電袋復(fù)合除塵技術(shù)研究

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(huì)產(chǎn)生大量的含塵煙氣，為了保護(hù)環(huán)境不被污染，一般在鍋爐尾部均設(shè)置除塵器。《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)規(guī)定在一般情況下粉塵排放需≤30mg/m3，在重點(diǎn)保護(hù)區(qū)為≤20mg/m3，對(duì)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(jī)理的限制，對(duì)一些難以荷電的微細(xì)粉塵，即使加大除塵器的除塵面積，也很難達(dá)到國(guó)家的排放要求。袋式除塵器雖有較易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，但其阻力大，相應(yīng)的電耗也大，尤其對(duì)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(fù)合除塵器是在吸取電除塵和袋式除塵的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的缺點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的一種高效除塵器。

1 電袋復(fù)合除塵器

電除塵器優(yōu)點(diǎn):能處理高溫?zé)煔?，除塵器阻力小，維護(hù)費(fèi)用低，可獲得較高除塵效率。對(duì)一般性能的煙塵，只要有足夠的收塵面積，通?？蛇_(dá)到99%以上的除塵效率。缺點(diǎn):除塵效率受粉塵性質(zhì)(化學(xué)成分和顆粒級(jí)配)和煙氣參數(shù)(煙氣量、煙氣溫度、煙氣化學(xué)組成)影響大;由于除塵機(jī)理的限制，除塵效率按指數(shù)曲線變化，后級(jí)電場(chǎng)的收塵量少。

袋式除塵器優(yōu)點(diǎn):煙塵排放濃度低。袋式除塵器采用過(guò)濾式，只要濾料有足夠的密集度，易實(shí)現(xiàn)煙塵低排放;除塵效率基本上不受煙塵性質(zhì)的影響，即煙氣量、煙氣溫度、煙氣含塵濃度的波動(dòng)對(duì)排放量影響不大。缺點(diǎn):運(yùn)行阻力大，相應(yīng)電耗也大;濾袋壽命短，維護(hù)費(fèi)用高。袋式除塵器濾袋的破損有機(jī)械磨損和化學(xué)腐蝕兩種，為了解決濾袋壽命短的缺點(diǎn)，一方面要降低煙氣中的含塵濃度，尤其對(duì)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(shí)踐表明，PPS是一種較好的濾料，此外，PPS加PTFE覆膜和PPS+P84復(fù)合濾料也是很好的方案。

通過(guò)以上分析，我們認(rèn)為電袋復(fù)合除塵器可以綜合電除塵器和袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)，保留電除塵器中除塵效率高的第一、二電場(chǎng)作為電場(chǎng)區(qū)，煙塵在該區(qū)被大部分收集下來(lái)，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(fù)合除塵器是在一個(gè)箱體內(nèi)，前端安裝一短電場(chǎng)，后端安裝濾袋場(chǎng)，煙塵從左端引入，首先經(jīng)過(guò)電場(chǎng)區(qū)，塵粒在電場(chǎng)區(qū)荷電并有80% ～90%粉塵被收集下來(lái)。經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的煙氣部分直接進(jìn)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(jìn)入濾袋內(nèi)腔，粉塵被阻留在濾袋外表面，被凈化后的氣體從內(nèi)腔流入上部的凈氣室，然后經(jīng)提升閥進(jìn)入排氣煙道，從煙道排出。

2 電場(chǎng)區(qū)除塵性能試驗(yàn)

為了驗(yàn)證電場(chǎng)區(qū)的除塵性能，我們采用某電廠的粉煤灰在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置包括粉塵喂料裝置、除塵器本體、風(fēng)機(jī)、管道和溫度、壓力、壓差測(cè)試儀器等，除塵器內(nèi)前端為電區(qū)，后端為袋區(qū)。試驗(yàn)裝置主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電袋復(fù)合除塵器試驗(yàn)裝置的主要性能參數(shù)

當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)時(shí)，由于負(fù)壓作用，空氣從試驗(yàn)裝置左端的管道被吸入，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)前端的閥門(mén)，便可改變吸入的空氣量。被試驗(yàn)的粉塵裝入管道上部的料斗內(nèi)，當(dāng)啟動(dòng)料斗下部的星型給料機(jī)且打開(kāi)插板閥時(shí)，物料便落入風(fēng)管，隨流動(dòng)的空氣進(jìn)入除塵器。改變輸入星型給料機(jī)電機(jī)的頻率，便可改變喂入的物料量。含塵氣體進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)后，在電場(chǎng)作用下，部分粉塵被收集下來(lái)，另一部分粉塵被荷電然后進(jìn)入后端的袋場(chǎng)區(qū)，經(jīng)濾袋過(guò)濾后從煙囪排出。電場(chǎng)區(qū)除塵效率的一次試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可看出，電場(chǎng)區(qū)的除塵效率為73.54%(比集塵面積為10.17m2/m3/s)，在工程設(shè)計(jì)中，只要電場(chǎng)區(qū)的比集塵面積達(dá)到25～35m2/m3/s，電場(chǎng)區(qū)的除塵效率便可達(dá)到90%以上，這符合電袋復(fù)合除塵器的設(shè)計(jì)思想。

