1 引言
根據我國新的《火電廠大氣污染物排放標準》，一般地區煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值分別為30、100、100 mg/Nm3，重點地區特別排放限值分別為20、50、100 mg/Nm3，燃機排放限值分別為5、35、50 mg/Nm3。所以，燃煤電廠“近零”排放就是煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別低于5、35、50 mg/Nm3，特別是煙塵排放要實現5毫克/標準立方米，這無疑對除塵設備的選擇及運行維護的技術水平提出了更高的要求，袋式除塵技術是當前*的除塵效率較高的環保技術之一，但要實現“近零“排放，筆者認為需要采取一些有效措施，提升設備的可靠性，方可滿足”近零“排放的要求。
2 袋式除塵器過濾風速設計的優化
過濾風速是影響脈沖袋式除塵器性能優劣較為關鍵的設計參數，在火電廠袋式除塵器應用實踐中，過濾風速的取值范圍一般在0.85～1.4m/min之間，范圍較大，要實現煙塵的“近零”排放，需要對這一參數進行研究。西安交通大學王文勇等[1]對脈沖袋式除塵器過濾風速的確定進行了一系列研究，在過濾效率達到99.9%前提下，過濾風速與煙氣溫度、煙塵濃度、煙塵粒徑有明確的函數關系，即過濾風速與煙氣溫度、煙塵濃度成反比，與煙塵的粒徑對數成正比。
火電廠當前常用的袋類除塵器主要由電袋復合除塵器和純袋式除塵器，這兩類除塵器區別主要為進入袋區的煙塵濃度、煙塵粒徑不同。筆者對國內多個火電廠數十臺套的電袋除塵器和袋式除塵器濾袋表面粉塵粒徑進行分析，結果如表1、表2所示。假設火電廠煙氣運行溫度120℃，進口煙塵濃度一般為30g/Nm3左右，若采用電袋除塵器，則進入袋區煙塵濃度約6g/Nm3;采用純袋式除塵器，則進入袋式除塵器濃度為仍為30g/Nm3，煙塵粒徑取中位徑，根據式1計算，取得電袋除塵器、袋式除塵器的過濾風速值如表3。兩類除塵器的過濾風速理論值均小于1.0m/min,而實際工程經驗中，電袋除塵器過濾風速一般設計在1.2m/min,純袋式除塵器過濾風速一般設計在1.0m/min，濾料選取得當，基本能滿足低于30mg/Nm3甚至更低的排放要求，但如果要更有保證實現“近零”排放的目標，建議電袋除塵器過濾風速設計值宜不大于1.0m/min，袋式除塵器過濾風速設計值宜不大于0.90m/min。
3袋式除塵器用濾料(袋)設計選型與優化
3.1濾料的結構設計
濾料作為袋式除塵器的主要核心元件，在保證袋式除塵器性能上無疑具有*的地位，濾料過濾性能的優劣主要從取決于結構設計和成型工藝。濾料的結構設計從較早的二維結構發展到當前的三維結構，從單一纖維三維對稱結構、表面多層三維對層結構到三維非對稱結構及表面覆膜結構。濾料結構設計的進步大大提高了除塵器的性能。
3.2濾料的成型工藝
濾料的成型工藝一般分為常規針刺工藝和高壓水刺工藝。常規針刺工藝，是利用三角截面(或其它截面)棱邊帶倒鉤的鋼針對纖網進行反復穿刺，倒鉤穿過纖網時，將纖網表面和局部里層纖維強迫刺入纖網內部。經過許多次的針刺，相當多的纖維束被刺入纖網，使纖網中纖維互相纏結，該工藝不足之處就是機械鋼針在來回穿刺過程中對纖維有一定的損傷，使得濾料強力較低，影響濾料使用壽命。
高壓水刺工藝，是一種新型無紡布生產技術，又稱射流噴網法。它是將膨松的纖網由一個移動的簾網支承并輸送、利用微細的高壓水流噴射到纖網中的纖維上，進行水刺，而水刺以復雜的形式排列并對準纖網，當纖網在高壓高速的水流下經過時，纖維受到不同方向的射流(直射、反射)的作用而相互纏結。該工藝的優點在于利用高壓水針密度大，對纖維近乎“零損傷”，大幅提升濾料強力。可有效延長濾料壽命。
覆膜工藝則是以針刺或水刺濾料為基材，表面貼覆一層微孔聚四氟乙烯(下稱PTFE)薄膜的工藝，可分為熱覆和膠覆兩種工藝。
