摘 """""要：目前我國正面臨PM_2.5引起的嚴(yán)重大氣污染問題，燃煤電廠是大氣環(huán)境PM_2.5排放的最重要來源。在此背景下，研究電袋除塵技術(shù)對改善大氣質(zhì)量具有重要意義。探討了電袋除塵技術(shù)在工程化應(yīng)用方面的最新研究進(jìn)展，詳細(xì)闡述其工作原理和卓越性能，為該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論支持。對比分析了傳統(tǒng)除塵技術(shù)和電袋除塵技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及它們的適用范圍，進(jìn)行了綜合評估。

關(guān) "鍵 "詞：細(xì)顆粒物；濕式電除塵技術(shù)；電袋除塵技術(shù)

中圖分類號：TQ172.6""""""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A """"文章編號：1004-0935（2025）03-0496-05

全球范圍內(nèi)大氣環(huán)境中細(xì)小顆粒物（PM_2.5）的污染已成為一項(xiàng)環(huán)境挑戰(zhàn)。細(xì)顆粒物是指直徑小于2.5"μm的固體顆粒物或液滴，也被稱為可入肺顆粒物^[1]。它主要來源于汽車尾氣、工業(yè)廢氣及各種生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)。長時間滯留在大氣環(huán)境中的細(xì)顆粒物，會成為重金屬、有機(jī)物、細(xì)菌以及病毒等有害物質(zhì)的載體，對空氣質(zhì)量、氣候變化以及人體健康都存在重要的影響^[2]。目前，我國城市空氣污染主要來自汽車尾氣、工業(yè)源污染物以及燃煤鍋爐等方面，而這些污染源又大多采用煤炭燃燒方式進(jìn)行生產(chǎn)和加工^[3]。因此，針對細(xì)顆粒物排放問題，近年來廣泛研究的新方向是開發(fā)除塵技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)超低排放和保障綠色經(jīng)濟(jì)。由于傳統(tǒng)除塵技術(shù)無法滿足超低排放的需求，而電袋復(fù)合除塵技術(shù)充分發(fā)揮靜電除塵技術(shù)和布袋除塵技術(shù)各自的除塵優(yōu)勢，以其除塵效率高、占地面積小、使用壽命長的特點(diǎn)備受關(guān)注并得到迅速發(fā)展^[4]。

重點(diǎn)對電袋復(fù)合除塵技術(shù)類型及原理進(jìn)行了介紹，綜述了電袋復(fù)合除塵技術(shù)的研究進(jìn)展以及適用情況，對更加有效地改善大氣環(huán)境、提升空氣質(zhì)量的相關(guān)技術(shù)研究提供理論依據(jù)。

1 "傳統(tǒng)除塵技術(shù)

1.1 "濕式除塵技術(shù)

濕法除塵技術(shù)的基本原理：當(dāng)粉塵顆粒物進(jìn)入除塵器后，多組逆流噴頭會噴射出大量的霧狀液滴，在與粉塵碰撞接觸并加濕的過程中，霧化液滴與粉塵凝聚形成粉塵凝結(jié)核，粉塵沉積數(shù)量增多，從而達(dá)到粉塵分離捕集的效果。濕式除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便、能耗較低的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠及冶金企業(yè)^[5]。濕式除塵器的種類繁多，包括噴淋式、沖激式、文丘里除塵器等多種類型。

1.2 "靜電除塵技術(shù)

高壓極和集塵極作為靜電除塵技術(shù)的核心部件，被劃分為陰極和陽極，由于它們的曲率半徑存在顯著差異，因此通常將曲率半徑較小的一極定位為高壓放電極。高壓放電是一種利用等離子體特性對大氣進(jìn)行處理的新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)。當(dāng)對放電極施加直流高壓電時，電極周圍區(qū)域會產(chǎn)生極不均勻的電場，隨著外接電壓的升高，會發(fā)生電暈放電，導(dǎo)致放電極周圍一定空間內(nèi)的氣體全部發(fā)生電離的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生均勻的沙沙聲，放電極周圍會伴隨著藍(lán)色光暈，此時線電極表面能產(chǎn)生輝光或電暈斑點(diǎn)。放電空間內(nèi)未被荷電的氣體分子與粉塵粒子與不斷運(yùn)動的正負(fù)離子碰撞帶電。在電場力的影響下，荷電粉塵粒子極速地向集塵極驅(qū)進(jìn)，粉塵粒子碰撞到帶有相反極性的集塵極板后，被截留在電極表面，從而實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒物的捕集^[6]。

1.3 "布袋除塵技術(shù)

