第二节
袋式除尘主机的发展

20世纪50年代，国内没有自己的袋式除尘技术，也没有袋式除尘器生产企业，有除尘需求的生产企业主要采用旋风除尘器或洗涤塔之类的湿式除尘器，少数工厂配置了苏联的机械垂直振打辅以反吹风清灰的袋式除尘器，还有企业因陋就简地制造了人工拍打清灰简易袋房。60年代国人在翻阅国外资料的基础上，自制了鞍钢炼铁厂高炉喷煤粉系统的气环反吹袋式除尘器。

1966年，北京农药一厂引进英国马克派尔型脉冲袋式除尘器，该除尘器为有触点电动程序，不到一年，触点多半烧坏而失效，设备瘫痪。1968年，在富春江冶炼厂的炼铜烟气处理系统试验成功我国第一台脉冲袋式除尘器，采用电动程序控制，但没有根本解决触点易烧坏的问题。

1968年，原冶金工业部下发文件，责成当时的鞍山焦耐院、冶金工业部武汉安全环保研究院和上海耐火材料厂，联合哈尔滨机械厂、沈阳气动仪表厂、鞍山无线电四厂研究国外引进的脉冲袋式除尘器，并于1971年研制出我国第一套MC系列脉冲喷吹袋式除尘器，并有了气控、无触点电控和机控三种定型产品，随后在全国迅速推广并不断改进，普及到冶金、矿山、建材、铸造、化工、炭素、粮食等部门，揭开了我国学习、消化、吸收、推广国外先进袋式除尘技术的新篇章。

1975年，北京劳动保护研究所与清华大学合作开展脉冲喷吹的试验研究，原机械工业第一设计研究院研制成我国第一台喷气回转反吹扁袋除尘器。在随后的十几年中不断克服其缺点，推出了多种改进的型式：分圈机械回转反吹袋式除尘器；拖板式机械回转反吹袋式除尘器；脉动机械回转反吹袋式除尘器；步进式机械回转反吹袋式除尘器等等。

1977年，合肥水泥研究设计院为常州水泥厂转窑烟气设计了“反吹风缩袋清灰型玻纤袋房”，实现了水泥窑尾高温烟气除尘的首次突破。1979年，武汉安全环保研究院、上海耐火材料厂、潜江县机械厂学习德国技术，研制出我国第一套环隙脉冲喷吹袋式除尘器。次年，推出以淹没式双膜片脉冲阀、降低喷吹压力、定压差清灰控制为特点的Ⅱ型环隙脉冲袋式除尘器，并得以迅速推广应用。

1980年，北京市劳动保护科学研究所与吴江除尘设备厂合作，根据国外技术研制了顺喷（LSB）脉冲袋式除尘器；1982年又研制了对喷（LDB）脉冲袋式除尘器，并首次试用于燃煤锅炉烟气净化。1981年，重庆钢铁设计研究院根据上海宝钢引进的日本反吹风袋式除尘技术，研制出我国第一套反吹风袋式除尘器系列化产品——TFC、GFC、DFC型反吹风袋式除尘器。当时我国钢铁等行业迅速向现代化发展，迫切需求大型除尘设备，该系列产品规格齐全，很好地满足了这一要求，还具有滤袋使用寿命长、清灰能耗较低等优点。因而在此后的20年间迅速在全国应用，并推广至有色、水泥等行业。

1984年，冶金工业部武汉安全环保研究院与上海泰山除尘设备厂合作，根据北京钢厂1979年为其电炉烟尘治理系统引进的瑞典Flakt公司技术，研制出我国第一套CD型长袋低压脉冲袋式除尘器系列产品。在国内首次开发出 ϕ 80mm淹没式快速脉冲阀，所需的气源压力低而清灰能力却倍增，滤袋长度可达6～8m，实现了大型化；滤袋以弹性胀圈嵌接于花板孔内，操作方便且换袋条件改善；清灰控制采用PLC系统，是国内袋式除尘器首次成功实现计算机控制。同时，该长袋低压脉冲袋式除尘器样机的现场运行，成功解决了上海某沥青混凝土厂的烟尘污染问题。面对烟气温度高、含水量多、温湿度波动大、含尘浓度高、含有沥青烟、间歇式作业等不利条件，袋式除尘系统一一克服，各项指标达到当时的环保标准和生产工艺的要求，从而在国内首次成功实现沥青混凝土烟气袋滤器净化。现在，该行业已100%采用袋式除尘技术。

