除塵 又名：controlofparticulatematter

 　　1概況

　　定義

　　control of particulate matter 從含塵氣體中去除顆粒物以減少其向大氣排放的技術(shù)措施。含塵工業(yè)廢氣或產(chǎn)生于固體物質(zhì)的粉碎、篩分、輸送、爆破等機械過程，或產(chǎn)生于燃燒、高溫熔融和化學(xué)反應(yīng)等過程。前者含有粒度大、化學(xué)成分與原固體物質(zhì)相同的粉塵，后者含有粒度小、化學(xué)性質(zhì)與生成它的物質(zhì)有別的煙塵。改進生產(chǎn)工藝和燃燒技術(shù)可以減少顆粒物的產(chǎn)生。除塵器廣泛用于控制已經(jīng)產(chǎn)生的粉塵和煙塵。

　　分類

　　按捕集機理可分為機械除塵器、電除塵器、過濾除塵器和洗滌除塵器等。機械除塵器依靠機械力將塵粒從氣流中除去，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備費和運行費均較低，但除塵效率不高。電除塵器利用靜電力實現(xiàn)塵粒與氣流分離，常按板式與管式分類，特點是氣流阻力小，除塵效率可達99%以上，但投資較高。占地面積較大。過濾除塵器使含塵氣流通過濾料將塵粒分離捕集，分內(nèi)部過濾和表面過濾兩種方式，除塵效率一般為90%～99%，不適用于溫度高的含塵氣體。洗滌除塵器用液體洗滌含塵氣體，使塵粒與液滴或液膜碰撞而被俘獲，并與氣流分離，除塵效率為80%～95%，運轉(zhuǎn)費用較高。為提高對微粒的捕集效率，正在研制荷電袋式過濾器、荷電液滴洗滌器等綜合幾種除塵機制的新型除塵器。

　　2方式

　　重力

　　利用粉塵與氣體的比重不同的原理，使揚塵靠本身的重力(重力) 從氣體中自然沉降下來的凈化設(shè)備，通常稱為沉降室或降生室。它是一種結(jié)構(gòu)簡單、體積大、阻力小、易維護、效率低的比較原始的凈化設(shè)備，只能用于粗凈化。重力降塵室的工作原理如下圖所示：含塵氣體從一側(cè)以水平方向的均勻速度V進入沉降室，塵粒以沉降速度V沉下降，運行t時間后，使塵粒沉降于室底。凈化后的氣體，從另一側(cè)出口排出。

　　慣性

　　慣性除塵器也叫惰性除塵器。它的原理是利用粉塵與氣體在運動中慣性力的不同，將粉塵從氣體中分離出來。一般都是在含塵氣流的前方設(shè)置某種形式的障礙物，使氣流的方向急劇改變。此時粉塵由于慣性力比氣體大得多，塵粒便脫離氣流而被分離出來，得到凈化的氣體在急劇改變方向后排出。這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單，阻力較小(10-80毫米水柱)，凈化效率較低(40-80%)，多用于多段凈化時的第一段，凈化中的濃縮設(shè)備或與其它凈化設(shè)備配合使用。慣性除塵器以百葉式的最常用。(它適用于凈化含有非粘性、非纖維性粉塵的空氣，通常與其它種除塵器聯(lián)合使用組成機組

　　旋風分離器

　　工作原理:：旋風除塵器的工作原理如下圖所示，含塵氣體從入口導(dǎo)入除塵器的外殼和排氣管之間，形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁，并隨外旋流轉(zhuǎn)到除塵器下部，由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內(nèi)旋流并經(jīng)過排氣管排出。

　　應(yīng)用范圍及特點：旋風除塵器適用于凈化大于5~10微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、耐高溫、設(shè)備費用和阻力較低(80~160毫米水柱)的凈化設(shè)備，旋風除塵器在凈化設(shè)備中應(yīng)用得最為廣泛。

　　布袋

　　工作原理：

　?、胖亓Τ两底饔?mdash;—含塵氣體進入布袋除塵器時，顆粒大、比重大的粉塵，在重力作用下沉降下來，這和沉降室的作用完全相同。

　?、坪Y濾作用——當粉塵的顆粒直徑較濾料的纖維間的空隙或濾料上粉塵間的間隙大時，粉塵在氣流通過時即被阻留下來，此即稱為篩濾作用。當濾料上積存粉塵增多時，這種作用就比較顯著起來。

