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1、燃煤电厂电袋复合除尘器滤袋破损分析-与江得厚先生商榷郑奎照1 吴燕翔2（1福建龙净环保股份有限公司 2福州大学化学化工学院）9摘 要 ： 电袋复合除尘器经过近十年在燃煤锅炉的应用，取得优异的效果，实践证明是新一代节能环保除尘产品。其中的关键部件之一滤袋大多采用PPS针刺毡，在小部分的电袋复合除尘器中由于烟气中有害成分含量过高而引起滤袋破损。我们通过实验分析、现场测定和工程实践等证明，电袋复合除尘器臭氧的含量极少，不足以影响滤袋破损，最主要的影响因数是除尘器入口烟气中高含量的NOx和SOx等的相互作用。对文献3的观点我们认为应该商榷，并提出自己相关的意见。关键词：电袋复合除尘器 电晕放电 臭氧
2、NOX SOx 含量 滤袋破损一、 电袋复合除尘器的发展状况电袋复合除尘器自2002年在国内应用以来，由于其运行阻力低、排放稳定可靠、节能显著等特点，迅速被广大用户接受，据不完全统计现在已有360台套工程业绩，其中龙净环保有231台套的合同，其中已运行118台套。燃煤锅炉从65t/h到1000MW机组，几乎覆盖所有锅炉机组。此外美国EERC（能源与环境研究中心）和Hanmon公司也推出了嵌入式电袋（AHPC）和紧凑式电袋复合除尘器（COHPAC）,并分别在bigstone 电厂和bigbrown应用，以及在意大利水泥厂应用。目前由于中国燃煤特点和环保严格的市场需求，加上环保厂商和相关高等院校和
3、研究部门的共同努力，中国的电袋复合除尘器的技术已经处在国际领先水平。二、 电袋复合除尘器的特点1. 除尘性能高效、稳定、低排放电袋复合除尘器适应煤种、粉尘比电阻变化的能力强，且对细微颗粒和超细粉尘的捕集效果优于其它除尘装置，出口排放浓度能够满足小于30mg/Nm3的排放要求，必要时可达5 g/Nm3。实践证明，在电厂煤种变化时、排放浓度基本不变，保持具有长期的高效性和稳定性。非常适合城市附近和旅游区等排放要求严格的场合应用。2. 系统阻力低，运行维护费用低，节能效果显著由于电场区的作用，进入滤袋区的烟气粉尘浓度大幅度降低，即滤袋上粉尘负荷大大降低，同时，由于这些荷电粉尘的同性相互排斥和异性静电
4、凝并作用，使得滤袋表面粉尘层呈蓬松结构，降低滤袋内外压差。电袋复合除尘器的节能主要包括下列三方面：（1）除尘器系统阻力低于常规布袋除尘器，节省后级引风机的电耗；（2）滤袋清灰周期长，节省为喷吹清灰提供压缩空气的空压机的电耗；（3）电场数量少，配置的高压电源与传统静电除尘器相比大大减少，因此大大节省电耗。下面是以某厂350MW机组为例，根据实际运行情况静电除尘器和改造为电袋复合除尘器能耗和运行费用对比表：表一：实际运行能耗对比序号内容单位改造前电除尘器改造后电袋除尘器备注1.引风机总消耗功率KW198020522.除尘器运行功率KW758287含空压机3.科技功率KW273823394.年耗电量
5、万度/年16431401注：表中数据按年运行6000小时计算5. 滤袋使用寿命长电袋复合除尘器由于电场区收集大部分粉尘，使得滤袋区烟气粉尘浓度低，且是荷电粉尘，以及烟气在滤袋区的流速低，滤袋不受粉尘的冲刷磨损；滤袋的清灰压力低，清灰周期长；滤袋内外压差小等因数。因此滤袋使用寿命长。例如徐州坝山电厂，滤袋寿命长达4年8个月以上。6. 电袋复合技术是捕集微细粉尘最佳除尘技术江得厚先生在文献3中提出电袋复合除尘器“不易收超微细粉尘和重金属”，认为“由于微细粉尘不易建立粉尘层滤袋上挂粉松散稀薄，使2.5um及以下微细粉尘或重金属容易穿越滤袋”。我们认为电袋复合除尘器滤袋上的粉尘层不是松散稀薄，而是粉尘