1985年，原电子工业部组织哈尔滨机械厂，引进美国JOY公司的反吹风袋式除尘器，希望能促进我国燃煤锅炉烟气除尘技术的进步。1985年，鞍钢集团设计研究院研制了独具特色的KB型机械振打玻纤扁袋除尘器。

1985年至1987年，我国炭黑行业先后引进英国PHR型脉冲袋滤器和反吹风袋滤器，并实现了消化吸收和国产化，研制出适应我国炭黑行业应用的系列化除尘器产品。炭黑是我国最早使用袋式除尘器的行业之一，早在1952年就使用了手工振打绸布袋滤器，1960年开始使用玻纤滤袋袋滤器，从20世纪60年代开始一直使用反吹风袋滤器。1978年，我国自行开发的大滤袋顶部进气反吹风袋滤器，获得全国科技大会二等奖，推广到诸多行业。同时，我国研发了质量接近国际水平的玻璃纤维滤布和玻璃纤维针刺毡，提高了捕集效率，使得反吹风袋式除尘器遍及炭黑行业。最近十多年来，随着脉冲袋式除尘技术的进步和成熟，以及袋滤器结构和滤袋质量的提高，在炭黑行业治理气体污染源的工程中，脉冲袋式除尘器的使用份额快速提升，几乎取代了反吹风袋滤器的霸主地位。

1988年，沈阳铝镁设计研究院学习、消化包头铝厂阳极焙烧烟气净化系统引进的法国空气工业公司蜂窝状袋式除尘器，研发成功HFL、LLZB菱形组合式扁袋除尘器。同年，贵阳铝镁设计研究院学习、消化日本技术，研制出PBC旁插扁袋除尘器。同是1988年，国家建筑材料工业总局组织合肥水泥研究设计院、天津水泥工业设计研究院等单位，在引进美国Fuller公司全套水泥厂除尘器的基础上，推出了包括气箱式脉冲、反吹风及库顶除尘的系列化产品，在水泥行业得以广泛应用，其中气箱脉冲袋式除尘器还普及到其他行业。

1989年，北京市劳动保护科学研究所与吴江除尘设备厂合作，根据引自德国的木材加工系统的双层滤袋式除尘器，研制成我国第一套FSF-BLW型三状态反吹风袋式除尘器系列化产品。1989年，吴江除尘设备厂根据国外技术研发了分室侧喷（LCPM型）脉冲袋式除尘器。

中国经济的强势崛起在很大程度上依托于我国重工业和电力行业的迅猛发展，由于除尘技术发展步伐的滞后，环境质量每况愈下，引发了严重的空气污染问题。钢铁、水泥和火电作为三大重污染行业受到重点关注，国家相继出台越来越严格的烟尘排放标准，给环保行业带来了巨大的挑战和机遇，各行业用户和环保企业也加速了除尘技术创新与应用的步伐。

1994年，武汉安全环保研究院与包头钢铁设计研究总院、上海泰山除尘设备厂合作，研发出长袋低压脉冲袋式除尘器净化高炉煤气工艺系统，是国内外首次实现的高炉煤气全干法高滤速袋式除尘技术，彻底避免了湿法工艺严重的水污染，还节约了大量的水资源，同时也革除了传统低速袋滤除尘的诸多弊端，为大型高炉的全面应用铺平了道路。

1995年，武汉安全环保研究院与上海泰山除尘设备厂合作，开发出防爆、节能、高浓度煤粉袋式收集技术，收集器在入口煤粉浓度高达1400g/Nm ³ 条件下实现一级除尘，大幅简化了高炉喷煤工艺，促进了我国高炉喷煤技术的快速发展。同一时期，合肥、天津两家水泥院在原国家建筑材料工业总局组织引进的美国Fuller公司气箱式脉冲袋式除尘器基础上，推出高浓度系列的除尘器产品，其入口含尘浓度最高可达1400g/Nm ³ ，用于水泥磨的物料回收和尾气净化。其中一些型号为防爆型，用于煤磨系统的物料回收和尾气净化。

