容積為5800m3。
我國高爐煤氣干法袋濾除塵技術有以下特點:
(1)全干式:日本等國高爐煤氣袋濾除塵曾經處于世界前列,但目前仍并存濕式除塵系統,我國新建的高爐袋除塵系統則全為干式,已取消濕法系統。
(2)強力清灰:除早期建設的少數系統外,都采用以氮氣為氣源的脈沖噴吹清灰技術。這從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)多種濾料:經過長期的實踐和改進,已選擇出對高爐煤氣有良好適應性的濾料。目前采用的有單一纖維濾料,例如芳綸針刺氈;也有復合針刺氈濾料,以玻纖為主,分別混以芳綸或P84纖維。
(4)氣力輸灰與灰罐車運送:各箱體收集的粉塵通過氣力輸送集中至大灰倉,以氮氣為輸送介質。若以煤氣為介質,氣、固分離后凈煤氣返回低壓管網回收。大灰倉的粉塵以負壓吸送方式進入罐車外運。
高爐煤氣袋濾除塵的優(yōu)點有:
(1)除塵效果好,凈煤氣含塵量低于5mg/Nm3;(2)凈煤氣溫度提高,且含水量減少,使煤氣熱值增加,從而顯著提高鼓風溫度和生鐵產量;
(3)能充分回收煤氣的能量,余壓發(fā)電量提高30%~50%;
(4)杜絕了煤氣洗滌廢水的產生,避免了污水和污泥處理;與濕法相比,干法節(jié)地40%~50%,節(jié)水80%~90%,節(jié)省投資30%~40%,節(jié)省運行能耗70%~80%。
在鋼鐵生產的其他工序,袋式除塵技術的應用比例達到95%。小型和大型燒結機都有成功應用的實例,在役的電除塵器被改造為長袋低壓脈沖袋式除塵器,采用滌綸針刺氈,過濾風速1.1m/min,粉塵排放濃度≤30mg/Nm3,設備阻力≤700Pa。
生活垃圾焚燒煙氣除塵具有以下難點:
(2)煙氣含濕量高,露點溫度高。我國某些垃圾焚燒廠的煙氣含濕量最高達到60%,甚至更高。露點溫度超過140℃,極易導致除塵系統的腐蝕和堵塞。
(3)煙氣的高溫和低溫交互出現。
(4)煙塵具有較強的吸濕性。脫酸生成物主要是CaCl2和CaSO3等,屬易吸潮的物質,容易堵塞濾袋、灰斗和管道。
(5)煙塵顆粒細,密度小。這給清灰和卸灰?guī)砝щy。
(6)煙氣腐蝕性較強,對設備的防腐措施提出了較高要求。
最近10年中,袋式除塵器技術已經較好地適應了垃圾焚燒煙塵條件,成功克服了上述難點。一些系統的顆粒物排放濃度為2.3~4.0mg/Nm3,二英排放濃度為0.018~0.040ngTEQ/Nm3,設備阻力穩(wěn)定在1300~1800Pa范圍內,濾袋壽命可達3年以上。
清灰方式選擇強力類型,即脈沖噴吹清灰方式。對氣源進行嚴格的脫水除油處理。
根據煙塵特性,濾料有多種選擇。通常有PTFE、玻纖和玻纖+PTFE混紡濾料等。由于國產PTFE纖維質量提高和價格適中,最近幾年趨向于純PTFE針刺氈,濾袋壽命顯著延長。濾袋框架采用有機硅噴涂和不銹鋼(316L)制作。對箱體和管道以及附屬設備進行嚴格的保溫。加強溫度和阻力監(jiān)控,加強對除塵器重要部件的工況監(jiān)視,保證袋式除塵器正常工作。
許多企業(yè)已不滿足對袋濾除塵技術的一般的了解,多種試驗裝置的建立,是深化對袋濾除塵技術認識的途徑之一。以前僅在少數院校才有的試驗裝置,現在許多生產企業(yè)開始建設。據不完全統計,有以下類型的試驗裝置。
2.7.1 噴吹裝置試驗臺
多家主機生產企業(yè)建立了這類試驗臺。可進行:脈沖閥優(yōu)選試驗;超過8~12m長濾袋清灰效果試驗;大于4英寸脈沖閥為20條以上濾袋清灰的試驗;清灰氣流沿噴吹管和沿濾袋分布規(guī)律的試驗;脈沖閥與濾袋合理匹配的試驗等等。
2.7.2 脈沖閥性能試驗臺
該試驗臺設有標靶,并在標靶上安裝壓力傳感器和加速度傳感器,令受試脈沖閥噴吹標靶,以比較不同結構、不同尺寸脈沖閥的性能。計算機直接打印出脈沖閥的壓力波形、加速度波型和關鍵數據。該試驗臺可比較脈沖閥產品的性能,也可進行新脈沖閥的研制和試驗。