布袋除塵技術(shù)的基本原理：當(dāng)煙塵經(jīng)過濾布纖維時，受慣性力的影響，與纖維發(fā)生碰撞，從而達(dá)到粉塵捕集的目的。由于粉塵粒子直徑較小，因而其受力情況也很復(fù)雜。細(xì)小顆粒受空氣分子的撞擊發(fā)生布朗運(yùn)動，運(yùn)動方向也隨之發(fā)生變化。相較于空氣分子的布朗運(yùn)動的運(yùn)動路徑，濾料纖維孔隙相對較小，導(dǎo)致粉塵顆粒與濾料纖維碰撞而被攔截，這種捕集過程稱為過濾。濾布的過濾效果可以由其自身的特性以及沉積在其表面的塵餅所決定。當(dāng)氣流通過濾袋時，粉塵首先被吸入到濾層中并隨空氣一起進(jìn)入袋體內(nèi)部。由于形成了細(xì)小的顆粒，其主要作用機(jī)理為擴(kuò)散與截留。因此，布袋除塵技術(shù)對于小粒徑的粉塵具有較好的攔截效果^[7]。

1.4""機(jī)械力除塵技術(shù)

根據(jù)粉塵分離方式的不同，機(jī)械力除塵技術(shù)可被歸為三大類：重力除塵技術(shù)、慣性除塵技術(shù)以及旋風(fēng)除塵技術(shù)。重力除塵技術(shù)是利用顆粒物自身的重力將含塵煙氣中的粉塵有效分離。當(dāng)煙氣進(jìn)入具有較大截面積的沉降室時，由于流速減緩，顆粒物在重力的作用下發(fā)生沉降并從氣流中分離。重力除塵技術(shù)具有占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小容量鍋爐或窯爐煙氣除塵。通過離心力和慣性力的雙重作用，旋風(fēng)除塵技術(shù)和慣性除塵技術(shù)能夠高效地去除粉塵^[8]。

2 "電袋除塵技術(shù)

隨著燃煤煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，越來越多的復(fù)合除塵技術(shù)被提出、嘗試和應(yīng)用，以提高各種污染物的去除效率為目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣的超低排放。目前，電袋復(fù)合除塵作為一項(xiàng)新技術(shù)已逐漸成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。電袋復(fù)合除塵技術(shù)是一項(xiàng)將布袋除塵和靜電除塵有機(jī)融合的先進(jìn)技術(shù)，通過靜電除塵的方式實(shí)現(xiàn)煙氣中粉塵顆粒的高效捕獲，然后再通過布袋除塵對流經(jīng)靜電除塵器的細(xì)小粉塵顆粒進(jìn)行二次捕集^[9]。布袋除塵器以其結(jié)構(gòu)簡單和占地面積較小等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。通過有機(jī)結(jié)合，電除塵和布袋除塵相互補(bǔ)充，前者減少了進(jìn)入布袋除塵的煙氣量，從而降低了運(yùn)行阻力，提高了捕集效果，而后者則彌補(bǔ)了靜電除塵器對小粒徑粉塵除塵效果不佳的不足。

2.1 "電袋除塵技術(shù)的分類

1961年，美國的Frederick首次將靜電除塵與布袋除塵技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。隨后研究者們對電袋復(fù)合除塵技術(shù)進(jìn)行深入研究，在布袋外施加外加電場，以研究除塵技術(shù)過濾粉塵的效果并獲得相關(guān)性結(jié)果，一些基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的電袋除塵技術(shù)已投入工業(yè)應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電袋復(fù)合除塵已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)和方法，被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)領(lǐng)域中。目前，對于電袋復(fù)合除塵技術(shù)的研究，已經(jīng)涵蓋了3種不同類型的探索：“前電后袋”式電袋除塵技術(shù)（COHPAC型）、“靜電增強(qiáng)”型電袋除塵技術(shù)、“緊湊”型電袋除塵技術(shù)（AHPC型）^[10]。

2.1.1 "前電后袋式電袋除塵技術(shù)

將靜電除塵技術(shù)視為一級除塵系統(tǒng)，而將袋式除塵技術(shù)視為二級除塵系統(tǒng)，這就是前電后袋式除塵技術(shù)。靜電除塵裝置由靜電發(fā)生器、靜極板和集塵袋等部分組成，其中靜極板由多個不同形狀的靜電場所組成。COHPAC型除塵技術(shù)所需的靜電場數(shù)量通常為3～4個，在電場力的影響下，流經(jīng)靜電除塵器的粉塵顆粒在此區(qū)域內(nèi)荷電，荷電顆粒在集塵極的吸引下向其運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒的捕集。煙氣流經(jīng)靜電場時由于其內(nèi)部存在著巨大的空間，使得煙氣能夠得到有效凈化。靜電除塵區(qū)主要針對于煙氣中大粒徑粉塵的捕集，而小粒徑的粉塵則隨氣流進(jìn)入布袋除塵區(qū)，在布袋過濾纖維的攔截作用下被脫除。布袋是電袋復(fù)合除塵器內(nèi)最重要的部件之一，其工作性能直接影響到除塵效率和系統(tǒng)阻力的大小，靜電除塵區(qū)域?qū)⒏邷責(zé)煔馀c布袋隔開，有效避免高溫?zé)煔鈱V料纖維的損壞，延長了裝置的使用壽命^[11-12]。前電后袋式電袋除塵技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示^"[13]。