1997年，武汉安全环保研究院（其除尘板块后变为中钢集团天澄环保科技股份有限公司）与上海泰山除尘设备厂合作，将长袋低压脉冲袋式除尘器在国内首次用于100t超高功率电弧炉烟气净化。过滤面积超过10000m ² ，处理烟气量达到100万m ³ /h，喷吹压力≤0.25MPa，清灰周期为75min，设备阻力为900～1500Pa，数年保持平稳，处理烟气量较设计值增加12.5%～20%，滤袋数量5184条，破损率为零，使用54个月后因强度整体下降而全部更换。1999年，由江苏科林环保设备有限公司研发、设计并制造的15800m ² 长袋脉冲除尘器，在安阳钢铁集团100t直流电炉烟气除尘项目上应用成功。该两项工程开启了钢铁行业通用大型长袋低压脉冲除尘器应用的先河。

2000年，中钢集团天澄环保科技股份有限公司在武钢平炉改转炉烟气除尘项目中，成功将原有100m ² 卧式电除尘器改造为长袋低压脉冲袋式除尘器，使烟尘排放浓度由原来的百余毫克降至十几毫克，由此揭开了我国“电改袋”的序幕。

2005年，由宝钢（集团）公司设计研究院研发的钢铁行业掺烧煤气的350MW机组锅炉烟气除尘长袋低压脉冲除尘器成功应用，为钢铁行业自备电厂烟气的袋式除尘提供了关键技术和宝贵经验。其中与抚顺天宇滤材有限公司联合研发的适用于煤气+煤混烧特别设计的耐高温复合梯度滤料，为我国滤料研发指明了往专精道路前进的方向。

钢铁行业涵盖原、燃料准备（破碎、筛分、输送、储存、配料等）、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等主体工艺，以及焦化、石灰窑、粉煤制备等附属工艺，其流程长、工艺复杂、产尘环节多、非封闭岗位多，导致大量工业粉尘及炉窑烟尘无组织排放，严重污染企业内外环境，从而促进了钢铁行业除尘技术的应用与发展先于其他行业。对于袋式除尘而言，钢铁冶炼是其使用最早、应用最普遍的行业，可以追溯到20世纪60年代。目前，在烧结和焦化烟气，炼铁高炉煤气、炉前、矿槽、炼钢的二次烟气等环节都使用了大型袋式除尘设备，对于5000m ³ 的高炉，其高炉煤气和炉前、原料系统的风量都可达100万m ³ /h以上；一台炼钢烟气除尘器的处理烟气量达300万m ³ /h以上，过滤面积多达40000m ² 。钢铁作为应用条件最复杂、难度相当高的行业，袋式除尘器的占有率不仅达到98%以上，而且实现了颗粒物浓度10mg/Nm ³ 甚至5mg/Nm ³ 的超低排放。

水泥行业早在20世纪70年代就开始应用袋式除尘器，尤其在规模较小的立窑上。伴随着立窑改为回转窑，窑容由日产2500t向5000t、10000t迅速扩大，以及国家对水泥行业的排放标准不断修订，袋式除尘器的应用快速推进。对于日产10000t的生产线，其窑头烟气量在100万m ³ /h以上，过滤面积为17000m ² ；窑尾烟气量超过200万m ³ /h，过滤面积达到34000m ² ，烟气温度为220～250℃。大规模的除尘器不仅需要在整体结构、进风通道、气流分布、喷吹系统、清灰模式等诸多方面进行优化设计，而且在滤料的耐温性、耐腐性、过滤精度、清灰性能、设备阻力、滤袋寿命等方面都提出了更严苛的要求。诸多的现场应用表明，我国水泥行业在大量应用袋式除尘技术后烟尘控制效果显著，颗粒物浓度为10mg/Nm ³ 甚至5mg/Nm ³ 的超低排放已经相当普遍，袋式除尘在水泥行业占有率已超过95%。

