鍋爐煙氣除塵技術(shù)及除塵器的選擇
空氣中的顆粒物是影響我國城鄉(xiāng)空氣質(zhì)量的主要污染物之一。據(jù)統(tǒng)計每人每天吸入的空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過每天的飲水量和進(jìn)食量，在這些吸入的空氣中經(jīng)常攜帶著大量的顆粒物，對人體健康產(chǎn)生了重大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，大氣中SO2、NOx和CO等污染物的含量與人類死亡率并沒有緊密的聯(lián)系，而可吸入顆粒物則成為導(dǎo)致人類死亡率上升的主要原因。
在我國各大城市的污染物監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，總懸浮顆粒物(TSP)70%以上的來源是燃燒過程，目前我國工業(yè)鍋爐每年的煙塵排放量約6~8Mt，占煙塵總排放量的33%~35%，可見減少鍋爐燃燒煙塵排放對大氣質(zhì)量有著舉足輕重的作用。
1、煙氣除塵技術(shù)概述
煙氣除塵技術(shù)按其工作原理可分為機(jī)械力作用和靜電力作用兩大類，其共同特點(diǎn)是使含顆粒物的氣體通過某個力場或電場，通過力場或電場的作用使顆粒物從氣體中分離出來。在工業(yè)實(shí)際中，根據(jù)除塵機(jī)理的不同，習(xí)慣上將除塵技術(shù)分為以下4類：①機(jī)械式除塵技術(shù)。利用機(jī)械力(重力、慣性力和離心力)作用進(jìn)行除塵的技術(shù)，一般作為預(yù)除塵器在煙氣凈化中使用。如旋風(fēng)分離器、靜電除塵器及袋式除塵器的沉降室等。②靜電除塵技術(shù)。利用電場力對荷電粒子的作用進(jìn)固分離的技術(shù)，是目前電廠燃煤鍋爐普遍采用的煙氣除塵技術(shù)。③過濾除塵技術(shù)。使煙氣通過織物或多孔的填料層，利用過濾機(jī)理進(jìn)行除塵的技術(shù)，主要包括袋式除塵技術(shù)及顆粒層除塵技術(shù)。袋式除塵技術(shù)具有很高的除塵效率，應(yīng)用廣泛，隨著環(huán)保要求的不斷提高，正在逐步取代靜電除塵器而成為電廠燃煤鍋爐的主要除塵手段。①濕式除塵技術(shù)。濕式除塵技術(shù)也叫洗滌式除塵技術(shù)，是利用液滴或液膜洗滌煙氣進(jìn)行除塵的技術(shù)包括低能洗滌技術(shù)或 文氏管除塵技術(shù)。濕式除塵器能夠地除掉0.1μm以上的顆粒物，同時對其他氣體污染物也具有 的脫除作用，缺點(diǎn)是存在廢水二次污染和污泥處理問題。
2、電站鍋爐除塵器及選擇
目前電站鍋爐采用的除塵器主要有靜電除塵器、布袋除塵器及電袋組合式除塵器。
2.1、靜電除塵器及其應(yīng)用情況
1)靜電除塵器的基本原理及特點(diǎn)。先通過電暈放電建立一個高壓電場，當(dāng)氣流從中通過時，顆粒物(包括焦油霧滴)與正負(fù)離子碰撞帶電，并在電場力的作用下定向移動，在集塵極放電聚集，后達(dá)到煙氣除塵的效果。
電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)：①初期除塵效率能達(dá)到9900，能捕集1μm以下的細(xì)微粉塵，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，一般控制一個合理的除塵效率。②處理煙氣量大，可用于高溫(可高達(dá)500℃)、高壓和高濕(相對濕度可達(dá))的場合，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并能實(shí)現(xiàn)自動化。③具有低阻的特點(diǎn)，電除塵器壓力損失僅100~200Pa。
