实际运行中两种除尘装置净化性能比较

李晛宇， 曲 剑

(1.承德市环境保护局信息中心，河北 承德 067000 2.承德清洁生产审核中心，河北 承德 067000)

实际运行中两种除尘装置净化性能比较

李晛宇1， 曲 剑2

(1.承德市环境保护局信息中心，河北 承德 067000 2.承德清洁生产审核中心，河北 承德 067000)

作者以热电厂除尘为例,通过研究锅炉烟道气、静电除尘器和麻石水膜除尘器捕集尘的粒径分布，得出两种除尘装置在实际运行中的分级除尘效率,表明两种除尘器脱除效率均随着粒径的增大而提高，对PM10以上的颗粒物脱除效率达90%～94%，而对PM2.5以上的颗粒物脱除效率达80%左右，捕集率较低。这意味着燃煤产生的细颗粒物因除尘装置的去除率低而大部分进入大气中，因此除尘装置除尘性能需进一步改进。通过对两种除尘器净化性能的比较分析，提出加强除尘器运行管理的建议。

燃煤飞灰；静电除尘器；麻石水磨除尘器；粒度分布；净化性能

我国许多城市进行的颗粒物源解析表明,燃煤排放的一次粒子及煤炭排放出的大量SO2等气态污染物经反应后形成的二次粒径，是空气中超细颗粒物的主要来源之一。超细颗粒物比表面积大，富含大量的有毒、有害物质，在大气中的滞留时间为7～30天，且输送距离远至高度20km、距离8000km以外[1]，对人体健康和大气环境质量的影响很大。因此，从源头控制与减少超细颗粒物的排放尤为重要。燃煤数据统计表明电力和供热行业是各城市中造成燃煤污染的主要源头，设置各种除尘器为降低燃煤烟尘排出总量的主要措施。

在燃煤源可吸入颗粒物污染研究中，掌握粒度分布对选择净化设备、评价净化性能、研究粒子群的扩散和凝聚行为以及对环境造成的污染影响具有重要的意义[2]。就此本文通过研究热电厂锅炉烟道气、静电除尘器和麻石水膜除尘器捕集尘的粒径分布，对燃煤热电厂除尘装置净化性能进行了分析，确定了两种除尘器的分级脱除效率，提出应进一步改进除尘装置、加强除尘器运行管理的建议。

1 实验仪器及方法

（1）实验仪器选择：TH-800IV烟尘平行采样仪和BT-9300H激光粒度分布仪。

（2）测定方法[3]：GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》和GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》

（3）实验炉型、除尘器类型和煤种的选择：炉型选择75t/h循环流化床锅炉；除尘器类型选择静电除尘器和麻石水膜除尘器；煤种产自山西榆次的贫煤。

（4）采样方法

采样中用TH-800IV烟尘平行采样仪自动跟踪流量，实现等速采样，并在已确定的各采样点上移动采样，各点采样时间相等。以这种方法分别在除尘器前后采样3次，将三次采样合并作为烟尘混合样品。此外，采样阶段收集电除尘器和麻石水膜除尘器内捕集的飞灰样品。

（5）分析测试方法

将滤筒中烟尘样品、电除尘器和麻石水膜除尘器内捕集的飞灰样品在实验室内采用勺取法做测试样品，利用激光粒度分布仪对测试样品的粒径分布进行测试。

2 结果与讨论

2.1 烟道气参数

烟道气的各项指标参数，包括烟气温度，工况风量，烟气流速以及烟尘浓度见表1。

表1 烟道气各项参数指标

2.2 燃煤烟尘粒度分布

循环流化床锅炉是沸腾炉的一种型式[4]，近年来在发电行业中得到广泛应用，因其排烟含尘浓度大而且细粒子较多，除尘装置主要采用静电除尘器和麻石水膜除尘器。本实验以这两种常见的除尘器为研究对象，分别测定了静电除尘器和麻石水膜除尘器捕集的烟尘样品粒度分布，不同粒径颗粒物累积百分含量见表2，不同累积百分含量对应的颗粒物粒径见表3，捕集尘的中位径、体积平均径、面积平均径、和比表面积等参数见表4。