2.7.3 脈沖閥膜片破壞性試驗臺
可以同時對多個不同尺寸和結構的脈沖閥進行膜片壽命試驗。以壓縮空氣為動力,在額定壓力下脈沖噴吹,直至膜片破損,從而檢驗膜片實際使用壽命。
2.7.4 脈沖閥流量系數試驗臺
以羅茨風機為動力,在連續(xù)穩(wěn)定流條件下測試脈沖閥的流量系數??蛇M行壓力0.1MPa以下的試驗。
2.7.5 袋式除塵試驗臺
相當于袋式除塵器試驗模型,可模擬某些運行條件,進行除塵效果、設備阻力、清灰周期等參數的試驗,以確定除塵器的合理結構、主要部件等。
2.7.6 濾料動態(tài)過濾性能試驗臺
利用一定規(guī)格的試驗粉塵,在規(guī)定的過濾風速下,經一定次數的容塵、清灰,測定濾料的動態(tài)濾塵性能和濾料的殘余阻力與VDI對標接軌。
2.7.7 氣流分布試驗
按照一定比例建立縮小的除塵器模型,進行除塵器氣流分布的試驗,以獲得氣流分布裝置的合理結構、尺寸和風速。
針對袋式除塵器濾袋的兩種失效現象,推出了相應的處理技術。
2.8.1 糊袋處理
解決糊袋問題的設備是移動清灰儀及配套的現場測試設備。清灰操作在現場進行,清除濾袋表面的粉塵結塊,降低阻力,從而使濾袋恢復使用功能,并降低用戶的運行成本。
這種清灰儀的主體是裝有一個脈沖閥的小型氣罐,脈沖閥的輸出管道外面裝有圓形蓋板??諌簷C通過軟管向氣罐輸入壓縮空氣。操作時,將脈沖閥的輸出管從待清灰濾袋的上口插入,圓形蓋板將袋口蓋嚴,在脈沖閥開啟的瞬間,壓縮空氣噴入濾袋,濾袋外表面的粉塵被清落,濾袋的透氣性得以增加。逐個對濾袋進行此操作,直至全部濾袋得以清灰。
2.8.2 “灌腸”濾袋處理
利用射流氣動原理,將出現“灌腸”濾袋內部的粉塵清理出來,使其恢復工作能力,從而減少報廢的濾袋數量。這種裝置被稱為“吸灰槍”。其核心部件是一個小型的引射器,壓縮空氣入口設有球閥。吸灰槍具有吹、吸兩種型式,將引射器的出口或入口分別接至待清灰的濾袋,便可形成“吸灰”或“吹灰”兩種工作模式。
根據濾袋的尺寸和積累粉塵的情況,吸灰槍的動力強度可以調節(jié)。
綜上所述,經過袋式除塵行業(yè)幾代專家和工程技術人員的不懈努力,最近十年中國袋式除塵器的設計、制造、控制、濾料和配件技術都取得了顯著的進步,但仍然還有很多工作要做,還需要繼續(xù)努力。
隨著袋式除塵器在各行業(yè)大量推廣應用,每年更換下來各種材質的廢棄濾袋也不斷增加,有研究機構已經在分行業(yè)研究這些廢棄物的處理和回收利用;妥善處理這些廢棄物的技術是袋式除塵行業(yè)要盡快解決的問題。
袋式除塵器現已廣泛應用于冶金、有色、電力、機械、建材、化工、輕工、糧食加工等諸多行業(yè)。根據近年來的統計分析,預計到“十二五”末,我國袋式除塵器行業(yè)的總產值可達到250億元左右,各種濾料達到1億m2(見圖1)。
圖1 “十二五”期間袋式除塵器總產值預測
“十一五”期間,我國鋼鐵生產規(guī)模持續(xù)快速擴大,粗鋼產量由3.56億t增長到5.77億t,年均增長12.9%,超過我國“十一五”期間GDP年均11.2%的增速,生鐵及粗鋼產量已經穩(wěn)居世界第一。2011年我國粗鋼產量6.2億t,產能7.2億t。
為保證鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展,發(fā)改委、工信部、財政部等十部委聯合下發(fā)了《關于抑制部分行業(yè)產能過剩和重復建設引導產業(yè)健康發(fā)展的若干意見》,針對鋼鐵行業(yè)特別提出“重點支持有條件的大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展百萬千瓦火電及核電用特厚板和高壓鍋爐管、25萬千伏安以上變壓器用高磁感低鐵損取向硅鋼、高檔工模具鋼等關鍵品種。加快淘汰強度335兆帕以下熱軋帶肋鋼筋,推廣強度400兆帕及以上鋼筋,促進建筑鋼材升級換代”,這將有利于大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展。受此影響,技術含量和裝備水平較高的袋式除塵器企業(yè)將有機會參與鋼鐵行業(yè)結構調整帶來的機會,分享鋼鐵行業(yè)新增的市場需求。
