黃煒

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖 364000)

0 引言

燃煤電廠鍋爐會產生大量的含塵煙氣，為了保護環(huán)境不被污染，一般在鍋爐尾部均設置除塵器。《大氣污染物排放標準》(GB 13223－2011)規(guī)定在一般情況下粉塵排放需≤30mg/m3，在重點保護區(qū)為≤20mg/m3，對除塵器性能提出更高的要求。傳統(tǒng)的除塵器有電除塵器和袋式除塵器兩種。電除塵器由于其除塵機理的限制，對一些難以荷電的微細粉塵，即使加大除塵器的除塵面積，也很難達到國家的排放要求。袋式除塵器雖有較易達到排放標準的優(yōu)點，但其阻力大，相應的電耗也大，尤其對一些磨蝕性大的粉塵，往往很難保證除塵器的正常工作。電袋復合除塵器是在吸取電除塵和袋式除塵的優(yōu)點，克服兩者的缺點而開發(fā)的一種高效除塵器。

1 電袋復合除塵器

電除塵器優(yōu)點:能處理高溫煙氣，除塵器阻力小，維護費用低，可獲得較高除塵效率。對一般性能的煙塵，只要有足夠的收塵面積，通?？蛇_到99%以上的除塵效率。缺點:除塵效率受粉塵性質(化學成分和顆粒級配)和煙氣參數(shù)(煙氣量、煙氣溫度、煙氣化學組成)影響大;由于除塵機理的限制，除塵效率按指數(shù)曲線變化，后級電場的收塵量少。

袋式除塵器優(yōu)點:煙塵排放濃度低。袋式除塵器采用過濾式，只要濾料有足夠的密集度，易實現(xiàn)煙塵低排放;除塵效率基本上不受煙塵性質的影響，即煙氣量、煙氣溫度、煙氣含塵濃度的波動對排放量影響不大。缺點:運行阻力大，相應電耗也大;濾袋壽命短，維護費用高。袋式除塵器濾袋的破損有機械磨損和化學腐蝕兩種，為了解決濾袋壽命短的缺點，一方面要降低煙氣中的含塵濃度，尤其對含SiO2和含Al2O3較高的粉塵;另一方面，尋找適合于鍋爐煙氣的濾料，選擇有一定抗酸、抗堿、耐高溫、抗水解性能的濾料。實踐表明，PPS是一種較好的濾料，此外，PPS加PTFE覆膜和PPS+P84復合濾料也是很好的方案。

通過以上分析，我們認為電袋復合除塵器可以綜合電除塵器和袋式除塵器的優(yōu)點，保留電除塵器中除塵效率高的第一、二電場作為電場區(qū)，煙塵在該區(qū)被大部分收集下來，其余未被收集的荷電粉塵流入后端的布袋區(qū)，在低阻力的條件下被凈化。

電袋復合除塵器是在一個箱體內，前端安裝一短電場，后端安裝濾袋場，煙塵從左端引入，首先經(jīng)過電場區(qū)，塵粒在電場區(qū)荷電并有80% ～90%粉塵被收集下來。經(jīng)過電場的煙氣部分直接進入袋區(qū)，而另一部分煙氣流向袋區(qū)下部再向上流入袋區(qū)。煙氣經(jīng)濾袋外表面進入濾袋內腔，粉塵被阻留在濾袋外表面，被凈化后的氣體從內腔流入上部的凈氣室，然后經(jīng)提升閥進入排氣煙道，從煙道排出。

2 電場區(qū)除塵性能試驗

為了驗證電場區(qū)的除塵性能，我們采用某電廠的粉煤灰在試驗臺上進行試驗。試驗裝置包括粉塵喂料裝置、除塵器本體、風機、管道和溫度、壓力、壓差測試儀器等，除塵器內前端為電區(qū)，后端為袋區(qū)。試驗裝置主要性能參數(shù)見表1。

表1 電袋復合除塵器試驗裝置的主要性能參數(shù)

當啟動系統(tǒng)風機時，由于負壓作用，空氣從試驗裝置左端的管道被吸入，調節(jié)風機前端的閥門，便可改變吸入的空氣量。被試驗的粉塵裝入管道上部的料斗內，當啟動料斗下部的星型給料機且打開插板閥時，物料便落入風管，隨流動的空氣進入除塵器。改變輸入星型給料機電機的頻率，便可改變喂入的物料量。含塵氣體進入電場區(qū)后，在電場作用下，部分粉塵被收集下來，另一部分粉塵被荷電然后進入后端的袋場區(qū)，經(jīng)濾袋過濾后從煙囪排出。電場區(qū)除塵效率的一次試驗結果見表2。

