李晛宇， 曲 劍

(1.承德市環(huán)境保護(hù)局信息中心，河北 承德 067000 2.承德清潔生產(chǎn)審核中心，河北 承德 067000)

實(shí)際運(yùn)行中兩種除塵裝置凈化性能比較

李晛宇1， 曲 劍2

(1.承德市環(huán)境保護(hù)局信息中心，河北 承德 067000 2.承德清潔生產(chǎn)審核中心，河北 承德 067000)

作者以熱電廠除塵為例,通過研究鍋爐煙道氣、靜電除塵器和麻石水膜除塵器捕集塵的粒徑分布，得出兩種除塵裝置在實(shí)際運(yùn)行中的分級除塵效率,表明兩種除塵器脫除效率均隨著粒徑的增大而提高，對PM10以上的顆粒物脫除效率達(dá)90%～94%，而對PM2.5以上的顆粒物脫除效率達(dá)80%左右，捕集率較低。這意味著燃煤產(chǎn)生的細(xì)顆粒物因除塵裝置的去除率低而大部分進(jìn)入大氣中，因此除塵裝置除塵性能需進(jìn)一步改進(jìn)。通過對兩種除塵器凈化性能的比較分析，提出加強(qiáng)除塵器運(yùn)行管理的建議。

燃煤飛灰；靜電除塵器；麻石水磨除塵器；粒度分布；凈化性能

我國許多城市進(jìn)行的顆粒物源解析表明,燃煤排放的一次粒子及煤炭排放出的大量SO2等氣態(tài)污染物經(jīng)反應(yīng)后形成的二次粒徑，是空氣中超細(xì)顆粒物的主要來源之一。超細(xì)顆粒物比表面積大，富含大量的有毒、有害物質(zhì)，在大氣中的滯留時(shí)間為7～30天，且輸送距離遠(yuǎn)至高度20km、距離8000km以外[1]，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響很大。因此，從源頭控制與減少超細(xì)顆粒物的排放尤為重要。燃煤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明電力和供熱行業(yè)是各城市中造成燃煤污染的主要源頭，設(shè)置各種除塵器為降低燃煤煙塵排出總量的主要措施。

在燃煤源可吸入顆粒物污染研究中，掌握粒度分布對選擇凈化設(shè)備、評價(jià)凈化性能、研究粒子群的擴(kuò)散和凝聚行為以及對環(huán)境造成的污染影響具有重要的意義[2]。就此本文通過研究熱電廠鍋爐煙道氣、靜電除塵器和麻石水膜除塵器捕集塵的粒徑分布，對燃煤熱電廠除塵裝置凈化性能進(jìn)行了分析，確定了兩種除塵器的分級脫除效率，提出應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)除塵裝置、加強(qiáng)除塵器運(yùn)行管理的建議。

1 實(shí)驗(yàn)儀器及方法

（1）實(shí)驗(yàn)儀器選擇：TH-800IV煙塵平行采樣儀和BT-9300H激光粒度分布儀。

（2）測定方法[3]：GB/T16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》和GB5468-91《鍋爐煙塵測試方法》

（3）實(shí)驗(yàn)爐型、除塵器類型和煤種的選擇：爐型選擇75t/h循環(huán)流化床鍋爐；除塵器類型選擇靜電除塵器和麻石水膜除塵器；煤種產(chǎn)自山西榆次的貧煤。

（4）采樣方法

采樣中用TH-800IV煙塵平行采樣儀自動(dòng)跟蹤流量，實(shí)現(xiàn)等速采樣，并在已確定的各采樣點(diǎn)上移動(dòng)采樣，各點(diǎn)采樣時(shí)間相等。以這種方法分別在除塵器前后采樣3次，將三次采樣合并作為煙塵混合樣品。此外，采樣階段收集電除塵器和麻石水膜除塵器內(nèi)捕集的飛灰樣品。

（5）分析測試方法

將濾筒中煙塵樣品、電除塵器和麻石水膜除塵器內(nèi)捕集的飛灰樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用勺取法做測試樣品，利用激光粒度分布儀對測試樣品的粒徑分布進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙道氣參數(shù)

