摘 要:對(duì)目前所存在的電袋除塵器從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分類(lèi),對(duì)其除塵機(jī)理進(jìn)行初步研究,分了目前電袋除塵器的技術(shù)特點(diǎn)包括關(guān)鍵技術(shù)、主要優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題,可知電袋除塵器應(yīng)前景廣闊。
關(guān)鍵詞:電袋除塵器;除塵機(jī)理;電除塵;袋除塵
1.前言
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活水平的日益提高,國(guó)家對(duì)大氣質(zhì)量控制要求越來(lái)越嚴(yán),同時(shí)也對(duì)除塵設(shè)備的性能及可靠性提出了更高的要求。我國(guó)工業(yè)使用的除塵器絕大多數(shù)達(dá)不到煙氣排放濃度50mg/Nm3新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)[1],電袋復(fù)合式除塵器的研制與應(yīng)用,是針對(duì)現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)需求,開(kāi)發(fā)的一種新型高效節(jié)能穩(wěn)定的除塵技術(shù)。國(guó)內(nèi)對(duì)電袋復(fù)合式除塵器技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)在上世紀(jì)九十年代基本處于空白狀態(tài),僅有少數(shù)研究院所對(duì)荷電后的粉塵影響布袋捕集效率的關(guān)系做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)研究。直到進(jìn)入二十一世紀(jì)以后,電袋技術(shù)才逐漸被人們所關(guān)注,但大部分處于小型試驗(yàn)開(kāi)發(fā)階段。根據(jù)國(guó)外的相關(guān)資料介紹:美國(guó)是國(guó)際上較早開(kāi)始電袋復(fù)合除塵器研究的國(guó)家,并已在一些發(fā)電廠應(yīng)用。國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電袋復(fù)合式除塵器于2002年推出,并在水泥廠成功投入工業(yè)運(yùn)行。2004年,這種新型除塵器應(yīng)用于電站鍋爐除塵改造工程,創(chuàng)造了電力行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例,使這一技術(shù)的實(shí)踐領(lǐng)域不斷拓寬。
2.電袋除塵器結(jié)構(gòu)類(lèi)型目前常見(jiàn)的電袋復(fù)合式除塵技術(shù)有以下幾類(lèi):
2.1靜電布袋串聯(lián)式:
(“前電后袋”式)電袋復(fù)合除塵器將前級(jí)電除塵和后級(jí)袋除塵有機(jī)地串聯(lián)成一體,其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,煙氣先經(jīng)過(guò)前級(jí)電除塵,充分發(fā)揮其捕集中高濃度粉塵效率高(80%以上)和低阻力的優(yōu)勢(shì),進(jìn)入后級(jí)袋除塵時(shí),不僅粉塵濃度大為降低,且前級(jí)的荷電效應(yīng)又提高了粉塵在濾袋上的過(guò)濾特性,使濾袋的透氣性能和清灰性能得到明顯改善,其使用壽命大大提高。
2.2靜電布袋并列式:
