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浅谈电袋复合式除尘器在燃煤锅炉中的应用

发布时间：2009/6/10 阅读次数：1698 字体大小: 【小】【中】【大】

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浅谈电袋复合式除尘器在燃煤锅炉中的应用

崔凤莹

宣化冶金环保设备制造（安装）有限责任公司河北省宣化东升路4号 075100

摘要　通过对粉尘特性及对策的分析，对当前主流除尘装置的比较，介绍电袋复合式除尘器在燃煤锅炉中及旧电除尘装置改造方面引用的优越性。

关键词　电袋复合式除尘器除尘器燃煤锅炉粉尘

1、序言

我国是一个燃煤大国，也是一个电力需求大国。目前，我国的电力供应仍然以燃煤发电为主，在我国经济高速发展的今天，大量燃煤烟气的排放，尤其是粒径在0.5~5μm之间的飘尘，对人体健康危害最大，是大气中各种毒物的元凶，是大气中粉尘防治的重点。

电除尘器和布袋式除尘器均属高效除尘器，两种设备各有所长，在适合于自身特点的工况条件下，均获得了良好的实际应用效果。电除尘器以其阻力低，适应烟气变化能力强，维护工作量少等特点，广泛应用于冶金，电力，建材等行业，迄今为止，在环保领域仍处于主导地位。

随着我国经济和技术的发展，公民环保意识大大增强，环境保护已成为社会关注的重点问题，采用效率高，而且排放浓度低的除尘设备已成为环保的发展趋势，由此，布袋式除尘器的优越性显著的表现出来。特别是近几年来，布袋式除尘技术在主机构造，滤料性能，自动控制水平及对各种工况条件的适应性都有长足的进步，致使布袋式除尘技术得以迅猛发展。但随着粉尘排放浓度新标准的施行，电除尘器和布袋除尘器的应用变得困难和不经济，这就使电除尘与布袋式除尘复合一体化的研究奠定了基础理论。

2、粉尘的特性与对策

粉尘有很多的物理和化学性质，实践证明，除尘系统的设计、运行操作和除尘过程，与粉尘的物理、化学性质及气体的基本参数是否恰到好处有着密切的关系。其中，粉尘粒径的大小是设计除尘装置的重要数据之一，因为粉尘对人体的危害很大程度上取决于粉尘粒径的大小，而燃煤锅炉中的粉尘粒径好多在0.5~5μm之间，不易被捕获又有极大危害的飘尘。

粉尘对环境和人体的危害还取决于粉尘的进入量。所以一般以空气中所含粉尘的浓度作为衡量的标准，为此2003年12月，中国制定了《火电厂大气污染物排放标准》，规定了燃煤锅炉粉尘最高容许浓度低于50mg/Nm³。

目前，四个电场以上电除尘器，在煤质符合设计值的条件下，可达到50mg/Nm³的排放标准。但它对煤种的要求比较高，在运行中受到烟气温度、烟尘流速、烟气成份等因素的影响，并被灰的特性、化学成分、煤的含硫量所左右。而且各种影响因素又互相关联，无法捕集对人体有害的微细粉尘，很难达到排放要求。

随着布袋除尘技术的进步，特别是新型滤料的涌现，布袋除尘器应用比较广泛。布袋除尘器能够捕集粒径在0.1~2μm之间对人体有危害的粉尘，排放浓度可以达到30mg/Nm³以下，如配合使用表面过滤技术的覆膜滤袋，其排放浓度10mg/Nm³。但是，燃煤锅炉烟气温度高，烟气中粉尘含有酸性腐蚀气体，而且运行中设备阻力大，清灰次数比较频繁，即大大缩短了布袋的寿命，又影响除尘效果。同时布袋除尘器的使用维护比较昂贵，尤其滤袋使用寿命低，费用又高，使布袋除尘器在应用当中有一定的局限性。

电袋复合式除尘器秉承了电除尘器的除尘优势，其除尘效率与极板有效面积呈指数曲线变化，能收集电除尘器不能捕获的高比电阻和特殊煤种的粉尘，并使流经电除尘区未被收集下的微细粉尘电离荷电，包括前面所说的粒径在0.1~2μm之间的粉尘。一方面大大降低进入布袋除尘器区含尘浓度，又比纯布袋提高了2~3倍气布比，另一方面荷电后的粉尘在滤袋沉积的粉饼呈低阻特性，从而即达到排放浓度小于30mg/Nm3的环保要求，又提高了除尘器整体性能的功效。电袋除尘器尤其适用于旧电除尘器的改造项目。

3、目前主流除尘方式性能比较

电除尘器是一种高效除尘设备，电除尘器在我国的应用始于20世纪30年代。随着工业化水平的提高和电除尘技术的发展，并在全国范围内全面推广，对燃煤电厂的除尘取得了良好的效果，使燃煤电厂的烟尘排放量大幅下降。静电除尘器维护简单，运行可靠，收尘效率能够满足当时国内要求的排放指标。目前，四个电场以上电除尘器，在煤质符合设计值的条件下，可达到50mg/Nm³的排放标准。但它对煤种的要求比较高，在运行中受到烟气温度、烟尘流速、烟气成分等因素的影响，并被灰的特性、化学成分、煤的含硫量所左右。由于电场积灰问题普遍存在，一般在运行一段时间后，其除尘效率会下降，致使排放超标。