在膠覆生產過程中，膠粘劑會破壞PTFE薄膜的空間網狀結構并堵塞濾料部分孔徑，導致其性能大幅下降，此外由于膠覆利用的膠粘劑一般耐溫性或耐化學性較差，一遇到高溫或強化學腐蝕工況時，因膠粘劑的降解而出現脫膜現象。而熱覆法則具有膠覆法的優點，不僅能使基材和膜有效的結合，同時，膜能保持較高的孔隙率，在一定程度上拓寬基材在更加惡劣的工況使用[2,3]，是當前覆膜的主流工藝。
3.3濾料的選型
濾料的結構設計要結合*的成型工藝才可能生產出性能優異的產品，筆者根據長期實踐，選取不同結構設計和成型工藝的樣品(表3)進行過濾性能比較。參考ASTM D6830過濾性能測試標準進行實驗。
根據實驗結果對比表明，對于沒有覆膜的1#～4#四種樣品，三維非對稱+水刺工藝的4#樣品運行阻力低、清灰周期長，特別是排放濃度，4#相對1#～3#，總排放濃度精度分別提高75%、65%和61%，PM2.5排放濃度精度提高76.92%、70%和62.5%，而對于覆膜處理后的，三維對稱+針刺+覆膜5#和三維非對稱+水刺+覆膜6#兩個樣品，由于屬于“表面過濾”，其運行阻力更低、清灰周期更長、排放濃度更低，特別是6#樣品性能更勝，體現了三維非對稱結構設計、高壓水刺工藝及熱覆工藝的結合，排放濃度近乎達到了“”。鑒于膜的某些局限性及成本因素，對于“近“項目，不管從技術角度還是從經濟角度，濾料的選型應以三維非對稱+水刺工藝作為初選。
3.4濾袋制作的優化
為了實現袋式除塵器“近零”排放的目標，濾袋制作環節的優化非常關鍵，需要對以往的濾袋設計、縫制技術進行改進，主要包括袋頭設計、縫線與縫針規格尺寸的調整、縫線針孔的處理等方面。
濾袋袋頭設計以往都是以槽型墊方式與花板配合，這種袋頭設計方式優點是安裝和拆卸簡單，缺點就是容易因安裝不到位產生泄露，另外，對于含PTFE材質的混紡濾料，因濾料厚度相對較薄，且PTFE纖維較光滑，在使用過程中也可能產生泄漏。為了盡可能的實現袋頭與花板的密封性，可將袋頭優化設計為雙厚氈，這種設計方式濾袋與花板緊密，花板上表面和下表面都有厚氈密封，具有雙重保護效果，解決了槽型墊設計方式的不足，但其缺點就是拆卸比較困難，成本有所增加。
袋身熱熔是解決縫制針孔的適宜工藝，然而對于某些熱固性材質的濾料因自身沒有熔點而無法熱熔，三針是常用的縫制方法，其缺點是搭縫方式、三針針孔可能產生泄露。因此，要對袋身的三針縫制進行優化。常規濾袋袋身搭縫一般采用兩側邊縫直接搭接縫合的方式。這種方式工藝簡單，但如搭縫寬度不足、三針縫制不緊等都容易使搭縫產生泄漏。
4 袋式除塵器運行參數的優化
袋式除塵系統運行的主要指標是除塵效率與阻力，為了實現“近零”排放的目標，要對運行參數進行優化。德國學者Gerhard Kasper[4]對袋式除塵器排放出的微細粉塵來源做了一些實驗研究，指出從濾袋上排放出來的微細粒子主要由于穿透產生，這種穿透現象的發生主要在于清灰后約30s內發生，穿透隨濾袋的運行時間而逐漸減少，但隨著清灰強度的增加而增加;清灰頻率也是影響粉塵穿透的主要因素，清灰周期越長，穿透的微細粒子越少。而對于在線清灰和離線清灰模式，Gerhard Kasper也給出了模擬實驗結果。清灰階段持續喂入粉塵和不喂入粉塵，在每次噴吹時PM2.5排放存在明顯的區別，清灰時不喂入粉塵對排放更有利。因此，設置合理的清灰壓力、清灰周期以及選擇合適的清灰方式，將是袋式除塵器運行優化的核心。
5結語
綜上分析，要實現袋式除塵器“近零”排放要采取如下有效措施：
1)電袋復合式除塵器過濾風速設計值宜不大于1.0m/min，袋式除塵器過濾風速設計值宜不大于0.90m/min。
2)袋式除塵器濾料選型宜采用三維非對稱設計結合高壓水刺工藝成型;濾袋袋頭宜采用雙厚氈設計，三針針孔可采用硅膠封孔或細針粗線進行密封性優化。
3)袋式除塵器在運行過程中要設置合理的清灰壓力、清灰周期以及選擇合適的清灰方式，以較低限度降低微細粉塵的滲透。
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