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垃圾焚燒爐所用除塵布袋除塵技術(shù)分析與探究
2020/4/16 閱讀次數(shù):[955]
垃圾焚燒爐所用除塵布袋除塵技術(shù)分析與探究
      我國是人口大國,所產(chǎn)生的垃圾如不妥善處理對環(huán)境和人們生活會帶來大不便。目前主要以垃圾掩埋來處理垃圾,雖然成本低但是需要幾十年的時(shí)間垃圾才會自動FJ。于日本發(fā)達(dá)國家相比,我國大型垃圾焚燒發(fā)電站只有30多座,日本有100多座。用垃圾焚燒來發(fā)電是目前合理的處理方式,成本高,回報(bào)率低是目前阻礙垃圾焚燒的主要難題。
     隨著RM生活水平的不斷提高,城市生活垃圾的處理方式已成為新的課題。目前,生活垃圾的處理方F正由以前的填埋逐漸向焚燒方式過渡。
     采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾,可將垃圾處理并能外供能源或回收廢金屬,因此可達(dá)到垃圾處理無害化、減量化、資源化的目的。但由于垃圾在焚燒中會產(chǎn)生有害、有毒的煙塵,尤其是需要解決垃圾焚燒尾氣中的二惡英的問題,所以對焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行嚴(yán)格凈 化。在我國頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2012)特別規(guī)定:生活垃圾焚燒爐除塵裝置采用袋式除塵器。
     袋式除塵器運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便、除塵效率高、適應(yīng)性強(qiáng),因而得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),袋式除塵器運(yùn)行中出現(xiàn)的問題有一半以上與濾料有關(guān)。所以袋式除塵器性能的優(yōu)劣主要取決于濾料。QM掌握濾料性能及其選擇方法,對研究、設(shè)計(jì)和使用袋式除塵器,具有十分重要的意義。
1 垃圾焚燒發(fā)電廠袋式除塵器工作環(huán)境
1.1 垃圾焚燒煙氣處理工藝
     目前垃圾焚燒煙氣凈化處理多采用半干法,即石灰漿中和+活X炭噴入+袋式除塵器的組合工藝。
     其工藝原理為,利用Ca(OH)2吸收煙氣中的HCl、HF、SO2等酸性氣體,HCl等在反應(yīng)塔中只能保持1s左右的反應(yīng)時(shí)間,Ca(OH)2與SO2反應(yīng)生成的CaSO4固態(tài)小顆粒,進(jìn)入袋式除塵器時(shí)被濾袋從煙氣中分離出去。
在反應(yīng)器煙氣出口處加入活X炭,可吸附煙氣中的二惡英等其它有害成分。
      袋式除塵器為該凈化處理系統(tǒng)的主體設(shè)備,垃圾焚燒煙氣先進(jìn)入反應(yīng)塔,其中的酸性氣體與在塔頂中部噴入的石灰漿進(jìn)行中和反應(yīng),自反應(yīng)塔出口起始端噴入活X炭,煙氣中的重金屬與二惡英被吸附后進(jìn)入袋式除塵器。袋式除塵器將煙氣中的顆粒物、中和反應(yīng)物、活X炭以及被吸附的污染物加以捕集、凈化,凈化后的清潔煙氣自除塵器出口管道經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪外排。
1.2 垃圾焚燒尾氣中的污染物
(1)不完全燃燒產(chǎn)物
碳?xì)浠衔锶紵笾饕漠a(chǎn)物為水蒸汽及二氧化碳,可以直接排入大氣。不完全燃燒產(chǎn)物(簡稱PIC)是 燃燒B良而產(chǎn)生的副產(chǎn)品,包括一氧化碳、炭黑、烴、烯、酮、醇、YJ酸及聚合物等。一個(gè)設(shè)計(jì)良好且操作正常的焚燒爐內(nèi),不完全燃燒產(chǎn)物的生成量低,通常 不會造成空氣污染,因此設(shè)計(jì)尾氣處理系統(tǒng)時(shí),可不將其考慮在內(nèi)。