“十二五”期間,在國家節(jié)能減排政策和環(huán)保產業(yè)政策的推動下,高爐煤氣干法袋式除塵設備市場將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長,進一步推廣和采用高爐煤氣干法袋式除塵系統。
2011年全國新增發(fā)電裝機容量9041萬kW,年底全國發(fā)電設備容量10.56億kW。到2012年全社會用電量將達到5.14萬億kW·h,發(fā)電總裝機容量11.4億kW左右。我國以煤炭為主的一次能源結構,決定了在今后相當長的一段時期內火力發(fā)電都將是我國電力生產的主要方式,“十二五”期間,電力裝機有望每年增加1億kW。新增燃煤電廠的快速發(fā)展給袋式除塵器行業(yè)的快速發(fā)展帶來很好機遇。
目前我國火電行業(yè)袋式除塵器的應用比例還比較低,如果按照“十二五”期間火電行業(yè)袋式除塵器應用比例達50%計(含電袋),袋式除塵器在燃煤電廠使用還有很大空間。
“十一五”期間,中國水泥產量年均增長11.9%。其中,2010年全國水泥產量達到18.8億t,根據國家發(fā)改委最近公布的數據,2011年全國水泥產量為20.6億t,同比增長16.1%;中國水泥協會預測2012年全國水泥產量達到25億t?!笆濉逼陂g,全國水泥消費量的最高值將達到24億t/a。
根據《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,“十二五”期間,隨著經濟發(fā)展方式加快轉變,國內市場對水泥總量需求將由高速增長逐步轉為平穩(wěn)增長,增速明顯趨緩,但水泥基材及制品發(fā)展加快。預測水泥年均增長3%~4%,2015年國內水泥需求量為25億t左右。企業(yè)兼并重組步伐加快,大企業(yè)快速成長。2011年熟料產量過千萬t的水泥企業(yè)有22家,合計產量5.4億t,占水泥熟料總產量的45.8% ,其中有2家產量超過1億t。前10家企業(yè)水泥產量4.7億t,占水泥總產量的25.3%(如圖2所示)。規(guī)劃明確提出“推廣高效減排技術與裝備,重點推進氮氧化物治理,削減大氣污染物排放總量”,水泥企業(yè)集中度的提高有利于袋式除塵技術的推廣應用,也保障了未來袋式除塵器在水泥行業(yè)內的發(fā)展空間。當然,只有袋式除塵行業(yè)中有實力的企業(yè)才有機會參與水泥行業(yè)的市場。
圖2 2011年度全國水泥熟料產能十強(萬t/a)
目前我國面臨較大的城市垃圾處理的壓力。根據國家環(huán)保部預測,2010年我國城市垃圾年產生量將為1.52億t,2015年和2020年將分別達到1.79億t和2.1億t。垃圾焚燒發(fā)電與其它城市垃圾處理處置方法相比具有以下獨特的優(yōu)點:減容效果好,焚燒處理可以使城市垃圾的體積減少80%~90%;消毒徹底,高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解,并能徹底殺滅病原菌,尤其是對于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等幾乎是唯一有效的處理方法;減輕或消除后續(xù)處置過程對環(huán)境的影響,可以大大降低填埋場浸出液的污染物濃度和釋放氣體中的可燃及惡臭成分;有利于實現城市垃圾的資源化,垃圾焚燒產生高溫煙氣,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉變?yōu)檎羝?,可以用來供熱或發(fā)電,處理效率高;焚燒廠占地面積小,節(jié)約大量土地資源。
