馮云

【摘 要】燃煤電廠煙氣高效的除塵技術(shù)可以最大限度的降低電廠發(fā)電產(chǎn)生煙氣對(duì)環(huán)境造成的影響。所以，對(duì)燃煤電廠煙氣進(jìn)行高效除塵技術(shù)選擇和應(yīng)用是我國(guó)目前保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要，本文就對(duì)煙氣高效除塵技術(shù)的選擇和應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】煙氣;高效;除塵技術(shù);應(yīng)用

短時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)一次能源結(jié)構(gòu)情況不會(huì)有太大的改變，以煤炭為主的發(fā)電格局仍會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2013年國(guó)內(nèi)超過75%的電力由火電廠提供，燃燒用煤超過12億噸，占國(guó)內(nèi)產(chǎn)煤量的50%。燃煤發(fā)電在提供工業(yè)發(fā)展能源的同時(shí)，也帶來(lái)了環(huán)境污染問題，嚴(yán)重制約著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的愿景，選用高效的除塵設(shè)備和技術(shù)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，筆者在本文中對(duì)其進(jìn)行深入的分析和研究。

1、燃煤電廠煙氣的主要除塵技術(shù)

1.1電除塵技術(shù)

電除塵器是高壓電場(chǎng)使含塵粒荷電用靜電力使粒子與氣流分離的除塵設(shè)備。由于粒子在高壓電場(chǎng)中受到靜電力較大，亞微米顆粒也能有效脫除，除塵效率高;此外，靜電力作用于顆粒，非氣流，因此靜電除塵器具有低阻力、低耗能的特點(diǎn)。除塵器以其高效低阻、處理范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在燃煤電廠除塵技術(shù)中占有重要地位。然而，電除塵器也存在自身局限性：粉塵荷電是電除塵的關(guān)鍵步驟，電暈電場(chǎng)中存在兩種荷電機(jī)理。一種是靜電力使離子做定向運(yùn)動(dòng)，粒子碰撞離子荷電，稱為電場(chǎng)荷電;另一種是由離子的擴(kuò)散現(xiàn)象使粒子荷電，稱為擴(kuò)散荷電，該過程取決于離子的熱能。粒徑?jīng)Q定粒子的主要荷電過程，粒徑大于0.5μm的微粒，以電場(chǎng)荷電為主;粒徑小于0.15μm的微粒，以擴(kuò)散荷電為主;對(duì)于粒徑介于0.15μm～0.5μm的粒子，則需要同時(shí)考慮這兩種過程。粒徑在1μm左右的顆粒處于電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電混合區(qū)，荷電能力差。研究表明，電除塵器對(duì)粒徑在0.1μm～3.0μm的粉塵脫除率較低，其中直徑0.1μm～1.0μm粉塵的脫除率最低，通常低于85%。增加電場(chǎng)級(jí)數(shù)可略微提高除塵效率，但由于靜電除塵效率與極板面積呈指數(shù)關(guān)系，除塵器體積增輻更明顯，PM2.5脫除效果提高不理想。此外，靜電除塵器的除塵效率受諸多因素（如電極結(jié)構(gòu)和形狀、煙氣流速、飛灰特性等）影響，波動(dòng)較大;對(duì)煤種的變化敏感，設(shè)計(jì)驅(qū)進(jìn)速度命中率低;粉塵比電阻過小易造成二次揚(yáng)塵，而粉塵比電阻過大會(huì)產(chǎn)生反電暈，又導(dǎo)致除塵效率迅速下降。

針對(duì)以上問題，重點(diǎn)發(fā)展高效脫除PM2.5的新型靜電除塵器，同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少占地空間成為一種研究趨勢(shì)。近幾年，國(guó)內(nèi)通過本體技術(shù)、煙氣調(diào)理技術(shù)、濕式電除塵器等技術(shù)的革新，除塵器性能得到改善，但其除塵效率的提高空間極其有限，往往不經(jīng)濟(jì)。

1.2布袋除塵技術(shù)

布袋除塵其屬于一種凈化裝置，使用多孔過濾介質(zhì)對(duì)捕集氣流中顆粒進(jìn)行分離。對(duì)過濾過程中形成的塵餅具有一定的擴(kuò)散和截流效應(yīng)。即使濾料孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微塵顆粒，其也能被有效的脫除。也就意味著，在微細(xì)粒塵的捕集的效果上袋式除塵器具有較好的表現(xiàn)，特別是對(duì)0.1米——1米的煙塵補(bǔ)集具有更好的效果，一般除塵效率可達(dá)到99.99%。在各種輔助性材料的幫助下，可以有效的提升脫除率，還可以把銀、汞等貴金屬以及硫化物、氮化物等脫除。煙氣成分、比電阻等粉塵性質(zhì)對(duì)袋式除塵器的除塵效果不造成影響。更不會(huì)造成再次污染，國(guó)內(nèi)外對(duì)這項(xiàng)技術(shù)尤為重視。

1.3聯(lián)合除塵機(jī)制

無(wú)論是靜電除塵器還是布袋除塵器其本身的都有著一定的局限性以及優(yōu)缺點(diǎn)，因此很多專家向要將布袋除塵器與靜電除塵器進(jìn)行聯(lián)合使用從而取得更加良好的應(yīng)用效果。聯(lián)合除塵機(jī)制使用了多種不同的除塵系統(tǒng)將其進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，從而對(duì)各種不同除塵器的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合并對(duì)各種不同除塵系統(tǒng)的缺點(diǎn)進(jìn)行規(guī)避，從而使得整個(gè)聯(lián)合除塵機(jī)制形成了一種有效互補(bǔ)的形式。這樣的聯(lián)合除塵機(jī)制其除塵效果以及應(yīng)用范圍之廣是值得肯定的，但是目前而言正中聯(lián)合除塵機(jī)制還在嘗試當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)屬于一項(xiàng)高效除塵技術(shù)的尖端研究方向。