電除塵器的主要缺點(diǎn)：①設(shè)備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設(shè)備，高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓通常為70~100kV，投資高。②制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。③不具備離線檢修功能，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，或者帶病運(yùn)行，或者只能停爐檢修。
2)影響靜電除塵器工作的主要因素。研究表明，影響電除塵器除塵效率的主要因素有：①灰的比電阻。電除塵器對灰的比電阻要求較高，高比電阻粉塵在集塵極上的堆積造成反電暈，低比電阻粉塵的二次飛揚(yáng)可造成靜電除塵器的效率明顯降低。就是說電除塵器僅對比電阻值在 范圍內(nèi)(104~2*1010Ω·cm)的灰塵具有脫除作用，當(dāng)比電阻值超出這個范圍，無論是比電阻值過高或過低，除塵效率都會急劇降低，灰比電阻與除塵效率的關(guān)系見圖10②燃煤含硫量。硫含量在1.0%以下的低硫煤(尤其是硫含量小于0.5%)燃燒后的灰塵利用電除塵器就難以脫除。③振打裝置的結(jié)構(gòu)。電暈極與集塵極均需要振打裝置，傳統(tǒng)的振打方式多為重錘在陽極排側(cè)面周期振打，而為了使陽極板保持足夠的剛度，避免在運(yùn)行中彎曲變形，通常有防風(fēng)溝和凹凸槽，這種結(jié)構(gòu)會對電場中氣流的均勻性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響其除塵效率。①粉塵粒徑分布。實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的干式靜電除塵器(ESP)對PM2.5級以下的顆粒收集效率很低。⑤對初始濃度大于30g/m³的含塵氣體需設(shè)置預(yù)處理裝置。
2.2、布袋除塵器及其應(yīng)用情況
1)布袋除塵器的基本原理及特點(diǎn)。布袋除塵器是過濾式除塵技術(shù)的一種，是利用多孔過濾介質(zhì)(濾袋)捕捉并分離顆粒物進(jìn)行除塵的技術(shù)。根據(jù)煙氣特性，濾袋的材質(zhì)可以是 纖維、化學(xué)合成纖維、玻璃纖維、金屬纖維或其他材料。隨著濾料不斷改進(jìn)，袋式除塵器已逐步在鍋爐除塵推廣應(yīng)用，并呈現(xiàn)長足的發(fā)展勢態(tài)。
布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)：①除塵，可達(dá)到以上。②附屬設(shè)備少，投資省，技術(shù)要求比電除塵器低。③能捕集比電阻高，電除塵難以回收的粉塵。①性能穩(wěn)定，對負(fù)荷變化適應(yīng)性好，運(yùn)行管理簡便，特別適宜捕集細(xì)微而干燥的粉塵，所收的干塵便于處理和回收利用。⑤適合生產(chǎn)全過程除塵，降低總量排放。
布袋除塵器的缺點(diǎn)：①用于處理相對濕度高的含塵氣體時，應(yīng)采取保溫措施(特別是冬季)，以免結(jié)露造成“糊袋”。②用于凈化有腐蝕性氣體時，應(yīng)選用適宜的濾料；用于處理高溫?zé)煔鈺r，應(yīng)采取降溫措施，將煙溫降到濾袋長期運(yùn)轉(zhuǎn)所能承受的溫度以下，并盡可能采用的濾料。③阻力較大，一般壓力損失為1000~1500Pao①由于國內(nèi)技術(shù)還不成熟，脈沖閥等關(guān)鍵部件還需要。
2)影響袋式除塵器工作的主要因素。①氣布比(過濾風(fēng)速)的選擇：氣布比選擇的合理與否，直接影響到袋式除塵器的除塵效率及使用壽命。氣布比過大會影響到濾袋的使用和除塵器的除塵效率；過小則影響到整套設(shè)備的投資及運(yùn)行費(fèi)用，無法合理的經(jīng)濟(jì)性。②氣流分布：袋式除塵器的氣流分布要求與靜電除塵器截然不同，進(jìn)入靜電除塵器的煙氣要求均布，而袋式除塵器的氣流要求合理的分布，氣流分布的好壞直接影響到除塵器濾袋的壽命、設(shè)備阻力、除塵效率、鍋爐系統(tǒng) 等。是對袋式除塵器整機(jī)性能考核的關(guān)鍵參數(shù)，也是評價袋式除塵器裝機(jī)低的標(biāo)志性參數(shù)之一。
