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1、电袋复合除尘器研究现状摘要：本文概述了布袋除尘器和电除尘器特点及局限性，重点简介了静电布袋复合除尘器特点、构造和工作原理，预测了电袋复合除尘器在燃煤电厂推广应用中需解决问题。核心字：电袋复合除尘器 特点及优势 构造 原理 方向0.引言从大气压(等离子体物理又称为高气压)非平衡(非热、冷)等离子体物理观点来看,电除尘器是一种巨大等离子体源和反映室组合体。然而,国内等离子体物理学科发展战略组研究报告指出“当前产生大气压非平衡态等离子体机理尚不清晰。”“在高气压下等离子体输运特性研究也刚刚起步,但是正在形成新研究热点”1。由于大气压等离子体物理研究滞后,从而制约了电除尘技术基本理论研究。到当前为止,
2、世界各国电除尘技术理论尚不完备,基本上还处在20世纪60年代水平上,仍属于经验工程学科2,因此电除尘器性能优劣经常取决于设计命中率、制造精度、安装质量、供电特性以及维护管理等因素,并存在一次投资高,体积庞大,钢材用量过多以及捕集微细烟尘效率较低等问题。当前电除尘器数量占国内市场总量75%,中华人民共和国已成为世界电除尘器生产、应用大国3。国内实行新火电厂国家容许排放原则(50 mg/,Nm3)颁布,将使既有新、老电除尘器中绝大多数难以达到新烟尘容许排放原则,其重要因素是后级电场中微细烟尘捕集效率低问题,这是对既有电除尘理论和技术一种挑战。要使电除尘器达到新原则,必要加大研究力度,以使电除尘器性
3、能获得突破性进展。早在20世纪50年代,国内从前苏联引进卧、立式电除尘器，20世纪80年代又分别从德国Ruthmu-ble、瑞典Flakt、美国GE及Lodge-Cottrell、日本住友重机、新日铁等公司引进电除尘器设备及制造技术,并已国产化。电除尘理论与技术涉及气体电离放电物理学、高气压非平衡等离子体物理学及气体动力学等多学科。近来,气体电离放电物理46、高气压非平衡等离子体物理7，8等领域研究获得了令人瞩目进展,为国内电除尘技术及设备发展,由近年来跟踪研仿为主走向自主创新新阶段,提供基本理论及办法支持。1.1国内能源构造特点国内能源生产及消费重要特点是以煤为主，煤在能源构造中约占78%，
4、全国燃煤消耗量达12亿t/a，发电及热电联产消耗原煤6亿t/a，煤炭消耗量在一次能源总量中所占比重由1990年76.2%降为67%，石油、天然气、水电、核电、风能、太阳能等所占比重由1990年23.8%上升至33.0%。由于煤储藏量大，在此后50年内国内煤消费构造仍占重要某些。由于国内电力构造以燃煤发电为主，大量燃煤烟尘排放导致了严重环境污染，特别是其中可吸入粉尘，能长期漂浮在大气中，对人类健康导致了长期持续危害。国内燃煤电厂中，锅炉配套除尘设备以静电除尘器为主，占总容量95%以上。同步，某些老电厂当前还在使用水膜除尘器和多管旋风除尘器。水膜除尘器和旋风除尘器从机理上很难达到较高除尘效率。而静
5、电除尘器又受到设计水平、锅炉运营状况、燃煤煤种、粉尘物理、化学性能等因素影响。由于国内煤源紧张供不应求，导致燃煤电厂煤种多变，加之运营维护、脱硫改造等方面因素，现役静电除尘器大多很难达到设计效率。随着新火电厂污染物排放原则（GB13233-）出台实行，诸多静电除尘设备中已不能达到新排放原则规定。在国内电力生产中，燃煤发电占主导地位。究竟，全国电站装机容量达到5.1亿KW，电源构造安装机容量计算，水电占23.5%，火电占75.6%，核电及新能源发电占0.9%。在此后相称长时期内，中华人民共和国能源发展特点仍以煤电为主。燃煤烟尘是空气污染重要因素之一，火电厂燃煤锅炉粉尘排放量占工业粉尘排放量37%