煙道氣的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，包括煙氣溫度，工況風(fēng)量，煙氣流速以及煙塵濃度見表1。

表1 煙道氣各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)

2.2 燃煤煙塵粒度分布

循環(huán)流化床鍋爐是沸騰爐的一種型式[4]，近年來在發(fā)電行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，因其排煙含塵濃度大而且細(xì)粒子較多，除塵裝置主要采用靜電除塵器和麻石水膜除塵器。本實(shí)驗(yàn)以這兩種常見的除塵器為研究對象，分別測定了靜電除塵器和麻石水膜除塵器捕集的煙塵樣品粒度分布，不同粒徑顆粒物累積百分含量見表2，不同累積百分含量對應(yīng)的顆粒物粒徑見表3，捕集塵的中位徑、體積平均徑、面積平均徑、和比表面積等參數(shù)見表4。

表2 不同粒徑顆粒物累積百分含量（%）

表3 不同累積百分含量對應(yīng)的粒徑（μm）

表4 粒度分布重要參數(shù)

由表2可以看出，除塵器前煙道氣中PM10累積百分?jǐn)?shù)占41.72%，PM2.5累積百分?jǐn)?shù)占13.81%。此結(jié)果同國內(nèi)研究的質(zhì)量分布基本一致 （未除塵狀態(tài)下PM10占30.5%，PM2.5占7.8%）。靜電除塵器捕集塵和麻 石 水 膜 除 塵 器 捕 集 塵 中 PM0.5、PM1.0、PM2.5、PM5.0、PM10所占累積百分含量均低于進(jìn)口煙道氣煙塵中相應(yīng)粒徑所占的累積百分含量，說明兩種除塵器對較大顆粒物捕集率高，而對粒徑小于10μm的顆粒物捕集率較低，造成捕集塵中小顆粒物的累積百分含量降低。這意味著燃煤產(chǎn)生的細(xì)顆粒物因除塵裝置的去除率低而大部分進(jìn)入大氣中，因此除塵裝置除塵性能需進(jìn)一步改進(jìn)，以滿足新的煙塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn) 50mg/m3。

對于兩種除塵器而言，由表2數(shù)據(jù)可看出，對于粒徑小于10μm的顆粒物，在麻石水膜除塵器捕集塵的累積百分含量均大于在電除塵捕集塵中的含量。表3中數(shù)據(jù)表明相同累積百分含量所對應(yīng)的粒徑，麻石水膜捕集塵比電除塵捕集塵小。表4中麻石水膜捕集塵體積平均徑和面積平均徑均低于電除塵捕集塵，而比表面積大于電除塵捕集塵。所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明麻石水膜除塵器對粒徑小于10μm的顆粒物捕集效率比電除塵稍高。

2.3 兩種除塵器的分級脫除效率

通過鍋爐煙道氣及兩種除塵器捕集的煙塵粒度分布狀況，分析計(jì)算出靜電除塵器和麻石水膜除塵器的分級脫除效率，見圖1和表5。

由表5可知，靜電除塵器和麻石水膜除塵器對PM10以上的顆粒物脫除效率達(dá)到88%和94%以上，而對PM2.5以上的顆粒物脫除效率僅分別達(dá)到76%和90%，可見，在熱電廠除塵裝置的實(shí)際運(yùn)行中，部分細(xì)顆粒物可以穿越除塵設(shè)備而排放于大氣環(huán)境中，造成顆粒物污染。由圖1可看出，靜電除塵器和麻石水膜除塵器的分級脫除效率都呈現(xiàn)隨著粒徑增大而提高的規(guī)律，且麻石水膜的分級除塵效率整體上高于靜電除塵器。

表5 兩種除塵器的分級脫除效率

而一般理論上認(rèn)為電除塵器的除塵效率一般高于其它除塵器，可捕集粒徑小于0.1μm的粒子，并且有研究表明電除塵后煙塵平均粒徑為2～3μm,最大粒徑為5μm，最小粒徑為0.5μm；麻石水膜除塵后煙塵平均粒徑為7μm,其最小粒徑為0.1μm[5]。可見，本實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果與國內(nèi)一些其它研究結(jié)果存在不一致。