2005年，合肥水泥研究设计院研究设计的长袋低压脉冲除尘器用于华润珠江水泥5000t生产线，采用中箱体进风、P84针刺毡滤料等多项技术，实现了窑尾烟气低阻高效袋滤净化，滤袋使用寿命长达6年之久。珠江水泥有限公司窑尾脉冲袋式除尘开创了我国大型水泥窑尾除尘器使用合纤滤料的历史，对我国水泥行业使用袋式除尘技术治理窑尾烟尘实现超低排放起到了引领作用，并且促进了我国高性能纤维——聚酰亚胺及其滤料的自主研发及广泛应用。

火电作为烟尘排放的主要行业之一，静电除尘曾经是其主流除尘技术。虽然静电除尘在阻力、可靠性上有一定的优势，但存在排放浓度受粉尘性质（煤种）影响较大、随使用时间延长效率降低、极板振打时二次扬尘等问题，因此越来越难以应对日益严格的环保标准。在此大形势下，2001年，内蒙古丰泰发电有限公司引进德国鲁奇公司技术，在200MW机组上成功试用回转脉冲除尘技术，颗粒物排放浓度在30mg/Nm ³ 以下，由此拉开了我国火电行业应用袋式除尘的序幕。

2003年，由中钢集团天澄环保科技股份有限公司、东北大学、焦作电厂共同完成的电厂大型机组袋式除尘国家863攻关项目，是火电行业大型机组推广、应用自主设计研发的袋式除尘器的开端，项目研发的直通均流脉冲袋式除尘器结构简单，含尘烟气平进平出、分布合理、避免磨损滤袋，气流通畅，流线平滑、短捷，压力消耗降低，是一种新型低阻高效袋式除尘器，是袋式除尘器领域的又一创新产品，具有世界领先水平，为火电行业锅炉烟气净化增添了一项利器。

随着火电行业烟尘排放标准GB 13223—2011的逐步升级，颗粒物排放浓度从200mg/Nm ³ （1996版）升级到50mg/Nm ³ （2003版），再到20mg/Nm ³ 和30mg/Nm ³ （2011版），火电厂的袋式除尘所占比例逐渐提高，从零份额逐渐增加到目前的35%以上，应用的机组规模也从最初的200MW到600MW，再到如今的1000MW，应用范围包括几大电力集团稳定工况的机组，也包括自备电厂和坑口电厂复杂工况，颗粒物排放浓度均满足严格的超低排放标准。

我国垃圾焚烧行业起步较晚，借鉴国外经验，一开始就规定烟气处理系统采用袋式除尘技术，从而为袋式除尘在我国垃圾焚烧行业的快速发展铺平了道路。由于对垃圾焚烧烟气处理的特殊性认识不足，导致袋式除尘多次失效。经过艰难探索，在综合分析我国城市垃圾具有热值低、湿度大、来源复杂、腐蚀性强等特点后，合肥水泥研究设计院提出采用纯PTFE覆膜滤袋的技术路线，并经工程实践获得成功，现已成为我国垃圾焚烧行业烟气处理的可靠技术。

在袋式除尘技术大举进入火电行业的同时，将静电除尘和袋滤除尘两种机理同时用于烟气除尘的“电袋复合除尘器”，也由福建龙净环保股份有限公司和浙江菲达环保科技股份有限公司相继研发成功，并陆续在国内300MW、600MW和1000MW机组应用，实现了颗粒物浓度10mg/Nm ³ 甚至5mg/Nm ³ 的超低排放目标。在此过程中，配套研发的PPS+PTFE/PTFE复合滤袋也为电袋复合技术的成功应用提供了关键材料。

2019年，由中钢集团天澄环保科技股份有限公司、东北大学、浙江宇邦滤材科技有限公司、鞍山钢铁集团有限公司合作完成了国家863项目“钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备”，项目开创了预荷电脉冲袋式除尘技术，并同时研发了海岛纤维超细面层梯度滤料，具有世界领先水平。这是我国工业窑炉烟气颗粒物超低排放技术取得的最新成就。