這種方式是將一排濾袋和一組電極相間排列,實(shí)現(xiàn)了電除塵與袋式除塵機(jī)理的有機(jī)融合,其形式如圖2所示。它既適用于新建的設(shè)備,也適用于老電除塵器的改造[3]。圖2靜電布袋并列式進(jìn)口氣流直接進(jìn)入電除塵器區(qū),像通用電除塵器一樣穿過(guò)放電區(qū),這可將至少90%的粉塵捕集和對(duì)剩余粉塵預(yù)荷電。氣流通過(guò)打孔集塵板的孔洞擴(kuò)散到濾袋中,隨著區(qū)域長(zhǎng)度增長(zhǎng),進(jìn)入濾袋中的氣流持續(xù)地減少。在電除塵器區(qū)未捕集的顆粒被濾袋表面收集,濾袋滿足這種高效顆粒捕集系統(tǒng)的要求。所有氣流都必須通過(guò)濾袋,然后經(jīng)清潔空氣增壓室排出系統(tǒng)。當(dāng)濾袋需要清灰時(shí),這兩種技術(shù)的協(xié)同作用被使用。當(dāng)濾袋脈沖沖洗時(shí),電除塵器在高效捕集布袋表面的粉塵塊方面起到了重要作用,因此極大減少粉塵從濾袋跑掉的可能性。
2.3靜電增強(qiáng)型:
(預(yù)荷電+布袋)該形式在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似“前電后袋”式,只是“前電”主要用來(lái)對(duì)粉塵荷電,收塵主要是由在后的濾袋來(lái)完成。同樣,由于電荷效應(yīng)大大提高了粉塵在濾袋上的過(guò)濾特性,使濾袋的透氣性能和清灰性能得到明顯改善,濾袋清灰次數(shù)減少、使用壽命提高。相對(duì)于“前電后袋”式,存在濾袋粉塵負(fù)荷未減少,運(yùn)行阻力大、費(fèi)用高等不足。
2.4電袋一體化式:
此種形式又稱(chēng)嵌入式電袋復(fù)合除塵器。嵌入式電袋復(fù)合除塵器是對(duì)每個(gè)除塵單元,在電除塵中嵌入濾袋結(jié)構(gòu),電除塵電極與濾袋交錯(cuò)排列。嵌入式電袋復(fù)合除塵技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)和原理與串聯(lián)式電袋復(fù)合除塵技術(shù)相似,如圖3所示。這種電袋除塵在國(guó)外已有成功應(yīng)用.總除塵效率在99.993%~99.997%范圍[4]。圖3電袋一體化式
3.電袋除塵器除塵機(jī)理及其技術(shù)優(yōu)勢(shì):
3.1除塵機(jī)理:
粉塵在電場(chǎng)中充分荷電除去粗塵,也就是說(shuō)除去粒徑較大的,剩下荷電不充分但可在電場(chǎng)中被極化進(jìn)入濾袋除塵,而覆膜濾袋對(duì)微細(xì)粉塵有很高的除塵效率。因此可以結(jié)合各種除塵機(jī)理使不同粒徑粉塵達(dá)到最佳收集效果。以期讓煙塵達(dá)到“零排放”。由此可見(jiàn),電袋除塵器的關(guān)鍵技術(shù)在于:
(1)如何確定電除塵和布袋除塵的除塵負(fù)荷的合理分擔(dān),實(shí)現(xiàn)在同一除塵器內(nèi)同時(shí)滿足電除塵和布袋除塵的運(yùn)行條件,以保障電袋復(fù)合除塵器的高效穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
(2)如何保證前級(jí)電場(chǎng)的高效穩(wěn)定可靠運(yùn)行,前級(jí)電場(chǎng)的收塵效率對(duì)后級(jí)布袋的粉塵負(fù)荷有很大影響,前級(jí)電場(chǎng)收集下越多的粉塵,流到后級(jí)布袋的粉塵越少,同時(shí),粉塵荷電越充分,越有利于整臺(tái)除塵器的性能改善,并且前級(jí)電場(chǎng)高效穩(wěn)定可靠的運(yùn)行特性至關(guān)重要。
(3)如何優(yōu)化電場(chǎng)與布袋之間的氣路聯(lián)接和氣流分布,實(shí)現(xiàn)布袋除塵區(qū)各個(gè)濾袋流量和粉塵負(fù)荷均布的同時(shí),提高布袋過(guò)濾風(fēng)速。
(4)如何有效地降低電袋復(fù)合除塵器的系統(tǒng)阻力,研究電袋除塵的高效穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù),包括清灰和溫控等問(wèn)題。
3.2主要優(yōu)點(diǎn):