6、厚度一定，有时比普通布袋除尘器更厚，并且粉尘规则有序、小颗粒凝并成大颗粒，透气性高、阻力小，清灰周期长。国内有关高等学校和研究机构测试结果表明，静电除尘器和常规布袋除尘器难以捕集0.1-1um的粉尘颗粒，需要采用静电增强除尘技术。黄斌文献5等认为电袋复合除尘器一方面通过静电凝并使微细颗粒变成较大颗粒，另一方面颗粒带电又增强了粉尘层和纤维层对细颗粒的作用。清华大学通过对静电除尘器、布袋除尘器和电袋复合除尘器三种除尘器的测试，认为电袋复合除尘器对PM2.5粉尘捕集效率是三种除尘器中最高的。美国电力研究所和能源与环境研究中心，对电袋复合除尘器测试，结果证明对PM2.5微细粉尘捕集效率可以达到90%。
7、7. 电袋复合除尘技术是除尘脱除汞等重金属的首选技术我国是汞污染严重的国家，其中燃煤所造成的汞排放问题尤为突出。随着污染情况的加剧以及国际控汞公约的即将签署，对燃煤电厂进行汞排放控制已经成为国内外共识。我国政府已高度重视汞污染防治工作，国务院多次转发相关污染控制通知，并已正式发布了重金属污染综合防治十二五规划。目前我国燃煤电厂大气汞污染控制试点工作正式启动，并即将出台火电厂汞排放标准。在汞排放控制技术方面，利用现有的烟气净化设备（除尘或脱硫设施）进行协同除汞已成为技术开发的主流方向，其中粉状活性炭吸附脱汞技术（ACI）已得到初步商业化应用。电袋复合除尘器在活性炭脱汞方面具有如下优点：（1） 电
8、袋复合除尘器除尘效率高，可以满足中长期粉尘标准排放要求。（2） 对捕集PM2.5微细粉尘电袋复合除尘器可以比静电除尘器和袋式除尘器有更高的效率，同样对极细的颗粒汞也有良好的捕集效果。（3） 电袋复合除尘器清灰周期长，这样可延长吸附剂和汞的作用时间，提高汞的捕集效率。（4） 荷电粉尘和荷电吸附剂的气溶胶效应，有利于颗粒汞和单质汞的吸附，提高汞的捕集效率。（5） 当添加剂在后级滤袋场加入时，由于前级电场收集绝大部分粉尘，产生如下优点：a) 前级电场收下的粉尘没有添加吸附剂，因此不受吸附剂的影响，可以继续和相关建材搭配使用。b) 流经到后级滤袋的粉尘量少，喷入的吸附剂受到粉尘污染（中毒）小，可以提高
9、吸附剂的效果，提高汞的吸附效果，同时减少吸附剂的喷入量。如果对吸附剂进行脱毒回用，还可以减少脱毒回用处理量。c) 被吸附剂污染的粉尘量少，处理费用低。（6） 美国EERC（能源与环境研究中心）原对电袋对汞的脱除已经进行了测试，测试结果表明电袋对汞的脱除效率可以达到90%以上。8. 电袋复合除尘器内的气流可以做到合理分布气体在电袋复合除尘器中的合理分布是电袋复合除尘器的关键技术，龙净环保从电袋研究一开始便重视这个课题，并与清华大学和天津大学共同开发电袋CFD计算机模拟、物理模型试验和电袋复合除尘器现场试验，采取如下措施来实现电袋复合除尘器气流均布：（1） 为保证前级电场的气流均布，进口喇叭分布板
10、的开孔率和开孔位置等与静电除尘器不同；后级滤袋区域与前级电场末端的距离有要求，在滤袋下部适当的位置设置相应的挡板，从电场区进入到滤袋区的烟气按一定比例的水平进气、下部进气进行分配。（2） 在滤袋区要求各个滤袋流量基本相同。通过调整滤袋下部挡板、大净气室顶部提升阀开孔大小、提升阀盖板高度和提升阀开孔位置，以及出口汇风烟道的大小和形状的设置等多种方法，实现各个滤袋的烟气流量在规定的偏差范围内。三、 电袋复合除尘器滤袋失效分析1. 电袋复合除尘器中电场产生的臭氧含量极低，不会影响PPS滤袋的使用寿命龙净环保从2005年开始便与福州大学化工学院合作，开展电袋复合除尘器内臭氧产生规律及其对PPS滤料影响
11、的课题研究，通过实验室测试、静电除尘器现场测试和电袋复合除尘器现场测试，测试结果表明，电场区产生的臭氧在高温流动的环境下浓度微小，达到滤袋区时浓度更是无法测量。同时，对静电除尘器进出口NOX和SO2含量的变化进行测试，测试结果表明进出口的含量变化微小。1.1 电场产生臭氧的实验室测试为了检测静电电场产生臭氧的规律，福州大学建立了一个试验装置。试验装置由模拟电场、高压发生器、风机烟道、电加热及气体采样器等组成，如图1所示。空气从风机送入装置，经加热器到模拟拟电场，再经出口排出大气。实验室试验表明，臭氧产生规律如下：（1） 与电场电极的几何形状有关，针刺线电极产生的臭氧少，且浓度随温度升高下降；（