福建龙净环保股份有限公司基于耐高温合金滤袋所研发的新型高效除尘装备，是常规超净电袋除尘的升级产品，具有耐超高温（400～800℃）、过滤精度高、能长期保持超低排放（＜10mg/Nm ³ ）、设备阻力小（≤1000Pa）、能耗低、滤袋寿命超长（≥8年）、废旧滤料回收利用简易、价值高、无二次污染等特点，具有国际领先水平。在氢氧化铝焙烧炉上的成功应用填补了国内外袋式除尘在该领域的空白。

排放标准升级意味着环保成本的提高，燃煤锅炉在提供热源的同时，其烟气处理工艺愈加复杂，脱硝、除尘、脱硫、脱白等独立工艺不断挤占有限的空间，一次投资与运行成本也不断挤压着锅炉主体工艺的利润。在此形势下，脱硝与除尘、脱硫与除尘协同治理的工艺路线、一体化设备、复合型脱硝除尘滤料进入探索尝试阶段。另外，考虑到脱硝催化剂300～400℃的最佳温度窗口，以及烟尘对脱硝催化剂的不利影响，超高温过滤介质（金属滤袋、陶瓷过滤器）、除尘脱硝双效陶瓷管等产品也应运而生。

中钢集团天澄环保科技股份有限公司开发的SDS干法脱硫+预荷电袋滤器+中低温SCR脱硝+余热回收的技术工艺，具有流程短、净化效率高、阻力低、占地少和运行费用省等显著特点，在焦炉烟气脱硫脱硝工程中的“首台套”示范系统投运以来，系统运行稳定可靠，各污染物的排放浓度：颗粒物为3.1～5.9mg/Nm ³ ，SO ₂ 为0.1～1.8mg/Nm ³ ，NO _x 为121～144mg/Nm ³ 。一体化装置运行总阻力为700～1000Pa，比常规布置节省运行费用40%以上，余热回收生产热水105t/h，取得了环保和节能的双重效益。该工艺提供了一种焦炉烟气多污染物协同治理的新途径，凸显出了短流程的优势，并为用户显著降低了运行成本。

当前，我国许多行业面临产能激增、排放标准升级而空间场地不增的严苛局势，在除尘器占地不变、主体设备不改的前提下，有效扩大过滤面积的改进式褶皱滤袋、滤筒除尘器应运而生。另外，我国工业规模庞大且工艺众多，各种复杂的工艺流程与运行条件都有，多污染物协同治理导致运行成本提高的形势也促使了除尘产品往低成本、低消耗方向发展。

针对传统袋式除尘器存在的结构复杂、流动阻力大、沉降粉尘与气体流动逆向、气流分布不易均匀、灰斗多，占地大等问题，中钢集团天澄环保科技股份有限公司自主开发了顶部垂直进风袋式除尘器新结构，获得发明专利。2020年又开展大型化的结构研究与设计，并成功在某钢厂原料除尘系统实现了大型化工程应用，单模块处理风量可达33万m ³ /h。运行结果表明，颗粒物排放浓度约为5mg/Nm ³ ，设备过滤阻力500～800Pa，显著降低了设备阻力和运行能耗，减少占地30%，节约钢耗10%～15%，节能减排效果尤为显著，市场前景广阔。

为满足高温烟气多污染物高效协同治理的需求，福建龙净环保股份有限公司在某电厂锅炉高温烟气系统搭建了尘、硫、硝一体化控制试验台，开展了现场中间试验并获得成功。该项工艺为高温干法脱硫+高温超净电袋除尘+低尘SCR脱硝一体化技术，试验测试结果表明：出口烟尘浓度8.6mg/Nm ³ 、NO _x 浓度47.4mg/Nm ³ 、SO ₂ 浓度26.5mg/Nm ³ ；SO ₂ /SO ₃ 转化率0.77%、氨逃逸率≤2mg/Nm ³ 。该项工艺技术通过技术鉴定达到国内领先水平，为燃煤机组高温烟气多污染物超低排放协同控制提供了全新的技术路线。目前，正在某燃煤机组开展工业示范应用。

福建远致环保科技有限公司主导研发的“高温低尘SCR脱硝一体化技术”集高温电除尘器、金属滤袋除尘器和SCR脱硝反应器设计为一体，并采用高温金属纤维毡滤袋，烟气先经袋滤除尘，保证进入脱硝系统的烟气含尘浓度低于10mg/Nm ³ ，使脱硝催化剂在低尘环境下实现高效脱硝。从根本上革除了SCR脱硝催化剂易堵塞、易磨损、易中毒、寿命短、氨逃逸等弊端，使催化剂的使用寿命得到延长，催化剂用量显著减少，运行成本得以降低。