國家發(fā)改委發(fā)布的《中國應對氣候變化國家方案》明確指出:鼓勵“在經濟發(fā)達、土地資源稀缺地區(qū)建設垃圾焚燒發(fā)電廠”;“大力研究開發(fā)和推廣利用先進的垃圾焚燒技術,提高國產化水平,有效降低成本,促進垃圾焚燒技術產業(yè)化發(fā)展”。
根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)第7.3條規(guī)定:生活垃圾焚燒爐除塵必須采用袋式除塵器。因此國內垃圾焚燒爐包括危險廢棄物和醫(yī)療廢棄物焚燒爐都采用袋式除塵器。根據規(guī)劃,“十二五”期間,我國東部經濟發(fā)達地區(qū)和人口密集區(qū)垃圾焚燒處理率不低于50%,中西部地區(qū)不低于25%。因此,“十二五”期間焚燒垃圾的比例將進一步提升。2011年11月,國家環(huán)保部出臺了《生活垃圾焚燒污染控制標準(征求意見稿)》,進一步嚴格垃圾發(fā)電行業(yè)的尾氣排放標準,國內標準與歐美國家的差距在縮小。隨著民眾關注度越來越高,未來垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)尾氣凈化領域將會發(fā)展為一個成熟的行業(yè),從方案設計、設備制造到施工和運營將逐漸走向專業(yè)化運作,因此為垃圾焚燒行業(yè)尾氣凈化配套的袋式除塵器主機、濾料均會有大的發(fā)展,將成為袋式除塵器需求的新增長點。
近幾年來,我國有色金屬產業(yè)迅速發(fā)展,生產和消費規(guī)模不斷擴大,目前已成為全球最大的有色金屬生產和消費國。有色金屬行業(yè)的快速發(fā)展促進了對有色金屬冶煉行業(yè)的投資,我國有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)固定資產投資額總體保持快速增長,年復合增長率達40.19%。有色金屬冶煉行業(yè)的快速發(fā)展帶動了對袋式除塵器的需求。
國務院通過的《有色金屬調整振興規(guī)劃》,提出穩(wěn)定和擴大國內市場,以控制總量、淘汰落后產能、加強技術改造、推進企業(yè)重組為重點,推動有色金屬產業(yè)結構調整和優(yōu)化升級,促進有色金屬產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體指導思想。同時提出加快技術改造,提高工藝裝備水平和產品質量,增加產品品種,降低資源和能源消耗。積極落實國家擴大內需措施,改善產品結構,增加有效供給,滿足電力、交通、建筑、機械、輕工等下游行業(yè)對有色金屬產品的需求。適應航空航天、國防軍工、高新技術等領域的需要,大力開發(fā)新產品和新材料,培育新的消費增長點,穩(wěn)定和擴大國內市場。上述措施對保障有色金屬行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展起到了有力的促進作用。我國有色金屬產業(yè)結構調整以及內需刺激政策將給袋式除塵器行業(yè)帶來新一輪的增長機遇。
目前,國內的袋式除塵行業(yè)以小型企業(yè)居多,集中度不高,不少企業(yè)在低水平上重復,彼此低價競爭,影響了產品質量的提高、技術的進步和行業(yè)的健康發(fā)展。袋式除塵行業(yè)的進一步發(fā)展,面臨著重新洗牌,企業(yè)重組聯合的局面,有實力的企業(yè)上市融資,有利于這些企業(yè)在行業(yè)內整合資源、并購重組,擴大行業(yè)集中度。