2.1.2 "靜電增強(qiáng)型電袋除塵技術(shù)

“靜電增強(qiáng)”型電袋除塵技術(shù)結(jié)構(gòu)與COHPAC式除塵技術(shù)相似，其獨(dú)特之處是在前端裝有靜電粒子預(yù)充電裝置給煙氣中粒子充入電荷，在后端帶有布袋，利用布袋的攔截作用實(shí)現(xiàn)粉塵捕集。由于“靜電增強(qiáng)”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和氣流分布特性，使得其具有更高的除塵效率、更好的穩(wěn)定性和可靠性。在靜電增強(qiáng)型電袋除塵技術(shù)中，煙氣中的粉塵顆粒的去除僅通過布袋除塵區(qū)的布袋過濾作用實(shí)現(xiàn)，靜電粒子預(yù)充電裝置僅用于對顆粒進(jìn)行荷電作用，而COHPAC型除塵技術(shù)的靜電除塵區(qū)則能對煙氣中大粒徑的顆粒物進(jìn)行去除^[14]。另外，“靜電增強(qiáng)”型電袋除塵技術(shù)還具有較好的除煙性能、良好的運(yùn)行穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的抗腐蝕能力等特點(diǎn)。通過靜電作用，“靜電增強(qiáng)”型電袋除塵技術(shù)利用同種電荷相互排斥的原理使得布袋表面粉塵層間隙較大，布袋的透氣性能較好，提高其過濾性能，同時減少振打清灰頻次，有效延長布袋的使用壽命^[15]?！办o電增強(qiáng)”型除塵技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1.3 "緊湊型電袋除塵技術(shù)

相較于COHPOC型電袋除塵技術(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，緊湊型除塵技術(shù)的AHPC采用了電場和布袋的交替排列分布方式。由于粉塵本身具有較大的慣性和較強(qiáng)的沉降能力，因此該技術(shù)可有效地捕集細(xì)小顆粒物，同時又能防止氣流短路。在除塵過程中，當(dāng)煙氣通過入口進(jìn)入時，首先經(jīng)過的是靜電場，這個靜電場成為顆粒捕集的理想場所。煙氣經(jīng)過導(dǎo)流板、小孔和噴孔等結(jié)構(gòu)后被排出^[16]。煙氣在經(jīng)過開孔極板后，被均勻地過濾到布袋表面。隨著時間延長，由于靜電吸附和荷電沉積，大量粉塵顆粒逐漸被捕獲并聚集在布袋區(qū)內(nèi)。另外，通過調(diào)節(jié)脈沖電流幅值和頻率，可改變靜電吸附量，從而達(dá)到控制粉塵粒徑大小的目的。AHPC型電袋除塵技術(shù)通過電場力和布袋攔截的協(xié)同作用，對于10～50"μm粒徑的粉塵具有高達(dá)99.98%捕集效率，同時對粒徑小于2.5"μm粉塵除塵效率也達(dá)到了99.99%。緊湊型電袋除塵技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示^[17]。

2.2 nbsp;電袋復(fù)合除塵技術(shù)的研究現(xiàn)狀

電袋復(fù)合除塵技術(shù)作為一種高效的新型除塵技術(shù)，其除塵效率可達(dá)99.9%，其作為一種高效節(jié)能減排設(shè)備已成為我國環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。目前國內(nèi)對于電袋復(fù)合除塵器的性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的研究相對較少，尤其是在對其內(nèi)部流場進(jìn)行分析方面還未有相關(guān)報道問世。由于電袋復(fù)合除塵器內(nèi)氣體流動十分復(fù)雜，氣流分布不均勻會影響濾料表面的電場強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣粉塵濃度增加并產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，對于電袋復(fù)合除塵器的除塵機(jī)理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行工況等方面，國內(nèi)外的研究人員進(jìn)行了大量的深入探究和研究。

