超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)研究

鐘育生

摘 要：近幾年來，隨著北京、上海等地霧霾天氣的頻頻發(fā)生，嚴(yán)重影響了人們正常的日常生活，使人們對(duì)周圍環(huán)境的污染問題更加重視，特別是空氣污染的問題，更是達(dá)到了前所未有的重視。根據(jù)研究表明，燃煤電廠鍋爐煙氣的排放是空氣污染的一個(gè)重要原因。文章簡(jiǎn)要介紹了龍凈環(huán)保總結(jié)并深入研究電袋復(fù)合除塵技術(shù)，提出超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在各種工況條件下保證除塵器出口煙塵排放小于10 mg/m3或更低。

關(guān)鍵詞：超凈電袋；分區(qū)供電；氣流均布；高精濾料

中圖分類號(hào)：TM621；X513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）11-0011-02

1 概 述

隨著國(guó)家深入推進(jìn)大氣污染治理，有些地方政府及電力企業(yè)提高了燃煤機(jī)組大氣污染治理的主動(dòng)性，廣東、陜西、山西等省政府先后出臺(tái)逐步實(shí)現(xiàn)超清潔排放的計(jì)劃目標(biāo)，鼓勵(lì)燃煤電站按超清潔排放要求實(shí)施。

2015年，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出要“推動(dòng)燃煤電廠超低排放改造”。為此，國(guó)家環(huán)保部7月發(fā)出《關(guān)于編制“十三五”燃煤電廠超低排放改造方案的通知》，要求有條件的企業(yè)將原計(jì)劃2020年完成的超低排放改造任務(wù)提前到2017年完成，并要求在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施。

2 電袋復(fù)合除塵器原理

電袋復(fù)合除塵技術(shù)是繼電除塵器、袋式除塵器之后，在充分消化吸收兩者機(jī)理優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，將荷電除塵及過濾攔截機(jī)理有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)新開發(fā)的一種全新的除塵技術(shù)[1]。它把前級(jí)電場(chǎng)除塵區(qū)和后級(jí)布袋除塵區(qū)緊湊的安裝在同一個(gè)除塵器殼體內(nèi)，如圖1所示。

充分利用前級(jí)電場(chǎng)高效除塵效率來去除煙氣中80%以上的粗顆粒粉塵，最大程度上降低進(jìn)入布袋除塵區(qū)煙氣的含塵濃度，剩余10%～20%的細(xì)顆粒粉塵由后級(jí)布袋區(qū)進(jìn)行過濾攔截捕集，有效降低了布袋除塵區(qū)負(fù)荷。一方面避免了煙氣中大量粗顆粒粉塵對(duì)濾袋的沖刷和磨損，另一方面由于粉塵顆粒荷電的作用，有效改善了布袋表面的粉餅層結(jié)構(gòu)。電袋復(fù)合除塵技術(shù)的前后兩區(qū)分級(jí)除塵特點(diǎn)，大大提高了整體除塵效率，有效實(shí)現(xiàn)了除塵器出口長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，具有除塵效率高、排放穩(wěn)定、運(yùn)行阻力低、節(jié)能、運(yùn)行成本低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。

3 超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)的提出

很長(zhǎng)時(shí)間以來，我國(guó)多數(shù)燃煤電廠由于“市場(chǎng)煤”的供求情況，極其嚴(yán)重的影響了進(jìn)入鍋爐煤的質(zhì)量穩(wěn)定性，致使進(jìn)入除塵器的煙塵濃度、煙氣量等工況復(fù)雜、變化幅度大，造成后續(xù)靜電除塵器除塵效率上下波動(dòng)極不穩(wěn)定，這種前端失控致使后端濕式除塵不堪負(fù)重“兜不住”的現(xiàn)象，根本無法實(shí)現(xiàn)當(dāng)前形勢(shì)下超清潔排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

龍凈環(huán)保通過總結(jié)已投運(yùn)的電袋復(fù)合除塵器工程并深入研究，提出了超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)。超凈電袋技術(shù)在各種煙塵工況下保證除塵器出口排放濃度小于5（或10） mg/Nm3，在煙囪前采用濕電除霧技術(shù)確保出口煙塵濃度小于5（或10） mg/Nm3，從而實(shí)現(xiàn)超凈排放，解決了我國(guó)燃煤電廠煤種變化帶來除塵效率波動(dòng)排放不穩(wěn)定的問題。