2011年,袋式除塵行業(yè)基本出現了較具品牌優(yōu)勢的企業(yè)。在這些骨干企業(yè)中,江蘇科林、天澄環(huán)保、江蘇瑞帆、上海凌橋主要服務于鋼鐵行業(yè);江蘇新中、浙江菲達、浙江潔達、福建龍凈、武漢凱迪、清華同方主要服務于電力行業(yè);合肥水泥院、天津仕名、河南中材、浙江潔華主要服務于水泥行業(yè)。這些企業(yè)年產值都在億元以上,企業(yè)規(guī)模已進入我國中型企業(yè)的范疇。其中龍凈、菲達、科林環(huán)保、三維絲、安徽盛運和際華集團已是上市公司,袋式除塵行業(yè)中還有一批企業(yè)正在成長,準備上市。
濾料、配件生產的骨干企業(yè)主要有:廈門三維絲、撫順恒益、南京三五二一、上海凌橋、上海博格、中材科技、上海大宮、上海袋式除塵配件、上海尚泰環(huán)保配件、蘇州協昌等。
我國袋式除塵行業(yè)2011年出口有所增長,中鋼天澄環(huán)保科技股份有限公司、河南中材環(huán)保有限公司、江蘇科林集團、合肥水泥研究設計院、浙江潔華控股公司、西礦環(huán)??萍加邢薰?、安徽盛運環(huán)保設備有限公司配套出口都在增長,骨干企業(yè)所創(chuàng)造的出口產值占行業(yè)80%以上。有些公司除配套出口外,還承接國外除塵總承包項目。
袋式除塵行業(yè)從絕對產值而言仍很弱小,與我國的經濟發(fā)展規(guī)模遠遠不相適應。我國鋼鐵、水泥、有色金屬產量都居世界第一,其他一些行業(yè)的產量也在全球名列前茅。這些都是工業(yè)煙塵和粉塵污染嚴重的產業(yè)。我國煙塵和工業(yè)粉塵、二氧化硫等有害氣體的排放也居世界前列,由此來看,包括袋式除塵在內的我國環(huán)保產業(yè)還有很大的發(fā)展空間,袋式除塵將起到舉足輕重的作用。
4.3.1 袋式除塵行業(yè)的發(fā)展需要國家的支持
國家前幾個五年計劃期間,曾將袋式除塵技術和電除塵技術的研究開發(fā)列入國家攻關計劃,安排了不少重點項目,對除塵技術和產業(yè)的發(fā)展起了極大的推動作用。改革開放后是袋式除塵技術大發(fā)展時期,研究開發(fā)主要是對引進技術和設備進行消化、移植,并部分創(chuàng)新,袋式除塵技術和裝備才有今天這樣的局面;當前,國家提出了更嚴格的環(huán)保要求,PM10、PM2.5、二英、汞等的控制均對袋式除塵技術提出了新要求,技術創(chuàng)新和新產業(yè)仍然需要國家在財力、稅收優(yōu)惠等方面的扶持和支持。
4.3.2 袋式除塵行業(yè)需要不斷技術創(chuàng)新,推出具有自主知識產權的技術和產品
在技術創(chuàng)新方面,鑒于企業(yè)目前的實力仍不夠強,單靠企業(yè)自己的力量難以實現預期的目標,仍然需要有關部門予以大力支持。袋式除塵行業(yè)將根據國家環(huán)保形勢和國內實際情況,組織相關高校、科研機構、企業(yè)構建團隊,加強向國家有關部門進行科研立項的工作,提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
4.3.3 進一步提高產品質量,增加競爭力,打造名牌產品,擴大國內外市場份額
目前袋式除塵行業(yè)還以小微企業(yè)居多,集中度不夠。很多企業(yè)的設備水平和管理水平較低,企業(yè)的生產規(guī)模不大和產值不高,在高端市場還沒有形成很強的競爭力,這種現象在濾料生產企業(yè)中尤為突出。繼續(xù)為袋式除塵行業(yè)的骨干企業(yè)提供技術咨詢,繼續(xù)培養(yǎng)骨干企業(yè),加大產業(yè)化的力度,促進骨干企業(yè)做大做強。支持推動行業(yè)內有條件的企業(yè)并購重組,提高產業(yè)集中度。積極打造國內、國際品牌,繼續(xù)參與國際間的技術交流和鼓勵有條件的企業(yè)走向國際市場。