2、現(xiàn)行燃煤電廠煙氣的高效除塵技術(shù)的選擇和應(yīng)用

由于靜電除塵器本身有著較為明顯的局限性和缺陷因此靜電除塵器已經(jīng)逐漸地推出了煙氣除塵的五代，而目前燃煤電廠所采用的煙氣除塵技術(shù)一般由兩個(gè)途徑，一個(gè)是從靜電除塵轉(zhuǎn)向袋式除塵，另一個(gè)則是將靜電除塵與袋式除塵相結(jié)合使用符合除塵。這兩種方式都是蒙圈燃煤電廠選擇的高效除塵技術(shù)。兩種技術(shù)都各有千秋，下面我們就對(duì)兩種技術(shù)的應(yīng)用以及注意事項(xiàng)進(jìn)行分析。

2.1電改袋的注意事項(xiàng)

首先電改袋的過程中變化最大的就是阻力，袋式除塵器的阻力是靜電除塵的4倍左右，因此在電改袋的過程中必須對(duì)袋式除塵器的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行較為有效的改造，只有引風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)才能夠使得袋式除塵起到其應(yīng)有的效果。另一方面由于引風(fēng)機(jī)的變化其能耗也必然會(huì)增加，這一方面也需要加以注意。除此之外袋式除塵器在運(yùn)行當(dāng)中的阻力以及濾袋的使用壽命是受到氣流分布所影響的，因此只有讓過濾的負(fù)荷變得更加均勻才能夠增加濾袋的使用壽命從而降低運(yùn)行的阻力。

2.2電袋復(fù)合式除塵器

電袋復(fù)合式除塵器是國(guó)際除塵技術(shù)發(fā)展的方向，中國(guó)第一臺(tái)電袋復(fù)合除塵器于2003年成功應(yīng)用于水泥廠，2004年開始在電力行業(yè)推廣應(yīng)用，2007年首次成功引入火電廠項(xiàng)目。

2.2.1電袋復(fù)合式除塵器的主要結(jié)構(gòu)

電袋復(fù)合式除塵器是電除塵器和布袋除塵器有機(jī)結(jié)合，利用電除塵器的第一電場(chǎng)作為一級(jí)除塵單元，除去煙氣中80%～90%的粉塵顆粒，再用布袋作為二級(jí)除塵單元，除去剩下的微細(xì)顆粒。該除塵器充分發(fā)揮電除塵器捕集粉塵量大、運(yùn)行阻力低等優(yōu)勢(shì)，降低二級(jí)單元的負(fù)荷、減少氣流阻力、延長(zhǎng)脈沖閥和濾袋使用壽命，克服了袋式除塵器的固有缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了集“電除塵-粉塵預(yù)荷電-布袋過濾”為一體的除塵機(jī)制。其對(duì)微細(xì)粉塵分級(jí)除塵效率可在99.9%以上，出口粉塵濃度低于30mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，并且能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2.2.2電袋復(fù)合式除塵器的特點(diǎn)

將電袋復(fù)合技術(shù)應(yīng)用于火電廠除塵系統(tǒng)改造，保留原電除塵器的第一級(jí)電場(chǎng)，增設(shè)氣流分布板，將其余部分進(jìn)行“電改袋”。這種改造方式具有如下特點(diǎn)：

（1）不受粉塵特性的制約，除塵效率高。電袋復(fù)合式除塵器發(fā)揮了布袋除塵器對(duì)粉塵特性適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，尤其對(duì)于超細(xì)顆粒的捕集優(yōu)勢(shì)，整體上提高除塵效率。

（2）機(jī)理科學(xué)，結(jié)構(gòu)緊湊。在靜電單元即可除去80%～90%的粉塵，大幅降低了后設(shè)濾袋的負(fù)荷，因而使過濾風(fēng)速提高，濾袋數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

（3）阻力低，壓降小，濾袋壽命長(zhǎng)。濾袋單元的粉塵負(fù)荷低，使濾袋的壓力損失小;同時(shí)靜電場(chǎng)逃逸的荷電微粒沉積在濾袋表面，有利于降低氣流阻力和濾袋的壓力損失，因而使清灰周期延長(zhǎng)和噴吹壓力降低，延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。

（4）經(jīng)濟(jì)性顯著。充分利用原有電除塵器進(jìn)出口喇叭、煙氣管道、殼體和第一電場(chǎng)等的基本結(jié)構(gòu)，節(jié)省了施工及設(shè)備費(fèi)用。在滿足相同排放要求的前提下，分別對(duì)徐州壩山熱電廠、徐州西區(qū)熱電廠、如東協(xié)鑫熱電廠同樣蒸發(fā)量鍋爐的不同類型除塵器進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比電袋、布袋和電除塵器的綜合能耗及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3、結(jié)束語(yǔ)

燃煤電廠煙氣除塵技術(shù)對(duì)于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的影響是極為重要的，燃煤電廠應(yīng)當(dāng)選擇最為合適的技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行除塵從而為我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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（作者單位：山西中煤華晉晉城熱電有限責(zé)任公司）