4 超凈電袋復(fù)合除塵的技術(shù)措施

超凈電袋的選型技術(shù)思路為：電場(chǎng)區(qū)根據(jù)煤種、煙氣工況條件，設(shè)計(jì)滿足除塵效率要求的規(guī)格容量，提高電場(chǎng)的除塵效率，有效降低袋區(qū)的入口粉塵濃度，使濾袋區(qū)工作于恒定的低粉塵濃度工況，同時(shí)采用高精度濾料，實(shí)現(xiàn)超凈排放。

經(jīng)工程應(yīng)用和試驗(yàn)表明，隨著布袋除塵區(qū)入口濃度的增加，出口粉塵濃度也隨之緩慢增加，當(dāng)入口粉塵濃度達(dá)到一定值時(shí)，入口濃度的不斷增加而出口排放則趨于平穩(wěn)。也就是說，如果要在除塵器出口實(shí)現(xiàn)超凈排放，需適當(dāng)加大前級(jí)電場(chǎng)規(guī)格，提高前級(jí)電場(chǎng)的除塵效率，合理控制布袋除塵區(qū)的入口粉塵濃度。

4.1 提高電場(chǎng)除塵效率

4.1.1 選擇合理的極配形式，強(qiáng)化顆粒荷電

根據(jù)工程項(xiàng)目煤種、灰份特點(diǎn)，選擇相適應(yīng)的極板、極線形式，采取合理的極配形式，從而適應(yīng)工況條件，提高電場(chǎng)除塵效率。

合理的極配形式能提高驅(qū)進(jìn)速度，從而提高除塵效率。選擇與煙氣特性、含塵濃度高低等工況條件相適應(yīng)的的電暈線，提高放電性能，從而提高電場(chǎng)強(qiáng)度，使得粉塵顆粒充分荷電，充分發(fā)揮電場(chǎng)的除塵效率。

4.1.2 采用分區(qū)供電技術(shù)，增強(qiáng)顆粒荷電，提高電場(chǎng)可靠性

前后分區(qū)供電技術(shù)，即將每一機(jī)械電場(chǎng)沿氣流方向細(xì)化分成兩個(gè)供電分區(qū)。對(duì)于一個(gè)電場(chǎng)內(nèi)部，其前半部電場(chǎng)的最大工作電壓較后半部電場(chǎng)的最大工作電壓小，多級(jí)機(jī)械電場(chǎng)除塵器的第一電場(chǎng)內(nèi)部差距尤為明顯。如采用兩臺(tái)變壓器來對(duì)一個(gè)機(jī)械電場(chǎng)的前后部分進(jìn)行分別供電，即分為兩個(gè)獨(dú)立的供電分區(qū)，提高了平均工作電壓，相應(yīng)的提高了粉塵顆粒荷電量，尤其對(duì)細(xì)顆粒粉塵荷電與電凝并發(fā)揮了重要的作用[4]。因此，電場(chǎng)分區(qū)供電技術(shù)大大提高了除塵效率。

此外，由于細(xì)化了電場(chǎng)供電分區(qū)，電場(chǎng)發(fā)生故障時(shí)可退出的工作區(qū)域也少一半，從而大大提高了電場(chǎng)的可靠性。

4.2 合理選擇高精濾料

濾袋是電袋復(fù)合除塵器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的最關(guān)鍵部件，不同的濾料結(jié)構(gòu)形式直接影響到除塵器的整體性能，不同濾料的過濾精度決定了不同的排放值。要保證超凈電袋出口長(zhǎng)期穩(wěn)定小于5（或10） mg/Nm3的超低排放，濾料過濾精度的選擇也是至關(guān)重要。

當(dāng)前過濾精度最高的是PTFE覆膜濾料，其次是超細(xì)纖維梯度濾料，這兩種都屬于高精度過濾濾料，是超凈電袋復(fù)合除塵器濾料的首選。

為深入研究各種濾料的過濾精度，選擇了四種不同的濾料在VDI試驗(yàn)機(jī)上按國(guó)標(biāo)工況條件下（入口濃度為5.0 g/m3，過濾風(fēng)速2.0 m/min）進(jìn)行測(cè)試。

