曲增杰，趙麗妮

1.國電龍源電力技術(shù)工程有限責任公司，北京 100039

2.北京龍源冷卻技術(shù)有限公司，北京 100176

2011年，環(huán)保部和質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了新版的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）。標準規(guī)定：自2012年1月1日起，新建火電廠煙氣含塵濃度執(zhí)行30mg/Nm3標準；自2014年7月1日起，所有火電廠煙氣含塵濃度執(zhí)行30mg/Nm3標準。相比舊標準，新標準不僅大幅收緊了煙塵的排放限值，而且時段劃分也更加簡化。

目前，火電機組主要的除塵方式仍為電除塵器，部分新建機組安裝了袋式除塵器。按照新標準，目前大部分現(xiàn)役火電機組的除塵器可能均面臨著提效改造的需求。

1 電除塵技術(shù)

1.1 電除塵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

電除塵技術(shù)是利用強電場電暈放電使煙氣電離、粉塵荷電，在電場力的作用下將粉塵從煙氣中分離出來的技術(shù)。電除塵的優(yōu)點非常突出：除塵效率高，處理煙氣量大，可用于高溫、高壓和高濕場合，阻力小等；缺點為一次投入大，除塵效率受比電阻影響等。

我國從20世紀 60年代起開始電除塵的研究工作，到90年代末，已基本趕上同期國際先進水平。進入21世紀，電除塵作為控制大氣污染、解決環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展矛盾的主要技術(shù)之一，得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于火電、有色冶金、化工、鋼鐵等行業(yè)，其中火電行業(yè)的用量約占全國的75%，目前已在1 000MW超超臨界火電機組中得到了成功運用。

1.2 電除塵器改造現(xiàn)狀

目前，許多電廠的電除塵已無法達到新標準的要求，需進行技術(shù)改造。分析造成除塵器效率低的原因，提出改造方案并進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇效率高、投資少的方案十分必要。

造成電除塵器效率低下的原因一般有：

1）時間長，漏風增加，造成比集塵面積減小，場內(nèi)煙氣流速增大，停留時間短，影響粉塵的沉積；2）極板腐蝕變形；極板表面銹蝕存在氧化皮，造成積灰污染；陽極板之間聯(lián)結(jié)松動，同極距發(fā)生變化，二次電壓降低；3）陰極芒刺線磨損、腐蝕，二次電流低；4）振打效果不佳；5）氣流分布設(shè)計不合理，分布不均；6）電氣元件老化，繼電器、接觸器老化，故障增加等。

針對上述原因，通?？刹扇∫韵赂脑齑胧?/p>

1）提高除塵器高度，擴大入口面積，使流通面積增加，煙速降低，延長停留時間；2）除塵器加長，由三電場擴為四、五電場，比除塵面積減??；3）入口設(shè)均流裝置，出口加裝槽形板，使氣流分布均勻。

1.3 “移動電極”新型電除塵技術(shù)

對于煤質(zhì)穩(wěn)定的電廠，通過增加電場數(shù)可以達到50mg/Nm3標準。但對于高灰分煤、高比電阻粉塵，電除塵器就力不從心了。針對高比電阻粉塵引起的反電暈、振打引起的二次揚塵等問題，出現(xiàn)了一種新型的技術(shù)：移動電極除塵技術(shù)。

移動電極除塵是一種采用固定電極和移動電極組合的新技術(shù)，它既彌補了常規(guī)電除塵器對高比電阻、超細、高黏度粉塵難收難清、二次揚塵等不足，又彌補了布袋除塵阻力大、運行費用高、維護工作量大、難以處理高溫高濕煙氣等的缺陷。

圖1 移動電極除塵技術(shù)示意圖

移動電極除塵技術(shù)的特點：

1）高效收集高比電阻粉塵，可以達到30mg/Nm3標準；2）節(jié)省空間和能耗，一個移動電極相當于1.5個～3個固定電極；3）適用粉塵范圍廣：如燃煤鍋爐、冶金燒結(jié)機頭等；4）粉塵二次飛揚幾乎為零；5）煙氣溫度最高可達350℃。

通常來說，常規(guī)電除塵器為達到30mg/Nm3需要的集塵面積非常大（4或5電場），投資和占地大。而移動電極可以以較小的集塵面積實現(xiàn)較高的除塵效率，以較少的投資達到較好的經(jīng)濟收益（1個移動電場大致相當1.5個～2個固定電場）。而且，移動電極技術(shù)不僅可以在新建項目中應(yīng)用，也可應(yīng)用于改造項目，是傳統(tǒng)電除塵器通過技改滿足環(huán)保標準的新選擇。