電袋復(fù)合除塵器作為靜電除塵器和布袋除塵器的有機(jī)結(jié)合,充分發(fā)揮了兩種除塵器各自的優(yōu)勢(shì)。同常規(guī)靜電除塵器、布袋除塵器相比,電袋復(fù)合除塵器具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)機(jī)理科學(xué),技術(shù)先進(jìn)可靠常規(guī)靜電除塵器除去煙氣中80%~90%的粉塵通常只需要一級(jí)電場(chǎng)即可實(shí)現(xiàn)。其它的幾個(gè)電場(chǎng)用來(lái)除去剩下的10%~20%的粉塵。復(fù)合除塵器充分利用了靜電除塵器特性,又發(fā)揮了布袋除塵器性能穩(wěn)定、除塵效率高的特點(diǎn)。同時(shí),靜電布袋除塵器利用靜電除塵、布袋除塵兩種現(xiàn)有的成熟除塵技術(shù),技術(shù)可靠性高,研發(fā)相對(duì)容易。
(2)壓降小,濾袋壽命長(zhǎng)同布袋除塵器相比,電袋復(fù)合除塵器的布袋單元負(fù)荷低,壓力損失小,因而可以選擇較長(zhǎng)的清灰周期和較低的噴吹壓力,延長(zhǎng)了濾袋的壽命。
(3)除塵效率不受粉塵特性影響,效率穩(wěn)定,適應(yīng)性強(qiáng)復(fù)合除塵器能發(fā)揮布袋單元對(duì)煤種適應(yīng)范圍廣泛、受鍋爐負(fù)荷變化及煙氣量波動(dòng)影響小、不受粉塵比電阻的影響等特性,使整體除塵效率穩(wěn)定可靠。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小與布袋除塵器相比,靜電單元除去了大部分的粉塵,大幅降低了濾袋負(fù)荷,因而可以選擇較高的過(guò)濾風(fēng)速,所需濾袋數(shù)量少,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積減少。同時(shí),可以選擇較大的濾袋間距,解決了脈沖布袋除塵器因?yàn)V袋較密而在清灰時(shí)引起二次揚(yáng)塵和再收集問(wèn)題。
(5)除塵效率高,對(duì)微細(xì)粉塵分級(jí)除塵效率高電袋復(fù)合除塵的除塵效率能達(dá)99.9%以上,能實(shí)現(xiàn)出口粉塵排放濃度低于30 mg/m3,從運(yùn)行的電袋復(fù)合除塵器來(lái)看,粉塵排放濃度可以低于10 mg/m3;粉塵荷電后,靜電力作用增強(qiáng),對(duì)細(xì)微粒子的捕集效率也有所增強(qiáng)。
(6)除塵費(fèi)用低在初投資上,靜電除塵單元只設(shè)一級(jí)電場(chǎng),可以避免靜電除塵器高昂的設(shè)備費(fèi)和土建費(fèi):布袋除塵單元中,所需濾袋少,濾袋以及相應(yīng)設(shè)施的費(fèi)用也大大減少。在運(yùn)行費(fèi)用上,阻力小,能耗低,濾袋更換周期增長(zhǎng),總的運(yùn)行費(fèi)用比同容量的靜電除塵器和布袋除塵器都低。由分析可知,靜電布袋復(fù)合除塵器技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,經(jīng)濟(jì)性突出。從我國(guó)燃煤電廠除塵現(xiàn)狀來(lái)看,該技術(shù)非常具有開(kāi)發(fā)的必要性。
3.3存在問(wèn)題電袋復(fù)合除塵器也存在需要解決的問(wèn)題,包括以下幾點(diǎn):
(1)靜電除塵單元和布袋除塵單元之間的結(jié)合形式,結(jié)合間煙氣分配的均勻性問(wèn)題大型靜電除塵器通常采用臥式,但在布袋除塵單元,煙氣要求從下向上流動(dòng),而氣流的均勻性既影響靜電除塵單元的除塵效率,又影響布袋除塵單元中布袋的壽命。因此,需要研究煙氣流場(chǎng)分點(diǎn),采取適當(dāng)?shù)牟硷L(fēng)措施,既滿足煙氣在靜電除塵單元和布袋除塵單元都能均勻分布,又盡量減少壓力損失。