閆東杰等^[18]建立實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的AHPC的數(shù)值仿真模型，研究了不同開放面積（POA）和開放類型的穿孔板的集塵性能。當(dāng)POA在0.19～0.45時，前、側(cè)、后側(cè)的收集效率值相互互補(bǔ)，總收集效率的變化在5.2%以內(nèi)，效率較高。ADAMIAK等^[19]研究結(jié)果表明，亞微米級顆粒在靜電場中的運(yùn)動狀態(tài)與電場強(qiáng)度、空間荷電密度以及氣流均布性之間存在密切關(guān)聯(lián)。當(dāng)粉塵濃度增加后，電暈電流隨著空間電荷的增加而減小。此外，粉塵濃度的增加也會導(dǎo)致氣流的紊亂，空間內(nèi)氣流分布不均，從而除塵效率較低。XIA等^[20]采用了抗靜電濾袋、普通疊層濾袋、抗靜電疊層濾袋，對電袋復(fù)合式除塵器的各性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，受靜電力的影響，電袋復(fù)合式除塵器在除塵性能、運(yùn)行周期、能耗等方面均優(yōu)于袋式除塵器。加裝不同濾袋的復(fù)合式除塵器出口總顆粒質(zhì)量濃度降低了2.03、19.67、18.01 mg·m^-3，除塵效率分別提高了0.14%、0.11%、0.11%。FENG等^[21]對真實(shí)尺度的AHPC進(jìn)行了建模，研究結(jié)果表明，外加電壓的增加明顯導(dǎo)致該尺寸范圍內(nèi)顆粒的收集效率增加，這可以從趨勢線系數(shù)的增加得到驗(yàn)證：外加電壓為6.5 kV時為61.9%，8.5 kV時為78.2%，10.0 kV時為84.4%。ZHU等^[22]將電凝和電袋復(fù)合除塵技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了低溫等離子電凝電袋復(fù)合除塵實(shí)驗(yàn)平臺。研究了輸入電壓、過濾器風(fēng)速、粉塵濃度和脈沖射流洗灰循環(huán)對集成裝置除塵效率的影響。同時分析了該集成技術(shù)的能源效率，并揭示了對細(xì)顆粒的控制機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫等離子電凝與電袋復(fù)合除塵一體化技術(shù)效率超過99.99%，單位質(zhì)量粉塵能耗僅為0.008"kW·h·g^-1。

電袋復(fù)合除塵技術(shù)具有更高的除塵效率主要原因如下^[23-25]：能夠有效地去除集塵板上夾帶的顆粒，從而提高除塵效率；荷電顆粒脫離靜電除塵區(qū)域后，能夠在布袋表面形成多孔樹枝狀結(jié)構(gòu)，從而顯著提升過濾效率；當(dāng)帶電粒子在布袋表面沉積時，空間內(nèi)會釋放出一股強(qiáng)大的電場，隨著荷電顆粒的進(jìn)入，其表觀速度將受到庫侖力的影響而逐漸減緩。但是，電袋除塵器在實(shí)際工程應(yīng)用中存在后袋板孔堵塞、工程造價較高的問題，有待于進(jìn)一步解決。不同除塵技術(shù)性能對比如表1所示。

3""結(jié) 論

燃煤發(fā)電廠所產(chǎn)生的粉塵排放對大氣環(huán)境造成的危害極為嚴(yán)重，目前已有多種控制措施可供選擇，但每一種措施都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，因此單一的控制措施難以使電廠排放達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。電袋除塵器是一種新型的袋式除塵器，具有效率高、能耗低、運(yùn)行維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。通過對電袋除塵技術(shù)的分類和原理進(jìn)行綜述，并與其他除塵技術(shù)進(jìn)行對比，為其推廣和應(yīng)用提供理論支持，以實(shí)現(xiàn)燃煤電廠高效、節(jié)能、減排的目標(biāo)。

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Research Progress of Electric Bag Dust Removal Technology

TAN Rui， PENG Zihao， ZHANG Yu， WANG Yunhan

（School of Petroleum and Natural Gas Engineering， Liaoning Petrochemical University， Fushun Liaoning 113001， China）

Abstract："At present， China is facing serious air pollution caused by PM_2.5， and coal-fired power plants are the most important source of PM_2.5"emissions in the atmospheric environment. In this context， studying the electric bag dust removal technology is of great significance for improving atmospheric quality. In"this， the latest research progress of electric bag dust removal technology in engineering applications was explored， its working principle and excellent performance were elaborated， providing solid theoretical support for the practical application of this technology. A comprehensive evaluation was conducted by comparing and analyzing the advantages and disadvantages of traditional dust removal technology and electric bag dust removal technology， as well as their applicability.

Key words："Fine particulate matter; Wet electrostatic precipitator technology; Electric bag dust removal technology