從表2可看出，電場區(qū)的除塵效率為73.54%(比集塵面積為10.17m2/m3/s)，在工程設計中，只要電場區(qū)的比集塵面積達到25～35m2/m3/s，電場區(qū)的除塵效率便可達到90%以上，這符合電袋復合除塵器的設計思想。

表2 電場區(qū)除塵效率試驗結果

3 荷電粉塵對濾料過濾性能的影響

在電袋復合除塵器的袋區(qū)中，濾料過濾的是荷電粉塵，它與一般的袋除塵的過濾機理有本質上的區(qū)別。電鏡掃描顯示無荷電粉塵和荷電粉塵在濾料表面沉積的狀態(tài)，無荷電粉塵沉積的粉塵層密實，透氣性差，而荷電粉塵沉積的粉塵層疏松，呈棉絮狀，透氣性好。為了深入的了解荷電粉塵對電袋復合除塵器凈化過程的影響，我們與清華大學合作，開展了“荷電粉塵對濾料過濾過程的影響”的研究。過濾實驗系統(tǒng)主要包括供氣系統(tǒng)、氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)、荷電裝置、濾料夾持裝置、流量控制系統(tǒng)、抽氣裝置、顆粒采樣系統(tǒng)等。分別對荷電、不荷電時過濾壓降增長率隨過濾風速和粉塵濃度的變化進行研究，試驗結果見圖1至圖4。

從圖中可知:在不荷電條件下，過濾壓增長率隨過濾風速增大而增大，且濃度越大變化越突出;在荷電條件下，上述變化的斜率變小;在荷電條件下，不同電廠(煤種、鍋爐不同)的粉塵，其過濾壓降增長率不同。其中以太原煤為最大，新余、內蒙煤最小，且相近;在荷電條件下，覆膜濾料與常規(guī)PPS濾料相比，過濾壓降增長率大小與煤種有關。

4 電場區(qū)和袋場區(qū)分級效率的確定

圖1 過濾壓降增長率隨過濾風速的變化(不荷電)

圖2 過濾壓降增長率隨來流粉塵濃度的變化(不荷電)

電袋復合除塵器是由電場區(qū)和濾袋區(qū)組成，電袋復合除塵器的除塵效率為:

式中:η電、η袋分別為電場區(qū)和濾袋區(qū)的除塵效率 。

電場區(qū)和袋場區(qū)分級效率確定的原則是:在保證除塵器設計性能條件下(排放濃度、設備阻力、濾袋壽命等)具有最優(yōu)的性價比。大量工程實踐表明，當進入電袋復合除塵器袋場區(qū)的煙氣含塵濃度為5～10g/m3時，過濾速度在1.2～1.5m/min范圍，其袋場阻力變化不大，也就是說，此時增大袋區(qū)的邊際效應在遞減。所以，工程設計時需根據(jù)煙塵的物理、化學性質、電源類型、進口含塵濃度等參數(shù)確定電場區(qū)的極板比集塵面積，使電場區(qū)的除塵效率達85% ～95% ，濾袋區(qū)的濾袋過濾面積一般按除塵器壓力降＜1200Pa確定。

5 結語

圖3 過濾壓降增長率隨過濾風速的變化(荷電)

(1)電袋復合除塵器能保持長期、穩(wěn)定的低排放，保證煙塵排放濃度10～30mg/m3的排放要求。在除塵系統(tǒng)運行過程中，盡管煙氣的參數(shù)(煙氣量、溫度、含塵濃度、煙氣成分等)、粉塵的化學組成發(fā)生波動，除塵器的排放濃度仍不會發(fā)生大的變化。

(2)電袋復合除塵器具有明顯的節(jié)能效益。實踐表明，電袋復合除塵器能耗(包括風機能耗)低于電除塵器和袋式除塵器，它們的能耗比約為:電除塵器∶袋式除塵器∶電袋復合除塵器 =1∶0.9∶0.75。

(3)濾料的選型要合理。濾袋是電袋復合除塵器中濾袋區(qū)的重要部件，它的性能好壞將影響到除塵器的運行性能和設備的維護周期。實踐表明，只要濾料的選型正確，濾袋的壽命可以在4年以上。

圖4 過濾壓降增長率隨來流粉塵濃度的變化(荷電)

［1］劉后啟，林 宏.電收塵器［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987.

［2］黃 煒，林 宏，修海明，等.電袋復合除塵技術的試驗研究［J］.中國環(huán)保產業(yè)，2011，(7):30－35.

［3］GB/T 27869－2011，電袋復合除塵器［S］.