濕式電除塵器在刨花板行業(yè)干燥尾氣凈化中的應(yīng)用

文_羅如生 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

我國是世界人造板生產(chǎn)大國，產(chǎn)量高居全球首位。隨著國民經(jīng)濟的穩(wěn)步提高，我國人造板生產(chǎn)和消費需求將持續(xù)增長。刨花板作為我國人造板領(lǐng)域三大組成部分之一，其在生產(chǎn)過程中的刨花干燥工段，產(chǎn)生大量的高含塵濃度廢氣，對生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。

2015年原國家環(huán)保部辦公廳發(fā)布了《人造板工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》，將人造板所有工序的顆粒物大氣排放限值由原來的120mg/m3降至20mg/m3。同時針對國土開發(fā)密度較高、環(huán)境承載能力開始減弱、生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，煙氣顆粒物排放限值更是要求達(dá)到10mg/m3以下。

鑒于刨花板干燥尾氣具有含塵濃度高、煙氣溫度高、煙氣含濕量高的特點，業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的廢氣除塵設(shè)備已難以應(yīng)對最新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。目前旋風(fēng)除塵器在人造板/刨花板行業(yè)干燥尾氣粉塵凈化中應(yīng)用最多。但由于刨花干燥尾氣中所含的顆粒物多為低密度微細(xì)纖維，且旋風(fēng)分離機理對小粒徑顆粒物的捕集能力存在局限性，故旋風(fēng)除塵已無法滿足超低排放行業(yè)要求。袋式除塵器對于高溫高濕煙氣，及易潮解、黏性高的粉塵，容易在濾袋表面產(chǎn)生結(jié)餅糊袋問題，大幅降低濾袋使用壽命，增大壓力損失及運行能耗，不適宜在刨花板行業(yè)中使用。此外，部分企業(yè)采用水幕除塵工藝處理刨花板干燥尾氣，或?qū)⑿L(fēng)除塵與水幕除塵串聯(lián)使用，同樣難以將廢氣顆粒物排放濃度控制在20mg/m3以下。

1 濕式電除塵器適用性分析

針對木質(zhì)顆粒具有較好潤濕性的特點，歐洲較早地開發(fā)了以濕式電除塵技術(shù)為基礎(chǔ)的人造板干燥尾氣凈化設(shè)備。濕式電除塵器的收塵原理如圖1所示。它利用高壓電暈放電，使煙氣中的顆粒物荷電，荷電后的顆粒物在電場力的作用下移動并吸附于金屬收塵板表面，進(jìn)而從煙氣中被分離出來。在極板清灰型式上，濕式電除塵器采用水膜清灰的方式，通過噴淋沖刷液（水）使收塵板（陽極板）上附著的顆粒物隨水膜的流動流向除塵器底部并排走，避免通過機械或震動清灰造成的二次揚塵，有利于保證低濃度煙塵的穩(wěn)定排放。濕式電除塵器在刨花板干燥尾氣凈化中有著出色的適用性。由于濕電的收塵性能與顆粒物特性無關(guān)，尤其適用于含濕煙氣的處理。同時，相較于其它類型除塵設(shè)備，濕電對高溫?zé)煔饩哂谐錾倪m應(yīng)能力。此外，濕電在噴淋沖洗的過程中還能夠協(xié)同吸收凈化一部分煙氣中所含的硫化物、甲醛、酚類及其他有毒有害揮發(fā)性有機物，降低大氣污染物排放。

近年來國外紛紛將濕式電除塵技術(shù)運用在人造板領(lǐng)域干燥工藝尾氣治理，包括德國EWK公司、美國TSI公司等，在國外已有成功案例，可滿足歐美各國最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。我國的濕式電除塵技術(shù)已廣泛應(yīng)用于燃煤、生物質(zhì)鍋爐煙氣凈化領(lǐng)域，并成功將煙塵排放濃度控制在5mg/m3甚至更低，我國濕式電除塵技術(shù)已具備在人造板領(lǐng)域應(yīng)用底蘊。

圖1 濕式電除塵器收塵原理示意圖

2 工程應(yīng)用實例

2.1 工程概況

廣西某板業(yè)有限公司現(xiàn)一條年產(chǎn)22萬m3的定向刨花板（OSB）生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線配備有一套35t/h處理量的烘干爐，用于干燥刨花使其含水率滿足工藝要求。烘干爐排出的尾氣中含有大量的木屑顆粒和水汽，尾氣經(jīng)過引風(fēng)機后首先進(jìn)入一套現(xiàn)有的旋風(fēng)除塵設(shè)備進(jìn)行預(yù)除塵。經(jīng)預(yù)除塵后的尾氣溫度仍有140℃，濕度16.5%，且含塵濃度仍高達(dá)600mg/Nm3，若直接排放將遠(yuǎn)超相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于此刨花板干燥尾氣凈化工程兼具煙氣量大、煙溫及濕度偏高、除塵效率要求高的特點，該公司經(jīng)過技術(shù)考察和反復(fù)論證后，確定采用福建龍凈環(huán)保股份有限公司自主研發(fā)的LKWESP型濕式電除塵設(shè)備，旨在實現(xiàn)干燥尾氣顆粒物排放濃度≤10mg/Nm3的環(huán)保目標(biāo)。