4.3.4 其它
袋式除塵行業(yè)標準不完善,包括覆膜、涂膜濾料標準,兩種及兩種以上纖維的復合濾料標準。新技術和新產品不斷出現,規(guī)范和標準的現狀已經滿足不了行業(yè)的發(fā)展需求。袋式除塵器產品標準體系尚未完善,多部委、多途徑同時申報的現象突出,局面混亂,沒有做到歸口管理。針對目前這種狀況,鼓勵有條件的企業(yè)參與國家和各部委的規(guī)范、標準制定。
繼續(xù)與其它行業(yè)聯合,把本行業(yè)的先進技術和產品推向更廣闊的市場,擴大袋式除塵技術的應用領域。為進一步推進國內外袋式除塵企業(yè)與其它行業(yè)用戶間的交流與合作搭建最具實效的對話平臺,使袋式除塵企業(yè)與用戶單位更緊密地接觸交流、彼此了解、共同探討和發(fā)展袋式除塵產業(yè)。
袋式除塵器雖然能夠有效捕集微細粒子,但以往未將微細粒子的捕集作為技術發(fā)展的重點。面臨國家針對微細粒子控制標準的提高,袋式除塵技術需要進一步提高捕集效率、降低阻力和能耗。針對PM2.5超細粉塵的捕集,要研究和開發(fā)主機、超細纖維和濾料、測試及應用技術。
特別應當研究和開發(fā)垃圾焚燒尾氣處理用去除有毒有害氣體和除塵一體化系統,以及去除重金屬的技術和裝備。
鐵礦燒結機的機頭煙氣采用“ESP+CFB+BF”組合的脫硫除塵一體化處理技術,已有成功應用的實例,應擴大在燒結機頭煙氣脫硫除塵系統的應用。
袋式除塵器在降低阻力方面已經取得很大的進步,但從“節(jié)能減排”的大目標,以及今后袋式除塵器越來越廣的應用局面考慮,仍需加強研究,以進一步降低袋式除塵器的阻力和能耗。
我國耐高溫濾料纖維的開發(fā)和生產雖取得一些進展,但質量與國外產品尚有不同程度的差距,特別是聚酰亞胺、PPS和PTFE纖維,目前市場主要還是由國外企業(yè)所控制。
水煤氣行業(yè)正向高壓制氣方向發(fā)展,壓力越高,產氣率越高。國內正建設工作壓力0.6~1.0MPa的制氣系統,隨后的目標是建設壓力 3~4MPa的制氣系統。能適應這種高壓的袋式除塵技術和裝備,是亟待研究的課題。
脈沖噴吹是我國袋式除塵器目前主要的清灰方式,其主要部件是脈沖閥。但長期以來,國內大型和重要的袋式除塵項目的脈沖閥市場,還仍是被國外企業(yè)所控制。
客觀而言,我國脈沖閥的噴吹性能(即清灰性能)不亞于國外產品,某些指標甚至優(yōu)于國外產品。但我國的脈沖閥早期存在膜片壽命較短的缺點,有的零件質量(包括材質)不夠好,從而導致脈沖閥性能不穩(wěn)定。現在的脈沖閥雖然有很大進步,但與國外產品仍有差距。加上在用戶中未能建立信譽以及企業(yè)競爭力等原因,因而國產脈沖閥一直未能占領主要的市場。
2012年是“十二五”的第二年,袋式除塵行業(yè)的發(fā)展必須圍繞《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》、《中國環(huán)境保護產業(yè)“十二五”規(guī)劃意見》和解決《環(huán)保產業(yè)關鍵技術》等有關指導文件開展工作。我國的基礎工業(yè)必然有適度增長,節(jié)能減排的力度會不斷加大,加上環(huán)保產業(yè)也是國家拉動內需、加大投資力度的行業(yè),袋式除塵行業(yè)面臨著發(fā)展的大好機遇。
我國袋式除塵行業(yè)主機生產是帶動整個行業(yè)發(fā)展的龍頭,主機生產應考慮的問題是設備的大型化、滿足直接處理高濃度粉塵、降低阻力和減少鋼耗等問題。隨著我國生產規(guī)模的大型化,與工藝設備配套的袋式除塵器大型化的發(fā)展趨勢明顯,大型袋式除塵器結構必須安全合理,針對不同的服務行業(yè)和服務對象應設計不同的袋式除塵器結構,實現不同的功能。
