近年來國(guó)家針對(duì)各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)都頒布了新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)排放氣體中的粉塵含量有更加嚴(yán)格的要求。為了適應(yīng)更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，提高除塵效率，降低生產(chǎn)成本，針對(duì)不同的粉塵類型合理選擇除塵方法以保證除塵效果和除塵的經(jīng)濟(jì)性顯得尤為重要。

1粉塵的分類及成分分析

工業(yè)粉塵的分類依據(jù)各有不同，可以按物質(zhì)的組成、粒徑的大小、形狀及物理化學(xué)特性等進(jìn)行分類。筆者為了加強(qiáng)針對(duì)性，按照粉塵產(chǎn)生行業(yè)的不同將工業(yè)粉塵分為水泥行業(yè)粉塵、燃煤發(fā)電行業(yè)粉塵、鋼鐵行業(yè)粉塵、木材行業(yè)粉塵、有色金屬行業(yè)粉塵及其他粉塵等類型。

1.1水泥行業(yè)粉塵

目前，火力發(fā)電、水泥、鋼鐵是我國(guó)粉塵污染較為嚴(yán)重的行業(yè)。水泥粉塵主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及K2O等物質(zhì)組成。水泥生產(chǎn)各個(gè)階段的粉塵具體組成見表1。

水泥粉塵中只有開采階段產(chǎn)生的粉塵大部分可以自然沉降，其他階段85%的粉塵粒度為0～10μm，必須進(jìn)行除塵處理。因?yàn)镾iO2為最主要的成分，所以除塵工藝選擇時(shí)應(yīng)該考慮SiO2比電阻較大、粘附性較強(qiáng)及安息角較大等因素。

1.2燃煤發(fā)電行業(yè)粉塵

燃煤發(fā)電行業(yè)生產(chǎn)工藝主要有輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等。在輸煤過程和燃燒過程會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣粉塵，燃煤電廠生產(chǎn)過程中也會(huì)產(chǎn)生很多粉塵，主要有煤塵、石灰石粉塵、石膏粉塵及矽塵等。在一般生產(chǎn)過程中粉塵的產(chǎn)生場(chǎng)所和粉塵類型見表2。

由于粉塵中以煤粉和矽塵為主，除塵時(shí)要考慮煤粉的可燃性和爆炸性，同時(shí)也要考慮矽塵比電阻較大的問題，因此需在不同的生產(chǎn)階段合理選擇除塵方法。目前國(guó)內(nèi)95%的燃煤煙氣處理為靜電除塵器，但是隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，逐漸被電袋結(jié)合的方法替代。

1.3鋼鐵行業(yè)粉塵

鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，由于采礦和煉制為主要的粉塵產(chǎn)生階段，因此筆者只對(duì)采礦和煉制兩個(gè)過程產(chǎn)生的粉塵成分進(jìn)行了分析。采礦階段產(chǎn)生的粉塵特性見表3。煉制階段煙氣中粉塵的成分見表4。

1.4木材行業(yè)與有色金屬行業(yè)粉塵

木材粉塵是木材加工過程中產(chǎn)生的浮游于空氣中的顆粒。木材粉塵按照粒徑大小可以分為大粒徑和小粒徑兩類，大粒徑粉塵是指粒徑大于10μm的粉塵顆粒，小粒徑粉塵是指粒徑小于10μm的粉塵顆粒。大粒徑粉塵可利用機(jī)械除塵的方法進(jìn)行除塵，小粒徑粉塵由于具有安息角較大、比電阻大、爆炸極限較大的特點(diǎn)，因此一般采用布袋除塵法。

在有色金屬行業(yè)中，主要的粉塵來源是冶煉過程的煙氣中和采礦過程中，其中冶煉過程中尤為嚴(yán)重。冶煉過程產(chǎn)生的煙氣中主要以各種高溫易揮發(fā)金屬的氧化物、硫氮氧化物等為主。因?yàn)橐睙挳a(chǎn)生的煙氣中含有金屬氧化物，且金屬氧化物的溫度很高，所以除塵時(shí)要避免采用布袋直接除塵。

2除塵技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

除塵技術(shù)就是利用兩相流動(dòng)的氣固或液固分離原理捕集氣體中的顆粒物。目前應(yīng)用比較廣泛的除塵技術(shù)有五大類:機(jī)械式除塵技術(shù)、電除塵技術(shù)、過濾除塵技術(shù)、濕式除塵技術(shù)和新型復(fù)合式除塵技術(shù)。