(2)供電條件和電極配置結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題選擇合適的供電條件和電極配置結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)參數(shù)有利于降低設(shè)備費(fèi)用;合理分配靜電除塵單元和布袋除塵單元的負(fù)荷,便于系統(tǒng)的整體優(yōu)化。
(3)選擇合理的布袋除塵單元的參數(shù)。根據(jù)進(jìn)入布袋除塵單元煙氣的粉塵濃度、粒度選擇氣布比,確定噴吹壓力、清灰周期、脈沖寬度。合理的參數(shù)選擇有利于確保除塵效率,降低運(yùn)行費(fèi)用。荷電粉塵對(duì)布袋除塵的影響也是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。
(4)針對(duì)燃煤電廠鍋爐煙氣特性,建立靜電布袋復(fù)合除塵器的控制與運(yùn)行模式煙塵的化學(xué)、物理性質(zhì)對(duì)除塵效率有很大的影響。靜電除塵單元,對(duì)煙氣的性質(zhì)很敏感,往往需要調(diào)質(zhì)處理。布袋除塵單元濾袋要求煙溫不能過(guò)高,另外濕度過(guò)高容易引起堵袋。
4.應(yīng)用前景
4.1靜電除塵器的改造采用電袋復(fù)合式除塵技術(shù),一方面不必拆除原有的除塵設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的再利用,降低投資成本,另一方面可以降低對(duì)后續(xù)布袋除塵器濾料的要求,采用價(jià)格相對(duì)較低的國(guó)產(chǎn)濾料就可以實(shí)現(xiàn)較高的除塵效率。目前,我國(guó)的燃煤電廠大都采用的是靜電除塵器,如果將其完全拆除改用效率更高的布袋除塵器,勢(shì)必會(huì)造成很大的浪費(fèi),是不經(jīng)濟(jì)的。而且我國(guó)對(duì)布袋除塵器的研究還不深入,國(guó)產(chǎn)濾料的質(zhì)量還比較差,使用進(jìn)口濾料將增加設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,因此在我國(guó)大面積使用布袋除塵器還不太實(shí)際。
4.2新建電廠的除塵方式目前國(guó)家對(duì)新建、擴(kuò)建電廠的煙氣排放要求更為嚴(yán)格,粉塵排放質(zhì)量濃度要求低于50 mg/Nm3,而根據(jù)我國(guó)煤炭資源的客觀實(shí)際,單一的電除塵器已不能穩(wěn)定、安全、可靠、高效地運(yùn)行,單純依靠電除塵器已很難滿足排放要求,而布袋除塵器目前還難以被廣泛應(yīng)用 [7]。而電袋復(fù)合式除塵技術(shù)將目前兩種最為高效的除塵裝置有機(jī)結(jié)合,既可以發(fā)揮靜電除塵器捕集粗顆粒粉塵效率高的特點(diǎn),又降低了袋式除塵器單元的粉塵負(fù)荷和對(duì)濾料性能的要求,降低了設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,同時(shí)提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性,是一種較好的除塵方式。
5.結(jié)論
電袋復(fù)合除塵技術(shù)為現(xiàn)役靜電除塵器的改造、新建以及擴(kuò)建電廠的除塵方式提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方案。另外,還可以應(yīng)用于建材、冶金等行業(yè)的煙氣除塵 。電袋除塵新技術(shù)的市場(chǎng)潛能存在于市場(chǎng)中,因有大量老化的電除塵器由于未來(lái)的和更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),需要被取代或升級(jí)改造。在我國(guó),隨著電袋復(fù)合除塵技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)的深入和技術(shù)的不斷完善,前景十分廣闊。