6、。因而，减少火电厂烟尘排放浓度能有效控制国内大气污染限度6。1.2国内外电袋复合除尘器发呈现状国内对电袋复合式除尘器技术研究与开发在20世纪90年代基本处在空白状态，仅有少数研究院所对荷电后粉尘影响布袋捕集效率关系做过某些实验研究。直到进入21 世纪后来电袋技术才逐渐被人们所关注，但大某些处在小型实验开发阶段。徐州坝山环保热电有限公司与福建龙净环保股份有限公司合伙研究制造了国内第一台电袋复合式除尘器安装应用在徐州坝山环保热电有限公司。依照国外有关资料简介，美国是国际上较早开始电袋复合除尘器研究国家，并已在某些发电厂应用。自3月第一台电袋复合除尘器在国内投入运营以来，当前在对未能达标排放且场地受
7、限原电除尘改造中，已发挥了明显效果。在某些烟尘比电阻较高工况条件下，采用电袋复合式除尘器也不失为一种好方案。电袋复合除尘器受到国家科技部门高度注重，已经作为国家863高科技项目重点支持。电袋一体化技术已于 7月份通过了国家科技部技术和产品鉴定。31.3电除尘器和袋式除尘器特点及局限性1.3.1电除尘器特点及局限性电除尘器运用强电场电晕放电使烟气电离、粉尘荷电，在电场力作用下将粉尘从烟气中分离出来。其特点为：本体压力损失小，普通300Pa；能解决大规模工业烟气；耐高温；重要部件使用寿命长，维护简便。除尘性能受粉尘物理和化学特性影响较大，对于高比电阻粉尘、细微粉尘及高粘性粉尘等应用效果不抱负。因而
8、，为提高除尘效率，不得不大幅度增大集尘面积，这就导致了投资不经济，甚至在某些特殊工况场合无法正常使用。1.3.2 袋式除尘器特点及局限性袋式除尘器也称过滤式除尘器，它是运用纤维状编织物制作袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物，其特点为：排放烟气浓度稳定，30mg/m3，除尘效率高；除尘效率不受粉尘特性影响；对微细粉尘（PM10）收集可以通过滤料技术解决；可捕集一定量二噁英和SO2等有害气体。运营阻力较大，普通为1500Pa，导致了系统阻力大，除尘器后引风机功率大，运营费用较高；滤袋寿命有限，更换滤袋费用高，工作量大；化学纤维滤袋不能承受高温烟气通过，对烟气中水分含量和油性物质含量也有较严格规
9、定。2静电除尘器重要研究内容 2.1静电除尘器效率较低因素分析、改造必要性和改造方案2.1.1静电除尘器效率较低因素分析静电除尘器效率受到诸多因素影响，重要有设计水平、制造、安装质量以及锅炉运营工况等。一方面，设计除尘效率不高和静电除尘器设备老化是导致除尘器排放烟尘浓度较高因素之一。由于此前燃煤电厂污染物排放原则较为宽松，初期设计和制造除尘器普通为二电场或三电场，设计除尘效率普通在95%99%之间。再加上长期运营以及维护管理不善，静电除尘器设备老化，致使除尘器效率减少。另一方面，锅炉运营工况也对静电除尘器产生很大影响，导致除尘效率减少。如锅炉燃用煤种、粉尘特性，特别是飞灰比电阻、灰中Si、Al
10、、Fe、Na含量对静电除尘器效率影响很大。其中飞灰比电阻过高或过低都不利于静电除尘器对烟气中粉尘捕集。此外，粉尘中某些矿物质含量以及煤含硫量对静电除尘器除尘效率影响很大以及对烟气采用脱硫办法，如炉内喷钙、循环流化床等，也会引起飞灰特性变化导致静电除尘器除尘效率减少。2.1.2静电除尘器改造必要性国内燃煤电厂锅炉配套除尘设备以静电除尘器为主。到当前为止，电力行业采用静电除尘器锅炉容量占总容量95%以上。静电除尘器除尘效率受到设计水平、锅炉运营状况、燃煤煤种、粉尘物理、化学性能等诸多因素影响。由于国内燃煤电厂煤种多变，加之运营维护等方面因素，现役静电除尘器大多都很难达到设计效率。依照新火电厂污染物
11、排放原则，国内绝大某些现役电除尘器都面临改造。老式改造办法是大幅度增长收尘面积和串联电场数，但是这样就也许受到场地限制而使某些老电厂无法改造。并且增长电场面积或增长电场数使运营成本大幅增长，并且对于直径在10m如下尘粒收尘效率依然不高。而对于直径为0.11.0m尘粒收尘效率依然不高袋式除尘器作为高效除尘设备，布袋除尘器以其较高除尘效率在燃煤电厂中得到了一定应用，但由于压降大、清灰复杂、设备庞大、寿命短、运营费用高等因素，其推广也受到一定限制。为了适应排放原则规定，国内某些科研机构和厂商推出了电袋复合除尘器。它综合了静电除尘器和布袋除尘器长处，提高了除尘效率，既能满足新排放原则，又提高了运营可靠