2.2 設(shè)備技術(shù)特點

本項目采用的龍凈LKWESP型濕式電除塵設(shè)備，采用噴淋洗滌區(qū)+濕式電除塵器本體+煙囪上下一體化布置結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)場場地空間局限的問題，避免了系統(tǒng)臃腫及部分鋼支架的額外投資。設(shè)備整體結(jié)構(gòu)布置如圖2所示。

圖2 一體化濕式電除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

含塵尾氣以下進(jìn)上出的形式首先進(jìn)入到設(shè)備的噴淋洗滌區(qū)。噴淋洗滌區(qū)設(shè)置在濕式電除塵器的下部，主要靠高壓噴嘴噴射出的液滴來捕集煙氣中的顆粒物。由于顆粒物粒度很小，通常只有十幾微米，液滴與粉塵之間可通過慣性碰撞和布朗運動，產(chǎn)生有效的截留、布朗擴散、凝聚和沉降，進(jìn)而使煙塵濃度及煙氣溫度出現(xiàn)顯著的下降，起到了降低濕電處理煙氣量及粉塵負(fù)荷的作用。由于設(shè)備采用了逆流噴淋結(jié)構(gòu)，在噴淋區(qū)內(nèi)煙氣從底部逆流進(jìn)入，可確保氣液充分接觸，增加了氣液碰撞吸收效率，并對粉塵及易溶于水的甲醛等VOCs進(jìn)行充分洗滌，提高了系統(tǒng)對各項污染物的脫除效率。

煙氣經(jīng)過噴淋洗滌區(qū)后，繼續(xù)向上流動進(jìn)入到濕式電除塵器本體。高含濕粉塵顆粒有助于其在濕電的電場區(qū)域內(nèi)充分荷電，進(jìn)而被陽極（收塵板）捕集。濕電本體內(nèi)部主要由陰極系統(tǒng)、陽極系統(tǒng)、沖洗清灰系統(tǒng)及高壓供電系統(tǒng)組成，具體如圖3、4所示。其中，陰極系統(tǒng)采用優(yōu)異放電尖端結(jié)構(gòu)設(shè)計，可保證放電性能同時減少電場死區(qū)。陰極線采用2205合金鋼材質(zhì)，既可以保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強度，同時具有出色的耐腐蝕性能，確保設(shè)備的性能及壽命，可有效應(yīng)對刨花板干燥尾氣長期高溫、飽和濕態(tài)煙氣的運行工況。陽極則采用大平板結(jié)構(gòu)設(shè)計，易受清洗水沖擊并形成均勻水膜，最大程度清洗極板收集的粉塵顆粒，保證極板潔凈，提高系統(tǒng)除塵效率。

針對刨花板干燥尾氣中顆粒物黏性高、易形成堆灰積灰、難以從極板表面被清除的特點，本項目在電場布置和沖洗清灰系統(tǒng)做了改進(jìn)。一方面采用了獨特的移動式高壓沖洗清灰機構(gòu)，可使每一組高壓噴嘴跨各電場通道往復(fù)移動。該設(shè)計擴大了電場沖洗范圍，減少了極板的沖洗死區(qū)，可實現(xiàn)點對點全覆蓋高效清洗；另一方面，本項目濕電采用上下兩層雙電場結(jié)構(gòu)。即將原有的9m高的陽極板改為上下垂直布置的兩層短極板，每層陽極板高度為4.5m，對每一層極板對應(yīng)的陰極系統(tǒng)進(jìn)行獨立供電，并為每一層極板設(shè)置獨立的移動沖洗清灰系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)將沖洗系統(tǒng)所需覆蓋的垂直距離縮短了一倍，使單位面積陽極板對應(yīng)的噴嘴數(shù)量翻倍，進(jìn)一步避免了陽極板積灰的問題。此外，雙電場結(jié)構(gòu)還可根據(jù)刨花板生產(chǎn)線的負(fù)荷變化適當(dāng)調(diào)整供電分區(qū)，在滿足排放要求的同時節(jié)能降耗。

圖3 濕式電除塵器結(jié)構(gòu)圖

圖4 濕式電除塵器陰、陽極結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 設(shè)備選型設(shè)計及結(jié)構(gòu)參數(shù)

該公司定向刨花板生產(chǎn)線干燥尾氣配套除塵設(shè)備，經(jīng)多次實地勘查，反復(fù)分析研究煙氣參數(shù)及場地條件，確定方案的選型設(shè)計參數(shù)如表1所示。結(jié)合選型經(jīng)驗并合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終確定該項目濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。

表1 濕式電除塵設(shè)備選型設(shè)計參數(shù)

表2 濕式電除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)

3 結(jié)語

廣西某公司定向刨花板生產(chǎn)線干燥尾氣除塵凈化工程，采用龍凈環(huán)保LKWESP型濕式電除塵器，通過以上選型設(shè)計，目前正在執(zhí)行階段，投運后，濕式電除塵器的二次電壓將調(diào)整在45～55kV以上，火化率控制在0。預(yù)計在各種工況下，煙氣顆粒物排放濃度可穩(wěn)定控制在10mg/Nm3以內(nèi)，滿足最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。該項目作為國內(nèi)自主技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)濕式電除塵器在刨花板行業(yè)干燥尾氣凈化中的應(yīng)用工程，為我國濕式電除塵技術(shù)開拓出新的市場應(yīng)用空間，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣意義。