表2 電場(chǎng)區(qū)除塵效率試驗(yàn)結(jié)果

3 荷電粉塵對(duì)濾料過(guò)濾性能的影響

在電袋復(fù)合除塵器的袋區(qū)中，濾料過(guò)濾的是荷電粉塵，它與一般的袋除塵的過(guò)濾機(jī)理有本質(zhì)上的區(qū)別。電鏡掃描顯示無(wú)荷電粉塵和荷電粉塵在濾料表面沉積的狀態(tài)，無(wú)荷電粉塵沉積的粉塵層密實(shí)，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(duì)電袋復(fù)合除塵器凈化過(guò)程的影響，我們與清華大學(xué)合作，開(kāi)展了“荷電粉塵對(duì)濾料過(guò)濾過(guò)程的影響”的研究。過(guò)濾實(shí)驗(yàn)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(duì)荷電、不荷電時(shí)過(guò)濾壓降增長(zhǎng)率隨過(guò)濾風(fēng)速和粉塵濃度的變化進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1至圖4。

從圖中可知:在不荷電條件下，過(guò)濾壓增長(zhǎng)率隨過(guò)濾風(fēng)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(guò)濾壓降增長(zhǎng)率不同。其中以太原煤為最大，新余、內(nèi)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(guò)濾壓降增長(zhǎng)率大小與煤種有關(guān)。

4 電場(chǎng)區(qū)和袋場(chǎng)區(qū)分級(jí)效率的確定

圖1 過(guò)濾壓降增長(zhǎng)率隨過(guò)濾風(fēng)速的變化(不荷電)

圖2 過(guò)濾壓降增長(zhǎng)率隨來(lái)流粉塵濃度的變化(不荷電)

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

式中:η電、η袋分別為電場(chǎng)區(qū)和濾袋區(qū)的除塵效率 。

電場(chǎng)區(qū)和袋場(chǎng)區(qū)分級(jí)效率確定的原則是:在保證除塵器設(shè)計(jì)性能條件下(排放濃度、設(shè)備阻力、濾袋壽命等)具有最優(yōu)的性價(jià)比。大量工程實(shí)踐表明，當(dāng)進(jìn)入電袋復(fù)合除塵器袋場(chǎng)區(qū)的煙氣含塵濃度為5～10g/m3時(shí)，過(guò)濾速度在1.2～1.5m/min范圍，其袋場(chǎng)阻力變化不大，也就是說(shuō)，此時(shí)增大袋區(qū)的邊際效應(yīng)在遞減。所以，工程設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)煙塵的物理、化學(xué)性質(zhì)、電源類型、進(jìn)口含塵濃度等參數(shù)確定電場(chǎng)區(qū)的極板比集塵面積，使電場(chǎng)區(qū)的除塵效率達(dá)85% ～95% ，濾袋區(qū)的濾袋過(guò)濾面積一般按除塵器壓力降＜1200Pa確定。

5 結(jié)語(yǔ)

圖3 過(guò)濾壓降增長(zhǎng)率隨過(guò)濾風(fēng)速的變化(荷電)

(1)電袋復(fù)合除塵器能保持長(zhǎng)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(yùn)行過(guò)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(xué)組成發(fā)生波動(dòng)，除塵器的排放濃度仍不會(huì)發(fā)生大的變化。

(2)電袋復(fù)合除塵器具有明顯的節(jié)能效益。實(shí)踐表明，電袋復(fù)合除塵器能耗(包括風(fēng)機(jī)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(fù)合除塵器 =1∶0.9∶0.75。

(3)濾料的選型要合理。濾袋是電袋復(fù)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(yùn)行性能和設(shè)備的維護(hù)周期。實(shí)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(guò)濾壓降增長(zhǎng)率隨來(lái)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(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

［2］黃 煒，林 宏，修海明，等.電袋復(fù)合除塵技術(shù)的試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011，(7):30－35.

［3］GB/T 27869－2011，電袋復(fù)合除塵器［S］.