袋式除尘器按照传统清灰方式可分为机械振打式除尘器、反吹风除尘器、脉冲喷吹除尘器等。在工艺优化与技术不断进步的过程中，机械清灰逐渐退出了历史舞台，脉冲清灰成为了目前袋式除尘应用最广泛的类型。

根据除尘器主体结构，目前，袋式除尘器市场上主要有以下三种形式：长袋低压脉冲除尘器、回转脉冲/反吹风除尘器和电袋复合除尘器。

1）长袋低压脉冲除尘器：使用长达8m（或更长）的圆形滤袋纵横排列，与每个脉冲阀相连的喷吹管下部一排开口对应一排滤袋，脉冲喷吹清灰压力为0.2～0.3MPa，烟气流向以直进直出为主，进气部位以除尘器主体偏下或灰斗进风居多，具有阻力小、清灰效果好、故障率低的优点；是袋式除尘技术发展到今天优选的一种。

2）回转脉冲/反吹风除尘器：将椭圆形滤袋按照同心圆方式组成若干袋束，每个袋束上方布置可旋转的2～4根反吹臂的清灰机构，反吹臂下部开一排风口进行随机脉冲喷吹或反吹风清灰。该类型除尘器需要的脉冲阀少，清灰柔和、对滤袋振动小、二次扬尘少，但滤袋经向热收缩大，将袋笼顶起时容易导致旋臂机构故障，喷吹系统故障时影响面大。

3）电袋复合除尘器：把静电除尘与袋式除尘相结合，形成前电后袋或电袋镶嵌结构，前级的静电场使粉尘颗粒荷电，带电颗粒在滤料表面形成的粉尘层更加蓬松，阻力小、增长慢、易清灰，而且提高捕集效率；电场还去除部分粉尘，减轻后级袋式除尘的负荷。但电和袋两套除尘设施并用，不仅故障点增加，而且提高了一次投资和运行成本，同时也增加了设备的安全隐患，以及管理和检修的复杂性。

袋式除尘技术的发展趋势：

1）设备大型化：基于主体工艺产能的进一步扩大，烟气量也随之增加；另外，环保标准升级要求排放浓度更低，过滤风速降低、设备进一步增大将是今后一段时期的主题。对5mg/Nm ³ 的超低排放，过滤风速最好在0.7m/min以下。

2）设计模块化：针对中小型除尘器及系列化除尘器，模块化设计是基础。近年来，计算机技术被广泛应用于袋式除尘领域，使零部件设计实现了标准化，设备方案设计实现快捷化，设备设计和工程设计趋向高效准确。

3）气流均布设计：风量增大、设备大型化、滤袋数量增多等因素，将使袋式除尘器内部气流的均布变得更为重要，为避免气流不均、局部流速过快造成的阻力增加及对滤袋的冲刷和损坏，计算机模块化试验与物理模型实验结合是准确实现袋式除尘器气流分布的有效手段。

4）除尘器运行状态监控智能网络化：物联网背景下，生产企业对除尘器运行状态及实时控制技术提出更高的信息化要求，通过对大数据的分析可以获得建设性决策支持。基于云计算的运维管理模式将获得越来越多的重视。

5）加工制造智能化：随着劳动力短缺、劳动力成本上升及自动化技术的进步，除尘器加工制造工艺精细化、自动化和智能化将进一步发展，操作机械手、焊接与装配机器人正在进入除尘器工厂。

6）基于碳捕集的除尘器提标改造：“双碳”成为中国环保未来30年的主要方向，不仅带来巨量市场，而且会引发巨大的工业变革与技术换代。在目前污染物超低排放基础上，围绕碳减排，直接用于烟气碳捕集的超净袋式除尘技术及配套技术产品将成为新的经济增长点。 15MQOSF4gvU4GbdyZadQhucrf91Afh0Eac8lCxe3S30wwFnwKOWNypH6Od8NVBvA