由于靜電除塵器的除塵性能受到諸多因素的影響，如煙塵性質(zhì)、設(shè)備狀況及操作條件等都可能影響到細(xì)顆粒物去除效率的高低。分析原因可能是：

（1）粉塵比電阻高。適用于電除塵器的粉塵比電阻為104～1011Ω.cm，熱電廠所用的山西煤，灰中Al2O3含量較多，粉塵比電阻高，K2O、Na2O含量低，這些都對除塵不利。

（2）煙氣溫度高。循環(huán)流化床燃燒溫度一般在850～900℃，煙氣溫度高，氣體黏滯性增大，這將影響其驅(qū)進(jìn)速度的下降。應(yīng)在煙氣進(jìn)入電除塵器前進(jìn)行氣體冷卻，以提高凈化效率。

（3）粉塵濃度高。電除塵器對所凈化的氣體的含塵濃度有一定的適應(yīng)范圍，如果超過一定范圍，除塵效果會(huì)降低。電除塵器允許的最高含塵濃度與粉塵的粒徑、質(zhì)量組成有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)煙道氣粉塵中位徑為12.44μm，而入口濃度達(dá)138.8g/m3，使得電暈電流下降，影響除塵效率。

（4）煙塵粒徑較小。試驗(yàn)證明，帶電粉塵向沉淀極移動(dòng)的速度與粉塵顆粒半徑成正比，粒徑越大，除塵效率越高。而本實(shí)驗(yàn)煙道氣粒度分布表面煙道氣中小于10μm顆粒物的累積百分含量為41.72%，因此去除效率下降。

設(shè)備運(yùn)行情況和操作條件等因素 （如氣流速度大，氣體紊流度大，二次揚(yáng)塵和粉塵外攜的幾率增大；振打清灰不合適，造成較大二次揚(yáng)）也會(huì)引起除塵器除塵效率下降。因此應(yīng)加強(qiáng)靜電除塵器的運(yùn)行管理，使其保持高除塵效率。

3 結(jié)論

（1）靜電除塵器和麻石水膜除塵器分級脫除效率表明兩種除塵器脫除效率均隨著粒徑的增大效率提高，對PM10以上的顆粒物脫除效率達(dá)90%，而對PM2.5以上的顆粒物脫除效率達(dá)80%左右，捕集率較低，這意味著燃煤產(chǎn)生的細(xì)顆粒物因除塵裝置的去除率低而大部分進(jìn)入大氣中，因此除塵裝置除塵性能需進(jìn)一步改進(jìn)。

（2）電除塵器捕集塵和麻石水膜除塵器捕集塵粒度分布測定表明，這兩種除塵器在實(shí)際運(yùn)行中，麻石水膜除塵器對小于10μm顆粒物的去除效率高于電除塵器的去除效率。對靜電除塵器效率下降可能原因進(jìn)行了較詳盡的分析，提出應(yīng)加強(qiáng)熱電廠除塵器的運(yùn)行管理，使除塵器起到高效除塵凈化作用，抑制細(xì)顆粒排入大氣環(huán)境，危害城市環(huán)境質(zhì)量和人體健康。

[1]周軍，柴國勇，陳元．城市大氣中PM 2．5污染控制的意義與途徑[J]．甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，2003（3）：30-31．

[2]徐鴻，駱仲泱，王濤等．循環(huán)流化床電站排放煙塵特性及痕量重金屬分析[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：515～519．

[3]國家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司．中國環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)匯編（1979-2000 年）[S]．2001，10：277～312．

[4]車剛,王林．循環(huán)流化床鍋爐與環(huán)境保護(hù)[J]．山東電力技術(shù)，2003，(5)：20-22．

[5]孫金陵，袁思平，范相閣．鄭州市TSP塵源粒徑及形貌特征分析[J]．環(huán)境科學(xué)研究，2001，14（1）：16～18．

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1005-1554（2011）02-0013-03

2011-03-10

張晛宇（1980-），男，河北承德人，河北省承德市環(huán)保局工程師。