袋式除塵器在適應高含塵濃度方面實現突破,一級除塵系統能夠直接處理含塵濃度1600g/m3的氣體,比以往提高數十倍,并達到排放標準。因此,許多物料回收系統拋棄原有的多級收塵工藝,而以一級收塵取代。例如以長袋低壓脈沖袋式除塵器的核心技術為基礎,強化其過濾、清灰和安全防爆功能,形成高濃度水泥、煤粉收集技術,已成功用于水泥磨、煤磨系統的收粉工藝,并在鋼鐵和水泥行業(yè)眾多企業(yè)推廣應用。大型袋式除塵器設計中,通過計算機模擬試驗和實驗室模型試驗手段,應用各項工程經驗,摸索積累成熟的氣流分布技術。同時,借鑒學習和消化吸收國外先進成熟的經驗,以提高袋式除塵的氣流分布技術。這些都是袋式除塵行業(yè)主機設備投資方面需要解決的問題。
行業(yè)內有實力的企業(yè)應加強開發(fā)研究去除鋼鐵、電力、水泥行業(yè)煙塵中PM2.5超細粉塵的技術與裝備,這將是袋式除塵行業(yè)2012年和未來幾年投資和發(fā)展的機會。
開發(fā)新的應用領域是主機設備企業(yè)要考慮的問題,進一步降低袋式除塵器的阻力和能耗,滿足工信部《關于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導意見》中“十二五”期間電除塵器改造成袋式除塵器的技術要求。
濾袋是袋式除塵器的核心部件,而且需要定期更換,是袋式除塵器的耗材。高端濾料的開發(fā)雖取得很大進步,但遠不能滿足我國袋式除塵行業(yè)發(fā)展的需要。建議投資開發(fā)應用能去除PM2.5超細粒子專用的過濾材料,以及耐高溫、耐腐蝕、具有優(yōu)越過濾性能的改性纖維和濾料。
我國濾料所用有機纖維從無到有已經有了較大的發(fā)展。但總的來說,除芳綸纖維的生產規(guī)模和質量穩(wěn)定性與國外區(qū)別不大外,其它如PTFE、PPS和聚酰亞胺纖維的生產工藝、生產規(guī)模和產品的穩(wěn)定性、纖維的均勻性還有差距,耐高溫有機纖維的改性基本還沒有涉及,建議有實力和技術能力的公司加強這方面的工作。
PTFE濾料從理化性質來說是最優(yōu)的濾料,純PTFE濾料除了過濾性能和可紡性能稍差外,幾乎所有的性能都優(yōu)于其他濾料,使用壽命可達6~7年,甚至更長。以前PTFE濾料之所以較少被選用,是因為價格特別昂貴。隨著PTFE濾料的國產化程度越來越高,并解決了PTFE濾料生產過程中的靜電、過濾性能和纖維強度等問題,近年來在應用方面已取得突破。但各種性能指標與國外產品比較還有差距,生產工藝和生產裝備還需要繼續(xù)完善,要不斷總結PTFE濾料在垃圾焚燒爐尾氣凈化、水泥行業(yè)和電力行業(yè)工業(yè)化應用的經驗,提高PTFE纖維和濾料的綜合性能。
國產玻纖濾料與國外產品比較,差距仍然很大。玻纖濾料的最大缺點是不抗折不耐磨,但玻纖的價廉、耐高溫和耐化學腐蝕性能是其它纖維產品無可替代的。近年來國內一些玻纖企業(yè)采用各種表面處理方式,彌補和改善了玻纖濾料的性能,但改性玻纖和玄武巖纖維的生產工藝和大規(guī)模生產控制仍然需要投入人力和物力開發(fā)研究。
為提高微細粒子的捕集效果,防止粉塵進入濾料深層,采用超細纖維作濾料迎塵面層的梯度濾料,同樣具有表面過濾和利于清灰的作用。采用超細纖維作濾料迎塵面層,既可得到高效凈化效果,又具有不會與面層分離、脫落的表面,是捕集微細粉塵的較好結構方式,使表面過濾更加高效、可靠,并降低阻力。
復合濾料是具有我國特色的過濾材料;開發(fā)各種復合濾料的目的基于兩個方面:一是考慮高煙氣溫度,二是減少國內對進口纖維的依賴和漲價風險。這些濾料主要用于煙氣溫度波動較大、超高溫以及其它特殊場合。復合技術的創(chuàng)造性在于顯著提高了濾料的耐溫性能,并使濾料耐腐蝕、抗氧化性和強度等綜合性能顯著提高,同時降低了成本。