导致电除尘器除法效率不高的因素很多。而诸多因素又互相关联。在电除尘器的设计、制造、安装、调试、运行管理和维护都必须正确合理，其中一个或多个环节欠缺，势必对电除尘器的性能产生影响。同时，电除尘器的收尘效率直接受粉尘比电阻的制约。对微细粉尘处理能力有限。对人体健康危害最大的0.1~2μm的尘粒的除尘效率较差，这些直接制约了电除尘器的应用。尤其是开始执行新标准后，对烟尘的排放标准大大提高，使得静电除尘器很难达到新的排放标准。

布袋除尘器由于有较低的排放浓度，又有新型滤袋的出现，得到了广泛的应用。布袋除尘器有如下特点：

a、结构简单，运行维护方便；

b、能承受烟气中不同特性的粉尘，过滤效率不受气体和粉尘性质的影响；

c、除尘效率高，可过滤亚微米级的粉尘颗粒。排出的烟气浓度可以满足50mg/Nm³的标准，如使用合理的话，甚至可以达到10mg/Nm³以下；

d、运行费用较静电除尘器要高。

e、滤袋寿命较低，约2~3年。

由于燃煤锅炉的烟气温度高，烟气中所含粉尘细以及含酸性腐蚀气体等特点，可能使布袋除尘器滤袋的实际使用效果大大受到影响。如果滤袋使用不当，设备运行阻力会持续升高，而滤袋在高阻力条件下运行，就会使因本身应力高，频繁和高压的清灰而使滤袋失效或破损。除尘器运行阻力高将导致系统通风量减小而直接影响锅炉的蒸汽产量。滤袋破损也会影响粉尘排放的达标。根据一些采用布袋收尘器的国内电站提供的数据，普通的PPS滤袋在电站锅炉上的平均使用寿命为2~3年，而滤袋失效最主要的原因是，布袋阻力太高，清灰次数过于频繁。

电袋复合式除尘器是综合利用和有机结合电除尘器与布袋除尘器的优点，先由电场捕集烟气中大量的大颗粒的粉尘，能够收集烟气中70%~80%以上的粉尘量，再结合后者布袋收集剩余细微粉尘的一种组合式高效除尘器，具有除尘稳定，排放浓度≤50mg/Nm³，性能优异的特点。

另一方面，电袋复合式除尘器在滤袋脉冲清灰时，脱离滤袋的尘块，大部分落入灰斗，小部分带电粉尘可能部分回流，进入电除尘区域被捕集，这样就大大减少粉尘重返滤袋的机会；同样的，收尘极板振打清灰时，未落入灰斗的粉尘也会滤袋捕集，真正的解决了二次扬尘问题。

电袋复合式除尘器由于烟气中的大部分粉尘在电场中被收集，所以电袋收尘器的总压力比较低，大大降低了设备的运行能耗。

4、电袋复合式除尘器的性能特点

电袋复合式除尘器并不是电除尘器和布袋除尘器的简单组合叠加，实际上他们攻克了很多难题才使这两种不同原理的除尘技术“喜结连理”。首先就要解决在同一台除尘器内同时满足电除尘和布袋除尘工作条件的问题；其次，如何实现两种除尘方式连接后袋除尘区各个滤袋流量和粉尘浓度均布，提高布袋过滤风速，并且有效降低电袋复合式除尘器系统阻力。在收尘机理上，他们通过荷电粉尘使布袋的过滤特性发生变化，产生新的过滤机理，利用荷电粉尘的气溶胶效应，提高滤袋过滤效率，保护滤袋；在除尘器内部结构采用气流均布装置和降低整体设备阻力损失的气路系统；开发出超大规模脉冲喷吹技术和电袋自动控制检测故障识别及安全保障系统等等。

电袋复合式除尘器分为两级，前级为电除尘区，后级为布袋除尘区，两级之间采用串联结构有机结合。两级除尘方式之间又采用了特殊的分流引流装置，使两个区域清楚分开。电除尘设置在前，能捕集大量粉尘，沉降高温烟气中未熄灭的颗粒，缓冲均匀气流，滤筒串联在后，收集少量的细粉尘，严把排放关，同时，两收尘区域中任何一方发生故障时，另一区域仍保持一定的收尘效果，具有较强的相互弥补性

电袋除尘器整体结构见下图：

电袋复合式除尘器外形图

4.1除尘机理综合了二种除尘方式的优点

由于在电袋复合式除尘器中，烟气先通过电除尘区后再缓慢进入后级布袋除尘区，布袋除尘区捕集的粉尘量仅有入口的1/4。这样滤袋的粉尘负荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延长；粉尘经过电除尘区的电离荷电，粉尘的荷电效应提高了粉尘在滤袋上的过滤特性，即滤袋的透气性能、清灰性能方面得到大大的改善。这种合理利用电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优点，以及两者相结合产生的新的功能，能充分克服电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。