　?、菓T性力作用——氣流通過濾料時，可繞纖維而過，而較大的粉塵顆粒在慣性力的作用下，仍按原方向運動，遂與濾料相撞而被捕獲。

　?、葻徇\動作用——質(zhì)輕體小的粉塵(1微米以下)，隨氣流運動，非常接近于氣流流線，能繞過纖維。但它們在受到作熱運動(即布朗運動)的氣體分子的碰撞之后，便改變原來的運動方向，這就增加了粉塵與纖維的接觸機會，使粉塵能夠被捕獲。當濾料纖維直徑越細，空隙率越小、其捕獲率就越高，所以越有利于除塵。

　　袋式除塵器很久以前就已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門中，用以捕集非粘結(jié)非纖維性的工業(yè)粉塵和揮發(fā)物，捕獲粉塵微?？蛇_0.1微米。但是，當用它處理含有水蒸汽的氣體時，應(yīng)避免出現(xiàn)結(jié)露問題。袋式除塵器具有很高的凈化效率，就是捕集細微的粉塵效率也可達99%以上，而且其效率比高。

　　靜電

　　靜電除塵器的工作原理：含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽板運動，在運動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。

　　根據(jù)目前國內(nèi)常見的電除塵器型式可概略地分為以下幾類：按氣流方向分為立式和臥式，按沉淀極極型式分為板式和管式，按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式濕式等。

　　1-陽極;2-陰極;3-陰極上架4-陽極上部支架;

　　5-絕緣支座;6-石英絕緣管;7-陰極懸吊管;

　　8-陰極支撐架;9-頂板;10-陰極振打裝置;

　　11-陽極振打裝置;12-陰極下架;13-陽極吊錘;

　　14-外殼15-進口第一塊分布板;

　　16-進口第二塊分布板17-出口分布板;18-排灰裝置

　　電除塵器的優(yōu)點

　?、?凈化效率高，能夠鋪集0.01微米以上的細粒粉塵。在設(shè)計中可以通過不同的操作參數(shù)，來滿足所要求的凈化效率。

　?、?阻力損失小，一般在20毫米水柱以下，和旋風除塵器比較，即使考慮供電機組和振打機構(gòu)耗電，其總耗電量仍比較小。

　?、?允許操作溫度高，如SHWB型電路塵器最好允許操作溫度250℃，其他類型還有達到350~400℃或者更高的。

　?、?處理氣體范圍量大。

　?、?可以完全實現(xiàn)操作自動控制。

　　電除塵器的缺點:

　?、?設(shè)備比較復(fù)雜，要求設(shè)備調(diào)運和安裝以及維護管理水平高。

　　⑵ 對粉塵比電阻有一定要求，所以對粉塵有一定的選擇性，不能使所有粉塵都的獲得很高的凈化效率。

　?、? 受氣體溫、溫度等的操作條件影響較大，同是一種粉塵如在不同溫度、濕度下操作，所得的效果不同，有的粉塵在某一個溫度、濕度下使用效果很好，而在另一個溫度、濕度下由于粉塵電阻的變化幾乎不能使用電除塵器了。

　?、?一次投資較大，臥式的電除塵器占地面積較大。

　?、?在某些企業(yè)實用效果達不到設(shè)計要求。

　　陶瓷

　　對于燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)，發(fā)展既能滿足燃氣輪機要求同時又能滿足環(huán)境保護要求的高溫燃氣凈化系統(tǒng)是非常重要的，它是燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)真正商用化的最關(guān)鍵技術(shù)之一。高溫陶瓷過濾器，目前被普遍認為是最有前途的高溫除塵設(shè)備。陶瓷過濾器對高溫燃氣中的粉塵進行過濾于用砂礫層(顆粒層除塵器)或纖維層(布袋除塵器)對氣體凈化都基于同一過濾理論。

　　陶瓷過濾器的過濾元件普遍采用高密度材料，制成的陶瓷過濾元件主要有棒式、管事、交叉流式三種。下圖為一種交叉流式陶瓷過濾器元件，它由薄的多空陶瓷板組成，通過燒結(jié)形成帶有通道的肋狀整體。含塵氣體從短通道端進入過濾器，然后在每個通道過濾后進入通道較長的清潔氣體端，清潔氣體通道的一端封死是清潔氣體流入清潔氣體匯集箱，短通道內(nèi)所捕集的塵粒通過反向脈沖氣流定期清除。