以上這些濾料的開發(fā)應用,旨在解決高端濾料的國產化,這些高端濾料的開發(fā)和研究應用需要有較大的投入,迫切需要得到國家的支持。
袋式除塵器配件的重點主要是大口徑脈沖閥,打造國產品牌,推廣應用非膜片脈沖閥和袋式除塵器自動控制系統。
脈沖閥在我國發(fā)展迅速,產量也大。但與國外的產品相比,膜片使用壽命還有差距,是我國袋式除塵器配件廠家在今后要重點解決的問題。
袋式除塵器的自動控制已經普遍采用PLC機,DCS控制系統和工控機(IPC)也已經進入這一領域。自控系統的功能更為齊全:對清灰進行程控;自動監(jiān)測除塵設備和系統的溫度、壓差、流量參數、超限報警;對脈沖噴吹裝置、閥門切換、卸灰閥等有關設備和部件的工況進行監(jiān)測、故障報警;對清灰參數(周期、持續(xù)時間等)進行顯示;對各控制參數的調節(jié)更加方便。大型袋式除塵器的自動控制系統仍是以PLC或工控機為核心,完善智能網絡化控制。隨著自動化技術和網絡技術的飛速發(fā)展,應用什么系統不是最重要的,最重要的是需要軟件編程人員和除塵工藝專家共同努力,開發(fā)出各種工況條件如電爐、高爐煤氣、鋁電解槽、電站鍋爐、水泥回轉窯、垃圾焚燒等除塵工藝的應用軟件,使袋式除塵器的控制系統成為專家系統。
展望未來,袋式除塵行業(yè)將延續(xù)2011年的增長速度,涉及到的服務領域將備受關注,傳統的水泥、鋼鐵、火電和新興的垃圾焚燒行業(yè)仍然是袋式除塵技術服務的重點對象,垃圾焚燒行業(yè)是投資增速最快的行業(yè)。
2012年將是充滿機遇的一年,袋式除塵委員會在中國環(huán)境保護產業(yè)協會領導下,將按照國家產業(yè)調整、振興規(guī)劃和國家扶持政策,組織和引導袋式除塵委員會全體會員單位加速技術升級,努力創(chuàng)新,實施以質取勝和市場多元化戰(zhàn)略,積極開拓新興市場,確保產業(yè)的健康發(fā)展。
China Development Report on Bag Hose Precipitation Industry in 2011
(Bag Hose Precipitation Committee of CAEPI, Beijing 100037, China)
The paper summarizes the development situation on bag hose precipitation industry in 2011; presents the production and management status, technical progress, management and development of main enterprises; makes analysis on application prospect of bag hose precipitation technology in all trades and professions; puts forward the countermeasures and suggestions based on the main problems existed in the development of bag hose precipitation industry as well as makes prospect on industry development.
bag hose precipitation; industry development; countermeasures and suggestions
X324
A
1006-5377(2012)08-0013-14