2.1機(jī)械式除塵

2.1.1沉降除塵

沉降除塵是利用重力作用使粉塵從氣體中自然沉降。沉降除塵按照氣流方向的不同可以分為水平氣流除塵和垂直氣流除塵，這兩種方法原理。相同、效果接近，僅是風(fēng)向結(jié)構(gòu)上有差別沉降除塵的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、氣流阻力低、投資少、施工快、節(jié)省鋼材、維護(hù)費(fèi)低、維修周期長(zhǎng)、耐高溫。缺點(diǎn):除塵效率低。除塵范圍:能除去粒徑大于100μm的粉塵，一般用于一級(jí)粗凈化。

2.1.2慣性除塵

慣性除塵利用粉塵在運(yùn)動(dòng)過程中的慣性力將粉塵從氣體中分離出來。按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為碰撞式慣性除塵器和回流式慣性除塵器。慣性除塵的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行阻力小、耐高溫。缺點(diǎn):除塵效率較低。除塵范圍:對(duì)粒徑大于20μm的粉塵有很好的去除效果，通常用于一級(jí)除塵。

2.1.3旋風(fēng)除塵

旋風(fēng)除塵是利用氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將塵粒分離并捕集的裝置。旋風(fēng)除塵技術(shù)發(fā)展相對(duì)比較成熟，被廣泛用于工業(yè)一級(jí)除塵中。旋風(fēng)除塵根據(jù)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)不同分為螺旋切線型、擴(kuò)散型、多管型及異型等。

旋風(fēng)除塵的優(yōu)點(diǎn):處理量大、耐高溫、操作維修方便、分離效率高、對(duì)粉塵適應(yīng)范圍廣。缺點(diǎn):占地面積大、鋼材耗材多、運(yùn)行成本較高。除塵范圍:對(duì)粒徑大于5μm的粉塵具有較好的去除效果，旋風(fēng)除塵器被廣泛的用于鋼鐵、水泥和木材行業(yè)中。

2.2電除塵

電除塵是利用靜電場(chǎng)使塵粒帶電吸附到電極上的除塵方法。電除塵器由除塵體與電場(chǎng)控制裝置組成。按工作溫度可分為低溫電除塵器、中溫電除塵器和高溫電除塵器。

電除塵的優(yōu)點(diǎn):除塵效率高、設(shè)備阻力低、處理煙氣量大、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)工作量少且無二次污染[9]。缺點(diǎn):粉塵比電阻隨溫度變化大，需要控制溫度，不同微粒對(duì)應(yīng)不同的最佳電場(chǎng)參數(shù)，需要多次調(diào)試，隨著國(guó)家對(duì)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的修改，電除塵后的煙氣有時(shí)達(dá)不到要求。除塵范圍:常用于收集以煤為燃料的工廠和電站所排煙氣中的煤灰和粉塵，冶金中用于收集煉爐煙氣中錫、鋅、鉛及鋁等的氧化物。電除塵器對(duì)0.5μm以上的粉塵(比電阻合適)具有較好的收集作用。

2.3過濾除塵

過濾除塵是含塵氣體通過過濾層時(shí)粉塵被截留下來的除塵方法。過濾式除塵主要分為兩類:袋式除塵和顆粒層除塵。袋式除塵按清灰方法可分為機(jī)械振打袋式除塵、氣環(huán)反吹袋式除塵、逆向氣流袋式除塵、人工清灰袋式除塵及脈沖袋式除塵等。

過濾除塵的優(yōu)點(diǎn):除塵效率高，特別是對(duì)細(xì)微細(xì)粉也有較高的效率，對(duì)煙塵性質(zhì)、入口濃度及溫度等適應(yīng)性強(qiáng)，使用靈活，處理風(fēng)量、設(shè)備規(guī)模可小可大;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因地制宜;工作穩(wěn)定，便于收集干粉塵沒有污泥處理等維護(hù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)處理溫度受濾袋材料的限制，不耐高溫;耐腐蝕性弱，不能處理酸堿性含塵氣體;對(duì)含有粘附性強(qiáng)或吸濕性強(qiáng)粉塵的氣體不適用;處理氣量大時(shí)結(jié)構(gòu)耗材多占地大;運(yùn)行阻力大，運(yùn)行成本較高。除塵范圍:一般濾袋可以除去粒徑0.5μm以上的粉塵，特殊布袋和后期運(yùn)行時(shí)，在合理的風(fēng)速下對(duì)粒徑0.1μm以上粉塵甚至更小的粉塵也有較好的去除效果。布袋除塵器廣泛應(yīng)用于燃煤電廠、水泥廠、鋼鐵廠及木材加工廠等行業(yè)的除塵系統(tǒng)中。