4.2能够保证长期高效稳定的运行

电袋复合式除尘器的除尘效率不受煤种、烟气特性、飞灰比电阻的影响，排放浓度保持可以长期、高效、稳定在低于50mg/Nm3排放浓度可靠运行。相反，这种电袋复合式除尘器对于高比电阻粉尘、低硫煤粉尘和脱硫后的烟气粉尘处理效果更具技术优势和经济优势，能够满足环保的要求。

4.3电袋除尘器烟气中的荷电粉尘的作用

电袋除尘器烟气中的荷电粉尘有扩散作用：由于粉尘带有同种电荷，因而相互排斥，迅速在后级的空间扩散，形成均匀分布的气溶胶悬浮状态，使得流经后级布袋各室浓度均匀，流速均匀。

电袋除尘器烟气中的荷电粉尘有吸附和排斥作用：由于荷电效应使粉尘在滤袋子上沉积速度加快，以及带有相同极性的粉尘相互排斥，使得沉积到滤袋表面的粉法颗粒之间有序排列，形成的粉尘层透气性好，空隙率高，剥落性好。所以电袋复合式除尘器利用荷电效应减少除尘器的阻力，提高清灰效率，从而设备的整体性能得到提高。

4.4运行阻力低，滤袋清灰周期时间长，具有节能功效

电袋复合式除尘器滤袋的粉尘负荷小，以及荷电效应作用，滤袋形成的粉尘层对气流的阻力小，易于清灰，比常规布袋除尘器约低500Pa的运行阻力，清灰周期时间是常规布袋除尘器的4~10倍，大大降低了设备的运行能耗；同时滤袋运行阻力小，滤袋粉尘透气性强，滤袋的强度负荷小，使用寿命长，一般可使用3~5年，普通的布袋除尘器只能用2~3年就得换；这样就使电袋收尘器的运行费用远远低于袋式收尘器。

4.5运行、维护费用低

电袋复合式除尘器通过适量减少滤袋数量、延长滤袋的使用寿命、减少滤袋更换次数，这样既可保证连续无故障开车运行，又可减少人工劳力的投入，降低维护费用；电袋复合式除尘器由于荷电效应的作用，降低了布袋除尘的运行阻力、延长清灰周期，大大降低除尘器的运行、维护费用；稳定的运行压差使风机耗能有不同程度的降低，同时也节省清灰用的压缩空气。
　　综上所述，加之科学的结构设计，具有易于清灰，运行压差低，使用寿命长，大大的降低了运行、维护的费用。
5、电袋复合式除尘器的发展前景

预计到2010年我国将以年均10％新增装机容量增长的速度新建电厂。据不完全统计，目前全国电力行业有15.73万MW容量机组的燃煤锅炉除尘器尚未达标排放，需要进行改造，这意味着需要生产786台(套)用于200MW机组的除尘器，这些机组的改造将在近年内完成，加上冶金、建材等行业的发展都需要配套大量新型高效的除尘器。过去钢铁、水泥、铝工业是除尘器的三大老用户，现在电力行业、采暖热电联产和垃圾焚烧成为三大新增长点，这些行业都需要高效的除尘设备。这种电袋复合式除尘器不仅适用于排放标准更加严格的新建项目，而且特别适用于老旧电除尘器的提效改造。考虑到未来更为严格的排放标准，这种设备将具有更为广泛的市场需求。

这种电袋复合式除尘器对于高比电阻粉尘、低硫煤粉尘和脱硫后的烟气粉尘处理效果更具技术优势和经济优势。而且延长了滤袋寿命，降低了维修费用，电袋复合式除尘器实际运行显示，它比常规袋收尘器节省滤袋，而且占地小，运行效率稳定。按达到同样排放标准计算，它的投资和运行综合费用可低于单独采用袋收尘器和电除尘器。对这种产品未来的市场前景给予了充分肯定。

6、小节

综上所述，这项收尘技术的面世可以很好地解决目前除尘设备存在的一些问题：

a、电除尘器的排放达不到要求的难题；

b、布袋除尘器运行阻力大的难题；

c、布袋除尘器滤袋使用寿命短的难题。

因此，电袋复合式除尘器特别适用于已投产不达标，场地受到限制的旧电除尘器的改造。改造方案一般情况下保留原电除尘器的第一电场（也可以包括第二电场，视条件而定）利用后级电场的壳体改装为布袋除尘。由于不增加原电除尘器的宽度、高度，改造的工作量小，施工周期短，费用较省。这种即能满足烟气排放标准的要求，又省工省时省资的优势，是其它除尘装置无法比拟。为实现国家新的排放标准提供了有效的技术支撑和保障，为我们能拥有一个绿色洁净的生活空间提供了保障。

参考文献

[1] 何银虎《除尘器》吉林电子出版社 2005年发行

[2] 《中国电力环保》 2007年第1期

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