試驗(yàn)表明，PPS超微孔PTFE覆膜濾料的排放濃度極其穩(wěn)定，而且比PPS常規(guī)PTFE覆膜的低50%左右，比PPS梯度濾料的低90%，比常規(guī)PPS濾料的低95%。

4.2.1 PTFE覆膜濾料

濾料覆膜是在濾料的迎塵面覆上一層PTFE微孔膜的一種加工工藝。覆膜濾料不借助粉餅層進(jìn)行過濾的方式稱為“表面過濾”，絕大多數(shù)粉塵被阻擋在PTFE濾膜的外面，甚至可以實(shí)現(xiàn)“零排放”。同時(shí)由于PTFE濾膜本身摩擦系數(shù)小，不易粘灰，使得表面的粉餅層容易脫落，容易清灰。

4.2.2 超細(xì)纖維梯度濾料

梯度濾料是指濾料沿氣流方向，迎塵面采用一定厚度的超細(xì)纖維層，后續(xù)采用常規(guī)纖維層，從形成孔隙分布呈“外小內(nèi)大”梯度狀結(jié)構(gòu)形式。由于迎塵面超細(xì)纖維層能有效攔截細(xì)顆粒粉塵的滲透，因此梯度濾料的過濾精度與阻力性能介于PTFE覆膜和常規(guī)濾料之間。

4.3 改進(jìn)濾袋制作工藝

濾袋加工過程中，用縫線縫制的部位留有針孔，易造成粉塵顆粒滲透逃逸。在超凈排放要求時(shí)可采用針孔處進(jìn)行涂膠或熱熔貼膠帶工藝防止粉塵泄漏。

4.4 采取強(qiáng)化顆粒荷電與電凝并技術(shù)

電袋復(fù)合除塵器電場(chǎng)與濾袋區(qū)之間存在相互影響的機(jī)制，特別在濾袋表層，因顆粒的荷電特性，其過濾機(jī)理發(fā)生了重要變化。

經(jīng)過電區(qū)時(shí)細(xì)顆粒物發(fā)生了極化和凝并，并形成大粒徑顆粒，且隨著顆粒荷電量的增大，其極化和凝并程度越顯著，細(xì)顆粒形成大顆粒的效果就越明顯。通過顆粒荷電，增強(qiáng)了電袋對(duì)細(xì)顆粒物，特別是PM2.5的捕集性能力。

4.5 采用高均勻性流場(chǎng)分布技術(shù)

大型化電袋復(fù)合除塵器的總體結(jié)構(gòu)、布置具有進(jìn)口數(shù)量多、除塵器橫向尺寸寬、斷面大、濾袋數(shù)量多等特點(diǎn)，若除塵器氣流分布不均勻，將直接影響到出口排放、阻力、濾袋使用壽命。所以采用高均勻性流場(chǎng)分布技術(shù)是保證綜合性能的必要條件之一。

5 結(jié) 語

超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)是在常規(guī)電袋的技術(shù)升級(jí)，在保留常規(guī)電袋技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，提高了除塵效率，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的煙塵小于5（或10） mg/Nm3超清潔排放的同時(shí)，確保除塵設(shè)備運(yùn)行阻力低、濾袋使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)異的綜合性能。超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)對(duì)我國(guó)燃煤電廠“市場(chǎng)煤”現(xiàn)狀適應(yīng)性強(qiáng)，工藝路線簡(jiǎn)化，同比常規(guī)超清潔工藝路線，其穩(wěn)定性、可靠性更高，是當(dāng)前超凈排放形式下燃煤電廠除塵器增效改造的首選技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 修海明.超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低排放[J].電力科技與環(huán)保，2015，（4）.

[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）.

[3] 聶孝峰，李東陽，郭斌.燃煤電廠電袋復(fù)合除塵器技術(shù)優(yōu)勢(shì)[J].電力科技 與環(huán)保，2013，（1）.

[4] 余偉權(quán)，修海明，陳奎續(xù)，等.電袋復(fù)合除塵技術(shù)在火電廠增效改造中的 應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2015，（4）.