在國外，日本日立（HPT）公司于1979年研制出了第一臺移動極板電除塵器（MEEP技術(shù)），目前已在全球58個項目上得到了成功應(yīng)用。在國內(nèi)，菲達環(huán)保經(jīng)過兩年多的研究，掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的旋轉(zhuǎn)式移動電極電除塵技術(shù)，并已在國內(nèi)兩個300MW等級燃煤機組電除塵器改造項目中應(yīng)用?？梢灶A(yù)期，移動電極除塵器的出現(xiàn)，將會延續(xù)電除塵器在未來高標準環(huán)保要求中除塵技術(shù)的主導(dǎo)地位，代表了電除塵器未來的發(fā)展方向。

2 袋式除塵技術(shù)

2.1 袋式袋除塵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

袋式除塵技術(shù)是利用纖維狀編織物做成的袋式過濾元件來捕集煙塵的技術(shù)。與電除塵相比，袋式除塵不受飛灰比電阻的影響，飛灰濃度和粒度的變化、鍋爐運行負荷的變化、煙氣量的波動等對出口濃度的影響也極為有限，出口濃度可以低于50甚至達到10mg/Nm3。

上世紀80年代，我國在多個電廠開始試用袋式除塵器，但由于濾袋壽命等問題，之后的10余年沒有大的發(fā)展。2001年底，德國Lurgi公司袋式除塵技術(shù)首次在我國內(nèi)蒙古豐泰電廠200MW機組上使用。此后，國電電科院、武漢天澄、南京龍源等一批單位紛紛介入布袋除塵器的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。

袋式除塵器的優(yōu)點：

1）除塵效率高，可以≤30mg/Nm3；2）不受粉塵特性的影響；3）可捕集一定量的二噁英和SO2等有害氣體。

不足：

1）阻力大，一般為1 500Pa～2 000Pa，能耗大，運行費用較高；2）濾袋壽命有限，更換費用高，工作量大；3）濾袋不能承受高溫，對煙氣中的水分和油性物質(zhì)有要求。

布袋除塵器的發(fā)展史基本上是濾料的發(fā)展史?？梢哉f濾袋的性能、壽命和造價在很大程度上決定了袋式除塵器的發(fā)展進程。國內(nèi)濾料的應(yīng)用環(huán)境表現(xiàn)為“四高一大一低”（煙溫高；SO2、NOx、O2含量高；含塵濃度大；要求濾料阻力低）。因此，在濾料的使用上應(yīng)充分考慮國內(nèi)鍋爐的實際，有針對性地選用。

近年來，袋式除塵技術(shù)有了長足的進步，主機、濾料、自動控制水平都有了很大提高，對于煙氣的高溫、高濕、高濃度、微細粉塵、吸濕性粉塵、易燃易爆粉塵等有了更強的適應(yīng)性，在加強清灰提高效率、降低消耗、減少故障、方便維修方面達到一個新的高度。

2.2 袋式除塵器的應(yīng)用展望

隨著排放標準的日益提高，袋式除塵器成為理所當然的選擇，其最大優(yōu)點是效率高，對粉塵特性不敏感，對亞微米粒徑的細塵有較高的除塵效率，而這些均為電除塵的弱項。在一些鋼廠和水泥廠將電除塵改造為袋式除塵器后，排放濃度、維修工作量都低于電除塵器。可以預(yù)期，袋式除塵器將在火電行業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用，這與國外的發(fā)展趨勢是一致的。

3 電-袋復(fù)合除塵技術(shù)

電除塵器和袋式除塵器均屬高效除塵器，但它們又都分別存在著不足。因此，一種新的電－袋復(fù)合式除塵技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。它集電除塵和袋式除塵的優(yōu)點于一身，成為高效除塵的新選擇。

3.1 電一袋復(fù)合除塵器的設(shè)計構(gòu)思

電－袋除塵器在前部設(shè)置一個電場的電除塵，收集大部分粉塵，而在后部裝設(shè)濾袋，使含塵濃度大大降低的煙氣通過濾袋進一步除塵。具體思路如下：

1）采用與常規(guī)除塵器相同的占地和布置方式；2）前級布置電除塵器,收集的粉塵占總量的80%～90%；3）后級采用袋式除塵器，此時粉塵負荷大大降低，濾袋阻力減少、清灰周期延長；同時袋式除塵對粉塵特性要求低、效率高的優(yōu)點得以發(fā)揮，收集的粉塵占總量的10%～20%。

電－袋除塵器與傳統(tǒng)除塵設(shè)備相比，具有效率高（可以實現(xiàn)30mg/Nm3）、不受粉塵特性影響、能滿足不同工況條件運行要求、高效穩(wěn)定、阻力低、濾袋粉塵負荷小、濾袋壽命長、維護量小等特點。有研究顯示，純袋式除塵器的粉塵沉積在濾袋表面時呈密實平整結(jié)構(gòu)，而帶電荷的粉塵積聚在濾袋表面時呈現(xiàn)凹凸不平的松散結(jié)構(gòu)，更有利于氣流的通過，降低濾袋阻力[1]。