　　濕式

　　利用含塵氣體沖擊除塵器內(nèi)壁或其他特殊構(gòu)件上用某種方法造成的水膜，使粉塵被水膜捕獲，氣體得到凈化，這類凈化設(shè)備叫做水膜除塵器。包括沖擊水膜、惰性(百葉)水膜和離心水膜除塵器等多種。

　　含塵氣體由簡體下部順切向引入，旋轉(zhuǎn)上升，塵粒受離心力作用而被分離，拋向筒體內(nèi)壁，被簡體內(nèi)壁流動的水膜層所吸附，隨水流到底部錐體，經(jīng)排塵口卸出。水膜層的形成是由布置在筒體的上部幾個噴嘴、將水順切向噴至器壁。這樣，在簡體內(nèi)壁始終覆蓋一層旋轉(zhuǎn)向下流動的很薄水膜，達到提高除塵效果的目的。這種濕式除塵器結(jié)構(gòu)簡單，金屬耗量小，耗水量小。其缺點是高度較大，布置困難，并且在實際運行中發(fā)現(xiàn)有帶水現(xiàn)象。

　　3現(xiàn)狀

　　除塵行業(yè)的投資機會來源于全球?qū)τ诃h(huán)境保護的日益重視。與此同時，在袋式除塵器核心部件——濾袋的性能不斷進步和價格不斷下降的背景下，我們認為，未來袋式除塵器具備隨行業(yè)整體規(guī)模擴大而發(fā)展以及行業(yè)內(nèi)應(yīng)用份額提高的雙重投資機會。

　　減排指標落實，促環(huán)保投資持續(xù)增加

　　當前，全球正在興起的新一輪環(huán)保運動將使節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)成為21世紀全球最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一。我國作為世界第二大經(jīng)濟體和最大的發(fā)展中國家，勢必在全球的環(huán)保運動中樹立起負責任的環(huán)保大國形象。國務(wù)院印發(fā)的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》明確提出，到2015年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算)，比2010年的1.034噸標準煤下降16%;全國化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347.6萬噸、2086.4萬噸，比2010年分別下降8%;全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬噸、2046.2萬噸，比2010年分別下降10%。這充分顯示了我國在環(huán)保領(lǐng)域工作的力度和決心。多年來，我國節(jié)能環(huán)保市場一直保持較快的發(fā)展速度，年增長率高于同期GDP。隨著我國“十二五”節(jié)能減排指標的落實，預(yù)計不僅在這一領(lǐng)域的投資額連年增長，其所占GDP份額也將逐年提高。按照國際經(jīng)驗，在經(jīng)濟高速增長時期，只有不斷加大環(huán)保投資，使環(huán)保產(chǎn)業(yè)達到GDP的3%，才能更加有效地控制污染，使環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)。

　　國務(wù)院印發(fā)的《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，“十二五”期間我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長達到15%以上。到2015年，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到4.5萬億元，增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重為2%左右，這從政策層面給整個環(huán)保行業(yè)帶來信心。

　　除塵指標提升，顯環(huán)保形勢不容樂觀

　　除塵工作刻不容緩

　　由于我國的能源稟賦條件所限，一直以來煤炭都是我國主要的一次能源，1995年至2011年煤炭在我國一次能源消費中平均占比達70%左右。這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭燃燒所產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、煙塵、粉塵等是造成我國大氣污染的重要因素。同時，冶金、水泥、垃圾焚燒等行業(yè)的高速發(fā)展帶來的煙塵、粉塵排放進一步增加了環(huán)境保護的壓力。據(jù)環(huán)保部數(shù)據(jù)，2010年我國煙塵排放量為829.1萬噸，其中工業(yè)煙塵排放量為603.2萬噸。煙塵、粉塵主要由顆粒物構(gòu)成，在采礦、冶金、機械、建材、輕工、電力等許多工業(yè)部門的生產(chǎn)中均會大量產(chǎn)生。對環(huán)境來說，排入大氣的粉塵長時間飄浮會降低大氣能見度，可引起煤煙型污染;對人體來說，可吸入性粉塵會導(dǎo)致漸進性的肺纖維化，引起肺功能減退，粉塵中含有的微量重金屬元素、放射性元素還會引起老年性癡呆，白血病等致命性疾病。為了減輕這些危害，除塵器作為大氣除塵的主要手段和設(shè)備，已被各個工業(yè)部門廣泛采用。在各類除塵器的作用下，我國工業(yè)煙塵、粉塵去除量穩(wěn)步提升。