(2)粉塵
粉塵包括垃圾中的惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒產(chǎn)物等。
(3)酸性氣體
包括L化物、鹵化物(L以外的鹵素,F(xiàn)、溴、碘等)、硫氧化物(二氧化硫及三氧化硫)、氮氧化物(NOX)、以及五氧化二(P2O5)和酸(HPO4)。
(4)重金屬污染物
包括鉛、汞、鉻、鎘等的元素態(tài)、氧化物及L化物等。
(5)二惡英(PCDDS)及多L二苯并呋喃(PCDFS)。
1.3 垃圾焚燒爐飛灰的特性
      生活垃圾焚燒飛灰中多的顆粒是黑色或白色顆粒,形狀有扁平和球型的,渣結(jié)塊時(shí)也有球型的,但球型的顆粒并不多。
垃圾焚燒爐的飛灰按粒徑可分為七檔:<20μm、20~41μm、42~60μm、61~110μm、111~149μm、150~230μm、>230μm。粒徑大于230μm的,主要是焦炭的薄片,焦炭片越少,顆粒燃燒得越完全。
1.4 垃圾焚燒煙氣特點(diǎn)
(1)由于生活垃圾含水量較大,而且在燃燒中一些碳?xì)浠衔镆矔伤,因此煙氣的含濕量也較大,一般為煙氣總量的23~30。
(2)由于垃圾成分復(fù)雜,燃燒后產(chǎn)生的煙塵中有毒、有害成分也較復(fù)雜,其中包括一些微量金屬,如汞、鎘、鉛、鉬、鉻、鎳、銅等。
(3)與燃煤鍋爐不同,垃圾焚燒煙氣除含有O2、SOX、CO2、NOX等外,還含有HCl、HF等酸性氣體,以及水蒸汽和烴類(THC)。
(4)由于燃燒中還可能產(chǎn)生二惡英和多L二苯并呋喃等致癌物質(zhì),對人體其有害。一般都需在袋式除塵器前噴入活X炭以吸附去除。
(5)煙塵的粒徑較細(xì)、粘度較高。
      從以上特點(diǎn)可以看出,生活垃圾焚燒煙氣凈化袋式除塵器濾料的選擇具有很大的難度。
2.2 從使用角度選用袋式除塵器濾料的原則
(1)過濾性能好,阻力低;
(2)質(zhì)地均勻,尺寸穩(wěn)定,機(jī)械強(qiáng)度高,使用壽命長;
(3)化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸耐堿,耐較高溫度;
(4)原料來源廣泛,價(jià)G較便宜。
     很顯然,能滿足以上所有條件是很困難的,這是由于這些條件互相矛盾和制約的緣故。因此,在選擇濾料時(shí)應(yīng)考慮主要因素。
2.3 常用的垃圾焚燒爐用袋式除塵器濾料
     目前,垃圾焚燒爐袋式除塵器采用的濾料主要有PPS濾料、P84濾料、玻璃纖維膨體紗及覆膜濾料、玻璃纖維針C氈、PTFE纖維復(fù)合濾料和GORE-TEX等品種,其他的還有PTFE纖維或者PTFE覆膜濾料。其中使用比較廣泛的是PPS濾料和P84濾料,尤其在國外的垃圾焚燒爐袋式除塵器中,這兩種濾料的使用量較大;玻璃纖維膨體紗覆膜濾料和玻璃纖維針C氈在國內(nèi)和日本等地使用的比較普遍。
目前國內(nèi)外垃圾焚燒爐袋式除塵器常用濾料的主要性能如下:
(1)聚苯硫醚(PPS)
聚苯硫醚(PPS)纖維可以在190℃下連續(xù)工作運(yùn)行,瞬間可以承受232℃的高溫(無其他化學(xué)成分影響)。PPS纖維濾料除耐氧化性較弱以外,耐酸、耐堿性能都十分優(yōu)越,因此被廣泛地應(yīng)用于垃圾焚燒爐。但當(dāng)被處理煙氣中氧(O2)含量超過10、運(yùn)行溫度超過165℃時(shí),PPS纖維也會發(fā)生FJ。
(2)玻璃纖維