12、性，减少了电厂除尘成本，因而，在现役电厂除尘器改造和新建电厂中得到了应用。2.1.3静电除尘器改造方案针对现役燃煤电厂静电除尘器效率低下因素，提出如下三种改造方案：1） 改造为静电布袋复合除尘器不论是对原有静电除尘器加以扩容还是采用布袋除尘器，都存在着受施工场地、除尘效率或投资过高影响，从技术与经济两个角度来考虑并不是最合理方案。因而，在综合考虑了静电除尘器和布袋除尘器各自优缺陷之后，将两种不同类型除尘方式结合在一起进行改造，充分发挥了两种除尘方式优势，达到最佳除尘效果和设备可靠性。2） 改造为布袋除尘器袋式除尘器除尘效率不受烟气成分、含尘浓度、颗粒分散度及粉尘比电阻等粉尘性质影响，对微细粉尘
13、捕集率普通可达99.9%以上，排放浓度50mg/m3，甚至更小。改造为袋式除尘器时，改造工作可以在不变化原有静电除尘器土建某些及混凝土框架基本上进行，拆除本来静电除尘器某些构件，然后依照需要进行净气室建造和烟箱烟道改造，在壳体内布置布袋及脉冲清灰系统，将其改导致袋式除尘器。这种方案缺陷在于改动部件比较多，投资相对比较高。3）增长静电除尘器电场要提高收尘效率就要增长静电除尘器收尘板面积，可以采用增长电场方案。在静电除尘器电场较少、设计效率较低清况下，可以在原有基本，增长一种或两个电场使静电除尘器达到四个甚至五个电场，靠增长静电除尘器收尘面积、增长串联电场数量来提高除尘器效率，使静电除尘器除尘效率
14、提高到99%99.9%。但由于静电除尘器除尘原理限制，除尘效率很难再得到突破，难以长时间满足日益严格环保规定，并且增长电场数目受到电厂原有空间规划限制，比较难以实现。2.2电袋除尘器特点及优势1）机理科学，除尘性能指标更优秀作为静电除尘器和布袋除尘器有机结合，电袋复合除尘器充分发挥了两种除尘器各自优势。采用一级电场除尘，余下细微粉尘由布袋除尘单元过滤掉，这就发挥了布袋除尘器对超细粉尘除尘效率高特点。同步，静电布袋除尘器运用静电除尘、布袋除尘种既有成熟除尘技术，技术可靠性高，研发相对容易。2） 滤袋过滤风速高和占地面积少滤袋粉尘负荷量少，可以提高滤袋过滤风速，节约投资和减少占地面积。与布袋除尘器
15、相比，复合除尘器静电除尘单元除去了大某些粉尘，大幅减少了滤袋负荷，因而可以选取较高过滤风速，所需滤袋数量少、构造紧凑、占地面积减少，同步，可以选取较大滤袋间距，解决了脉冲布袋除尘器因滤袋较密而在清灰时引起二次扬尘问题。3）除尘效率稳定可靠实现高效节能目的是一种新型除尘技术。常规静电除尘器除尘效率受煤种、锅炉负荷和工况、粉尘比电阻等诸多因素影响，导致稳定性差甚至不能正常工作。复合除尘器发挥了布袋除尘单元对煤种适应范畴广泛、受锅炉负荷变化及烟气量波动影响小、不受粉尘比电阻影响等特性，使整体除尘效率稳定可靠。4) 除尘效率高，对微细粉尘分级除尘效率高电袋复合式除尘器效率可以保持长期稳定高效运营。对微
16、细粉尘分级除尘效率高，电袋复合除尘除尘效率能达99.9%以上；能实现出口粉尘排放浓度低于30mg/m3，从运营静电布袋复合除尘器来看，粉尘排放浓度可以低于10mg/m3；粉尘荷电后，静力作用增强，对细微粒子捕集效率也有所增强。5）压降小，运营阻力较低电袋复合式除尘器运营阻力较低。从电除尘区域进入布袋收尘区域粉尘为绝大某些带负电粉尘，由于电荷效应作用，粉尘在滤袋表层颗粒排列有序、缝隙率高，滤袋形成粉尘层对气流阻力小，易于清灰，在运营过程除尘器可以保持较低运营阻力。6）滤袋过滤风速高和占地面积少滤袋粉尘负荷量少，可以提高滤袋过滤风速，节约投资和减少占地面积。与布袋除尘器相比，复合除尘器静电除尘单元除去了大某些粉尘，大幅减少了滤袋负荷，因而可以选取较高过滤风速，所需滤袋数量少、构造紧凑、占地面积减少，同步，可以选取较大滤袋