　　除塵指標提升

　　按照《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)我國火電廠燃煤、燃油機組執(zhí)行30mg/m3的排放濃度限值，重點地區(qū)按照20mg/m3執(zhí)行(現(xiàn)有火電廠自2014年7月1日起執(zhí)行，新建火電廠自2012年1月1日起執(zhí)行)。該標準相比于此前的排放標準(GB13223-2003)規(guī)定的50—200mg/m3排放限值有了大幅提高。

　　2012年6月，環(huán)保部發(fā)布了煉鋼工業(yè)及鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放新標準。新標準將顆粒物排放濃度100mg/m3—150mg/m3調(diào)整為20mg/m3—50mg/m3，這就要求企業(yè)必然要配套高效除塵設(shè)備對顆粒物進行治理。

　　其他行業(yè)標準雖未提升，但減排趨勢不會改變

　　按照《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB4915-2004)，我國水泥工業(yè)的粉塵也執(zhí)行較為嚴格的50mg/m3的排放濃度限值。但當前我國焦化、電解鋁、氧化鋁、鐵合金、碳素材料、陶瓷等工業(yè)的煙塵排放標準仍然在100—150mg/m3之間，與歐美國家現(xiàn)行的排放標準差距很大。顯然，這些工業(yè)現(xiàn)行排放標準過于寬松，雖然還未提高，但未來無疑將向歐美國家標準接近，排放標準必將更加嚴格。我們認為，行業(yè)排放標準的提高將成為未來除塵行業(yè)上市公司股價的催化劑，每一次新標準的出臺都將為相關(guān)上市公司帶來相應(yīng)收益。

　　袋式除塵器應(yīng)用

　　根據(jù)《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》確定的重點領(lǐng)域，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)被劃分為節(jié)能產(chǎn)業(yè)、資源綜合利用產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)。其中，在環(huán)保技術(shù)和裝備領(lǐng)域提到“加快先進袋式除塵器、電袋復(fù)合式除塵技術(shù)及細微粉塵控制技術(shù)的示范應(yīng)用”，在環(huán)保產(chǎn)品領(lǐng)域提到“重點研發(fā)和示范膜材料和膜組件、高性能防滲材料、布袋除塵器高端纖維濾料和配件等”。此外，布袋及電袋復(fù)合除塵技術(shù)還位列環(huán)保產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，其重點是耐高溫、耐腐蝕纖維及濾料的國產(chǎn)化，研發(fā)高效電袋復(fù)合除塵器、優(yōu)質(zhì)濾袋和設(shè)備配件。我們認為，除塵器及其相關(guān)產(chǎn)品(包括濾料及上游材料高性能纖維等)都將在“十二五”規(guī)劃帶動下迎來投資機會。

　　除塵技術(shù)的發(fā)展與我國工業(yè)化進程一脈相承。早期我國工業(yè)化程度低，主要污染行業(yè)排放的煙氣量相對較小，結(jié)構(gòu)簡單且投資少的旋風除塵器和濕式除塵處于主流地位。上世紀80年代以來，我國電力、水泥、鋼鐵等行業(yè)規(guī)?；l(fā)展，排放的煙氣量大幅增長，環(huán)保問題逐步受到重視，電除塵器因其結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、能處理高溫和大煙氣量工況等特點被各行業(yè)廣泛采用。進入上世紀90年代，我國大氣污染問題愈發(fā)突出，國家開始從源頭展開污染治理，連續(xù)修訂了各行業(yè)的大氣污染物排放標準并日趨嚴格，袋式除塵器以其高效的除塵效率逐步占領(lǐng)市場，袋式除塵器已經(jīng)在鋼鐵、有色金屬冶煉、水泥、化工等領(lǐng)域成為主要的除塵方式。經(jīng)過對幾類除塵技術(shù)的對比分析，我們認為，袋式除塵器在凈化效率、運行能耗、設(shè)備造價、占地面積方面均優(yōu)于其他類型的除塵器，已經(jīng)成為除火電外各個行業(yè)應(yīng)用的首選。對于火電行業(yè)來說，袋式除塵器與電袋復(fù)合除塵器并駕齊驅(qū)，哪一種技術(shù)更優(yōu)還有待更長時間的觀察。短期來看，火電行業(yè)除塵的“蛋糕”將由袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器共同分享。