12、2） 电场电压越高，产生臭氧浓度越大；（3） 气流速度越高，产生臭氧浓度越低；（4） 气体温度越高，产生臭氧的浓度越大，但臭氧的分解速度也加快。在试验条件下臭氧浓度很低，都在0.2PPM以下。图1 电场产生臭氧实验装置图1.2 静电除尘器臭氧和NOX、SOX的现场测试为了求证静电除尘器实际运行过程中是否产生臭氧，以及臭氧是否对NO和SO2的氧化作用，2009年福州大学到福州华能电厂的一台3电场的静电除尘器的进出口进行臭氧、NO、SO2含量的检测，检测结果显示该静电除尘器进出口烟气中臭氧、NO、SO2浓度变化很小，对江文3“电袋复合除尘器电场区产生臭氧对烟气中的NO、SO2进行氧化，增加NO2、
13、SO3含量(反应式（1）”的说法，现场测试数据证明缺乏依据，仅是一种错误的猜测。NO+O3=NO2+O2，SO2+O3=SO3+O2 (1)1.3 电袋复合除尘器臭氧的现场测试针对实际运行的电袋复合除尘器是否存在臭氧，且对PPS是否存在氧化，福州大学对南京梅山电厂50MW机组、洛河电厂300MW机组、新乡宝山电厂660MW机组等电厂应用的电袋复合除尘器进行电场区后端臭氧的测试，即在电场区后布置多个测试点，检测电场区后端滤袋区的前端臭氧浓度值，以及电袋复合除尘器出口的臭氧浓度值。测试结果表明，在测试中很难测试到臭氧成分。再次证明，在高温、低氧和多种其它烟气成分的工况烟气条件下，电袋复合除尘器电场
14、区产生的臭氧浓度极低。1.4 滤袋受烟气腐蚀破损位置的分析为了寻找滤袋受烟气腐蚀是否由于臭氧的作用，我们也研究了滤袋位置不同，腐蚀程度不同与臭氧产生位置的关系。臭氧是由于高压放电产生的，这样，距离前级电场后端越近，臭氧的浓度就越高，或与NO和SO2的反应最为强烈，因此，靠近前级电场越近的滤袋便应该较早发生氧化腐蚀，滤袋破损也就应该较早发生在相应的位置上，越往后则越不容易腐蚀破损。但是，从实际现场破损滤袋位置分布情况与以上的分析不同，通常破损位置不是靠近电场的前级分室，而是靠近中部和后部分室的位置。这再次证明电袋复合除尘器的臭氧浓度极低，臭氧不是影响滤袋破损的主要因数。1.5 分析小结江文3观点
15、之一“O3因与其它成分反应迅速，很难单独测到O3的存在”。既然无法测到臭氧O3的存在，那么文献3对文献1“臭氧对PPS滤料强力影响的试验研究”的引用便毫无意义。同时也说明文献1对高浓度臭氧（高于实际工况10000倍）对PPS滤料的影响的研究，完全脱离PPS在燃煤电厂的实际工况，并明显带有倾向性的对电袋复合除尘技术进行诋毁，给电袋复合除尘器的发展带来负面影响。江文3观点之二“臭氧很不稳定，在高温和一定湿度下易与烟气中其它成分迅速反应，特别是与NO反应生成NO2”。这是他在无法证明臭氧在电袋复合除尘器中含量时，提出的另一种不切实际猜想。而实际测试再次证明不管是电袋复合除尘器或静电除尘器，其中臭氧含量对NO2含量影响也极低。同时文献4采用的NO2对PPS滤料进行老化试验，试验的NO2气体的浓度为1000ppm、1500ppm、2000ppm、2500ppm、3000ppm、25000ppm，试验温度为130、150、170、190、210，在这些条件下，试验结论为PPS滤料强度严重受损。可是，大量的现场运行工况测定表明，燃煤锅炉烟气中NOX的含量700ppm，NOx转化为NO2的转化率不大于5%，即NO2不会大于35ppm。与文献4试验最低浓度的1000ppm相比近29倍相差。该试验与文献