3.2 電除塵器改造為“電-袋”復(fù)合除塵器

電－袋除塵器不僅適合新建項目，而且適用于現(xiàn)有設(shè)備的提效改造。在排放標準小于30mg/Nm3時，它的投資可低于單獨采用袋式除塵器或電除塵器時的投資[2]。

電除塵器進行“電-袋”改造時，改造思路如下：

1）保留原電除塵器的進口喇叭和第一電場，鋼支架、灰斗、殼體和保溫設(shè)施；2）原第一電場進行殼體、陽極板排清洗，更換極線，并調(diào)整校正極距，對振打裝置和電場進行檢修；3）拆除原后面的電場陰陽極系統(tǒng)，改為袋式除塵，安裝導(dǎo)流裝置以保證煙氣流過布袋時的氣量分配；4）為保護濾袋，采用噴水降溫法；5）設(shè)預(yù)除灰裝置。

在電－袋除塵器中，電除塵能捕集大量粉塵，沉降高溫煙氣中未熄滅的高溫顆粒，緩沖均勻氣流；濾袋串聯(lián)在后，收集細粉塵，嚴把排放關(guān)。同時，兩除塵區(qū)域中任何一方發(fā)生故障時，另一區(qū)域仍保持一定的除塵效果，具有較強的彌補性。

3.3 電－袋除塵器存在問題及應(yīng)用前景

電－袋復(fù)合除塵器并不是電除塵和布袋除塵的簡單疊加，有一系列工程實際問題需要解決：

1）解決同一除塵器內(nèi)同時滿足電除塵和布袋除塵工作的條件；2）解決電場與布袋之間的氣路聯(lián)接和氣流分布問題，實現(xiàn)后置袋式除塵各個濾袋流量和粉塵濃度均勻分布，降低系統(tǒng)阻力；3）根據(jù)煙氣工況及特點選擇壽命較長的濾袋；4）根據(jù)運行特點，保證前級電場高效投運，解決電場的結(jié)構(gòu)問題和高壓電氣的控制問題；5）因燃煤變化而引起的煙氣工況變化導(dǎo)致的濾袋阻力控制問題；6）解決鍋爐出現(xiàn)各種故障時濾袋的保護問題。

從工程實踐來看，想要同時取得電除塵和袋式除塵的雙重優(yōu)點并非輕而易舉：

1）做到氣流分布均勻并不容易。煙氣均布非常重要，不但影響電除塵的效率，而且影響濾袋的壽命。對電除塵來說，最佳情況是煙氣平進平出，而袋式的最佳情況是下進風，兩者很難同時達到最佳；2）臭氧對聚苯硫醚（PPS）的腐蝕影響。由于性價比較高，PPS目前是電廠袋式除塵器濾料的首選，但其抗氧化性較差，一般應(yīng)運行在160℃和含氧量9%以下。電除塵電暈放電必然產(chǎn)生臭氧，在高溫和一定濕度下，臭氧對PPS的腐蝕進而對濾袋壽命的影響不可忽視[3]。

但是，電－袋除塵器作為提高除塵效率和有效控制微細粒子粉塵的新一代環(huán)保產(chǎn)品，已經(jīng)顯示出巨大的市場需求和強大的生命力。隨著環(huán)保要求的提高以及對微細粒子強化控制的要求，新上火電和技改項目中采用電－袋復(fù)合除塵技術(shù)的比例將會進一步增加。

4 結(jié)論

1）隨著國家煙塵排放標準的日益嚴格，國內(nèi)大量火電企業(yè)面臨著現(xiàn)有除塵技術(shù)和設(shè)備升級的需求；

2）隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)目前以傳統(tǒng)電除塵器為主的局面將得到改變，包括袋式除塵、電-袋復(fù)合除塵技術(shù)等將會得到更廣泛的應(yīng)用；

3）電除塵器在應(yīng)對更高要求排放標準時并非無所作為，以移動電極為代表的等新型電除塵技術(shù)有望得到進一步發(fā)展；

4）電-袋復(fù)合式除塵技術(shù)作為時下最流行、最為關(guān)注的除塵技術(shù)，其實際運行效果需要更多的實踐和更長時間的檢驗，出現(xiàn)的問題應(yīng)該及時總結(jié)解決。有關(guān)問題在未形成定性結(jié)論前大面積推廣存在一定的風險。

[1] 黃煒，林宏，鄭奎照，等.電-袋復(fù)合式除塵技術(shù)及應(yīng)用[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2006(4)：39-41.

[2]蔡銘，劉練波，陳俊峰.燃煤電廠電除塵器改造方案[J].中國電力，2006(7)：74-77.

[3]江得厚，孫寧，董雪峰，等.燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器不是最佳組合[D].中國電力2009年火電廠環(huán)境保護綜合技術(shù)研討會論文集，2009，42：179-183.