2.3、電袋組合式除塵器及其應(yīng)用情況
1)電袋組合式除塵器的基本原理及特點(diǎn)。電袋組合式除塵器是綜合利用和結(jié)合電除塵器與布袋除塵器的除塵優(yōu)點(diǎn)，先由電場捕集煙氣中大量的粉塵，再經(jīng)過布袋收集剩余細(xì)微粉塵的一種組合式 除塵器。具有除塵穩(wěn)定(不大于50mg/m³)、性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
電除塵與布袋除塵結(jié)合方式不同，其除塵原理也不一樣。比較常見的有兩種方式：一種是在電除塵后再接一個布袋除塵器，通過電除塵之后剩余的比較細(xì)小的粉塵顆粒由布袋除塵除掉，這種方式是目前常見的電袋除塵器結(jié)構(gòu)型式。安慶石化熱電廠6#鍋爐采用該種型式電袋除塵器，運(yùn)行穩(wěn)定，綜合除塵效率可達(dá)。種結(jié)構(gòu)，是電除塵和布袋除塵并列運(yùn)行，原理相對復(fù)雜些，電布單元不分先后對煙氣處理，只是煙氣 通過布袋除塵過濾才能排放。主要優(yōu)點(diǎn)是清灰時能相互彌補(bǔ)，地解決二次揚(yáng)塵問題，但目前還處于階段，工業(yè)化應(yīng)用的較少。
2)電袋組合式除塵器的優(yōu)點(diǎn)。①適應(yīng)性強(qiáng)，可以捕集不同性質(zhì)的粉塵，能在煙氣參數(shù)發(fā)生較大波動時穩(wěn)定工作，無二次揚(yáng)塵和飛灰現(xiàn)象。②設(shè)備體積小，濾袋使用壽命長，設(shè)備阻力在1000Pa以下，電能消耗低，運(yùn)行費(fèi)用省。③經(jīng)過預(yù)處理和電除塵部分的冷卻，避免了糊袋、燒袋現(xiàn)象的發(fā)生，系統(tǒng)正常運(yùn)行。①清灰周期長、氣源能耗小。⑤一次性投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。
由于濾袋收集的粉塵量少，阻力上升緩慢，其清灰周期時間是純布袋除塵器的2倍以上，壓縮空氣消耗量不到純布袋的1/3。
適量提高過濾風(fēng)速可減少濾袋、閥件等數(shù)量以降低設(shè)備成本及費(fèi)用，運(yùn)行能耗低和濾袋使用壽命長降低了運(yùn)行及維護(hù)成本。
綜上所述，電袋復(fù)合除塵器著重解決了當(dāng)前除塵器常見的三大難題：電除塵器的排放難題；布袋除塵器的阻力大的難題；布袋除塵器袋使用壽命短難題。
3、除塵器的選型原則
通常評價除塵系統(tǒng)性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)有除塵效率、通風(fēng)阻力、處理風(fēng)量、漏風(fēng)率、耗鋼量、工程一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用、占地及使用壽命等。對于鍋爐除塵方案，需要根據(jù)煙塵特性(物理特性和化學(xué)特性)、煙塵濃度、排放要求等因素綜合考慮并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較進(jìn)行確定。對于電廠燃煤鍋爐尤其是循環(huán)流化床鍋爐，由于爐內(nèi)添加石灰石粉造成除塵器入口含塵濃度增加同時造成煙塵比電阻的升高，使用電除塵器很難滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求，除塵方案應(yīng)優(yōu)先考慮布袋除塵器或電袋除塵器。當(dāng)煤粉爐尾部采用干法/半干法脫硫時，由于煙氣中煙塵含量很高(1000g/m³)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用電袋除塵器或其他預(yù)除塵器與布袋除塵器結(jié)合使用。