      玻璃纖維可用于制成玻纖織布、玻纖膨體紗織布或針C氈。玻璃纖維濾料的高連續(xù)承受溫度可達(dá)260℃,瞬間耐溫為290℃。在260℃以上的條件下,玻璃纖維濾料本身不會被直接破壞,但用于增加玻璃纖維(紗)間潤滑性的后處理物質(zhì)會被蒸發(fā),終會導(dǎo)致玻璃纖維(紗)間的機(jī)械磨損。玻璃纖維濾料是阻燃的,幾乎不吸濕(不會發(fā)生水解),具有佳的尺寸穩(wěn)定性和合理的強(qiáng)度特性。玻璃纖維織布抗拉強(qiáng)度較好,但抗折性相對較弱,因此在處置時(shí)應(yīng)避免折彎和摩擦。玻璃纖維濾料的耐酸性相對良好,但HF會對玻璃纖維濾料有腐蝕作用,在高溫狀態(tài)下,弱堿、酸酐以及金屬氧化物對玻璃纖維濾料也會有損傷。因此,玻纖濾料一般不能在LD溫度下應(yīng)用。
(3)聚亞酰胺(P84)
     聚亞酰胺纖維濾料是一種阻燃且耐溫性能穩(wěn)定的纖維濾料,在240℃的條件下,P84纖維濾料的機(jī)械性能不會發(fā)生變化,高耐溫可達(dá)260℃。P84纖維濾料沒有熔點(diǎn)溫度,呈自然的金色,纖維可用作濾材的基布和紡制長絲紗。P84纖維濾料不是吸濕性的纖維濾料(在65的相對溫度條件下,吸水量約為3)。此外,由于P84纖維是異型(葉子型)斷面結(jié)構(gòu),具有很大的過濾面積,過濾性能優(yōu)異,所以P84纖維也通常被植入濾料表層(迎塵面?zhèn)龋┮訥S濾料的過濾性能。由于P84纖維濾料具有一定的水解性,因此建議使用條件中的水汽含量應(yīng)小于38。該濾料對SO2濃度的適應(yīng)性強(qiáng),對煙氣的含氧量亦無特殊要求。
(4)聚四F乙烯(PTFE)
     聚四F乙烯合成纖維濾料是一種獨(dú)特的材料,在運(yùn)行溫度為240℃、瞬間溫度為260℃的條件下,能承受任何酸度的酸侵蝕。聚四F乙烯合成纖維濾料自潤性佳,不吸潮,能承受紫外線輻射。但PTFE纖維的耐磨性一般,所以對濾袋框架的光潔度有嚴(yán)格要求。PTFE纖維可適用于腐蝕性的惡劣條件及對濾料使用壽命要求較高的場合,也可與玻璃纖維混合制成性價(jià)比更合理的濾料。
(5)聚四F乙烯覆膜濾料
      聚F乙烯薄膜表面光滑且耐化學(xué)物質(zhì),將其覆合到普通過濾材料的表層,可將粉塵全部截留在膜表面,實(shí)現(xiàn)表面過濾;又因該薄膜表面光滑,有佳的化學(xué)穩(wěn)定性,憎水,不老化,使截留在表面的粉塵很容易剝落,因而可提高濾料的使用壽命。其與普通濾料相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)薄膜孔徑為0.2~3μm,過濾效率可達(dá)99.99以上,幾乎零排放。清灰后不改變孔隙率,除塵效率穩(wěn)定。
2)覆膜濾料在開始使用時(shí),壓力損失要高于普通濾料,但在投入運(yùn)行后,隨著使用時(shí)間的增加,壓力損失的變化卻不大,而普通濾料的壓力損失會隨使用時(shí)間的延長而越來越大。
3)普通濾料在使用中,粉塵很容易進(jìn)入到內(nèi)部,而且越積越多,直到將濾料的孔隙堵死,導(dǎo)致不能繼續(xù)使用。而PTFE覆膜濾料,可將過濾的粉塵很容易地從膜表面QC,清灰效果好,周期長,使用的清灰壓強(qiáng)較低,從而可提高濾料的使用壽命,降低產(chǎn)品的運(yùn)行費(fèi)用。常用于垃圾焚燒爐的PTFE覆膜濾料有PPS、P84和玻纖膨體紗機(jī)織布等。
2.4 垃圾焚燒爐用袋式除塵器新型濾(袋)料
(1)GORE-TEX(r)薄膜濾袋
      GORE-TEX(r)薄膜濾袋的過濾表面是一層多微孔、光滑的ePTFE(膨體聚四F乙烯)薄膜。由于薄膜的纖維組織為細(xì)密,能使粉塵粒子無法“穿越”薄膜而使粉塵排放量接近于零;又由于ePTFE薄膜本身具有不粘塵、憎水和化學(xué)性能穩(wěn)定等特性,因此清灰性能佳。
GORE-TEX(r)薄膜濾袋具有以下性能特點(diǎn):
1)纖維結(jié)構(gòu)J為細(xì)密,初始運(yùn)行壓降要比未經(jīng)使用的普通濾袋高,但在運(yùn)行過程中能始終保持比普通濾袋低得多的運(yùn)行阻力。