2.4濕式除塵

濕式除塵是依靠液滴或液膜對(duì)粉塵進(jìn)行捕集的除塵方法。濕式除塵主要有:噴淋塔、水膜除塵、洗浴式除塵及填料洗滌除塵等。

濕式除塵的優(yōu)點(diǎn):除塵效率高，占地面積較小，運(yùn)行阻力較低，氣體可適應(yīng)性強(qiáng)，可用于高溫、高濕、易燃及易爆等含塵氣體的除塵。缺點(diǎn):產(chǎn)生的泥漿沉渣和廢水需要處理，粉塵回收困難，處理腐蝕性氣體時(shí)需要采取防腐措施，低溫地區(qū)需要防凍，易產(chǎn)生二次污染。除塵范圍:對(duì)0.1μm以上的粉塵有很好的捕集效果。濕式除塵器主要運(yùn)用于煙氣脫硫、煤粉捕集等領(lǐng)域，對(duì)含有溶水性的腐蝕性氣體或易燃易爆的粉塵的氣體應(yīng)用較多。

2.5國(guó)內(nèi)外新型復(fù)合除塵

2.5.1電袋復(fù)合除塵

電袋復(fù)合除塵是將含塵氣流先通過靜電除塵，其中大部分粉塵被收塵極板收集后，再通過布袋過濾。電袋除塵分為一體式和分離式。如圖1所示為一體式電袋復(fù)合除塵器，電袋復(fù)合除塵結(jié)合了電除塵器與布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)，除塵效率明顯提高。

電袋復(fù)合除塵的優(yōu)點(diǎn):除塵效率穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，不受粉塵特性和風(fēng)量影響，結(jié)構(gòu)緊湊，壓降小，建設(shè)費(fèi)用低，對(duì)細(xì)微粒子的捕捉效率高，占地較少，所需的濾袋數(shù)量減少，運(yùn)行阻力減小，更換周期變長(zhǎng)。缺點(diǎn):需要根據(jù)粉塵比電阻、溫度等因素調(diào)節(jié)出最佳電場(chǎng)參數(shù)，使一級(jí)電場(chǎng)除塵效率在80%左右，所以當(dāng)粉塵比電阻變化時(shí)需要改變電場(chǎng)參數(shù)。除塵范圍:除塵下限能達(dá)到0.05μm，目前在我國(guó)主要應(yīng)用于燃煤電廠和冶金行業(yè)的煙氣除塵中。

2.5.2電旋風(fēng)復(fù)合除塵

電旋風(fēng)復(fù)合除塵是利用粉塵離心力和靜電場(chǎng)力的結(jié)合把粉塵從氣體中分離出來的技術(shù)。根據(jù)國(guó)內(nèi)目前的研究進(jìn)展可知電旋風(fēng)除塵器主要有4種類型:切流反轉(zhuǎn)式、直流式、濕式電旋風(fēng)除塵器和SZD型組合電收塵器。電旋風(fēng)復(fù)合除塵的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用較低、除塵效率高、除塵適應(yīng)性、占地較小、維護(hù)方便。缺點(diǎn):設(shè)備初期投資大，占地大，運(yùn)行成本較高，電場(chǎng)參數(shù)控制難。除塵范圍:對(duì)粒徑大于0.5μm的粉塵有很好的捕集作用，主要用于冶金行業(yè)的煙氣除塵和建材行業(yè)除塵。

3我國(guó)除塵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)是燃煤和冶金大國(guó)，這兩個(gè)行業(yè)是目前我國(guó)粉塵產(chǎn)生的最主要行業(yè)，當(dāng)然這兩個(gè)行業(yè)的除塵技術(shù)也是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的，通過調(diào)研總結(jié)了除塵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì):發(fā)展復(fù)合型的新型除塵設(shè)備;除塵設(shè)備的大型化和管理自動(dòng)化;除塵過程中增加對(duì)煙氣余熱的回收，做好節(jié)能減排;為應(yīng)對(duì)新的排放標(biāo)準(zhǔn)提高除塵精度。

4結(jié)束語

筆者針對(duì)實(shí)際工況對(duì)常見的工業(yè)粉塵類型和除塵方法做了總結(jié)，并給出了除塵器的基本選用原則。在粉塵成分復(fù)雜或除塵效果要求高的場(chǎng)合可以對(duì)除塵方法進(jìn)行結(jié)合使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到預(yù)期的除塵效果。同時(shí)可以將除塵技術(shù)與在線檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來，根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)反饋的溫度、壓力及出口含塵率等參數(shù)對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，在保證除塵效率的同時(shí)降低了能耗、實(shí)現(xiàn)了除塵系統(tǒng)高度智能化。