2)運(yùn)行阻力低,氣流量通?稍黾30以上,可大大提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率;過濾風(fēng)速比普通濾料提高1~3倍,可使除塵器體積減;濾袋壽命大大延長,減少了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和停工時(shí)間;降低了系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)動力和壓縮空氣消耗,減少了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
3)過濾效率高,能達(dá)到較高的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)尤尼吉可玻纖織物
      在日本垃圾焚燒市場,濾袋玻纖濾料的使用占70,尤尼吉可玻纖織物又占其中的60以上。尤尼吉可玻纖袋的特征為:
1)耐高溫,與PPS、P84相比,可在260℃的工作環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行。
2)尺寸穩(wěn)定性J好,絕B會因熱產(chǎn)生收縮,易于從龍骨架上脫下,特殊的雙重構(gòu)造確保了高速過濾。
      尤尼吉可新推出的GM800濾料具有 以下特點(diǎn):玻纖織物上覆著PTFE多孔膜,高技術(shù)含量膜很均勻,由于采用均勻的膨體紗,所以織物組織很細(xì)致,提高了膜的粘著性。壽命長,在壓力損失低的狀 態(tài)下也可以運(yùn)行,由于采用PTFE膜,所以灰塵的剝離性很好,玻纖織物和膜的粘著性很好,用脈沖方式也很難剝離;可捕捉微粒子,由于是多孔膜構(gòu) 造,0.3~0.5μm的微粒子捕捉率可達(dá)99以上;環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),玻纖織物作基布表面覆上PTFE膜,耐藥品性和耐熱性都很好。
(3)普耐系列復(fù)合濾料
      普耐系列復(fù)合濾料是將兩種或兩種以上的耐高溫纖維(包括PPS纖維、P84纖維、玻璃纖維以及PTFE纖維)混紡制成的,其采用的成分需經(jīng)特殊化學(xué)處理,并根據(jù)需要而決定。普耐系列復(fù)合濾料具有以下特性:
1)纖維層采用漸進(jìn)式結(jié)構(gòu),即在迎塵側(cè)面層采用超細(xì)纖維或異型纖維(如P84),以提高過濾精度;其余面層采用較粗的纖維組合,以提高透氣性能,降低運(yùn)行阻力;
2)采用超細(xì)紗玻璃纖維基布(160支)或合成纖維基布,GS了基布耐折性能,延長了使用壽命;
3)加強(qiáng)了濾料的化學(xué)處理,GS了濾料的耐溫以及耐化學(xué)性能;
4)GS了濾料與PTFE薄膜的親和性能,進(jìn)一步提高了薄膜濾料的過濾精度并降低了壓差。
 
     隨著我國濾料生產(chǎn)技術(shù)的提高,國產(chǎn)濾料各方面的性能都有了很大提高。復(fù)合濾料是垃圾焚燒爐用袋式除塵器濾料的一個(gè)發(fā)展方向,目前已有多個(gè)濾料生產(chǎn)廠家將已有的幾種耐高溫纖維中的兩種或兩種以上纖維混紡制成復(fù)合濾料。
選擇過濾袋和材料時(shí),了解其應(yīng)用環(huán)境的詳細(xì)情況是至關(guān)重要的。選擇垃圾焚燒尾氣處理袋式除塵器濾料的材質(zhì)時(shí),應(yīng)考慮的主要因素為耐溫、耐酸、耐堿、耐氧化等;另外,垃圾焚燒煙氣的濕度較大,抗水解能力也是選擇濾料時(shí)考慮的一個(gè)因素。由于濾袋材質(zhì)的不同,其價(jià)G差異很大,而且不同濾料的使用溫度、除塵效率、清灰性能、費(fèi)用及對煙氣中不同化學(xué)成分的耐腐蝕程度都不一樣,所以終選擇濾料時(shí)應(yīng)綜合考慮一次性投資和運(yùn)行成本及使用效果等。


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