表2 不同粒径颗粒物累积百分含量（%）

表3 不同累积百分含量对应的粒径（μm）

表4 粒度分布重要参数

由表2可以看出，除尘器前烟道气中PM10累积百分数占41.72%，PM2.5累积百分数占13.81%。此结果同国内研究的质量分布基本一致 （未除尘状态下PM10占30.5%，PM2.5占7.8%）。静电除尘器捕集尘和麻 石 水 膜 除 尘 器 捕 集 尘 中 PM0.5、PM1.0、PM2.5、PM5.0、PM10所占累积百分含量均低于进口烟道气烟尘中相应粒径所占的累积百分含量，说明两种除尘器对较大颗粒物捕集率高，而对粒径小于10μm的颗粒物捕集率较低，造成捕集尘中小颗粒物的累积百分含量降低。这意味着燃煤产生的细颗粒物因除尘装置的去除率低而大部分进入大气中，因此除尘装置除尘性能需进一步改进，以满足新的烟尘排放浓度标准 50mg/m3。

对于两种除尘器而言，由表2数据可看出，对于粒径小于10μm的颗粒物，在麻石水膜除尘器捕集尘的累积百分含量均大于在电除尘捕集尘中的含量。表3中数据表明相同累积百分含量所对应的粒径，麻石水膜捕集尘比电除尘捕集尘小。表4中麻石水膜捕集尘体积平均径和面积平均径均低于电除尘捕集尘，而比表面积大于电除尘捕集尘。所有实验数据表明麻石水膜除尘器对粒径小于10μm的颗粒物捕集效率比电除尘稍高。

2.3 两种除尘器的分级脱除效率

通过锅炉烟道气及两种除尘器捕集的烟尘粒度分布状况，分析计算出静电除尘器和麻石水膜除尘器的分级脱除效率，见图1和表5。

由表5可知，静电除尘器和麻石水膜除尘器对PM10以上的颗粒物脱除效率达到88%和94%以上，而对PM2.5以上的颗粒物脱除效率仅分别达到76%和90%，可见，在热电厂除尘装置的实际运行中，部分细颗粒物可以穿越除尘设备而排放于大气环境中，造成颗粒物污染。由图1可看出，静电除尘器和麻石水膜除尘器的分级脱除效率都呈现随着粒径增大而提高的规律，且麻石水膜的分级除尘效率整体上高于静电除尘器。

表5 两种除尘器的分级脱除效率

而一般理论上认为电除尘器的除尘效率一般高于其它除尘器，可捕集粒径小于0.1μm的粒子，并且有研究表明电除尘后烟尘平均粒径为2～3μm,最大粒径为5μm，最小粒径为0.5μm；麻石水膜除尘后烟尘平均粒径为7μm,其最小粒径为0.1μm[5]。可见，本实验分析结果与国内一些其它研究结果存在不一致。

由于静电除尘器的除尘性能受到诸多因素的影响，如烟尘性质、设备状况及操作条件等都可能影响到细颗粒物去除效率的高低。分析原因可能是：

（1）粉尘比电阻高。适用于电除尘器的粉尘比电阻为104～1011Ω.cm，热电厂所用的山西煤，灰中Al2O3含量较多，粉尘比电阻高，K2O、Na2O含量低，这些都对除尘不利。

（2）烟气温度高。循环流化床燃烧温度一般在850～900℃，烟气温度高，气体黏滞性增大，这将影响其驱进速度的下降。应在烟气进入电除尘器前进行气体冷却，以提高净化效率。

（3）粉尘浓度高。电除尘器对所净化的气体的含尘浓度有一定的适应范围，如果超过一定范围，除尘效果会降低。电除尘器允许的最高含尘浓度与粉尘的粒径、质量组成有关，本实验烟道气粉尘中位径为12.44μm，而入口浓度达138.8g/m3，使得电晕电流下降，影响除尘效率。

（4）烟尘粒径较小。试验证明，带电粉尘向沉淀极移动的速度与粉尘颗粒半径成正比，粒径越大，除尘效率越高。而本实验烟道气粒度分布表面烟道气中小于10μm颗粒物的累积百分含量为41.72%，因此去除效率下降。

设备运行情况和操作条件等因素 （如气流速度大，气体紊流度大，二次扬尘和粉尘外携的几率增大；振打清灰不合适，造成较大二次扬）也会引起除尘器除尘效率下降。因此应加强静电除尘器的运行管理，使其保持高除尘效率。

3 结论

（1）静电除尘器和麻石水膜除尘器分级脱除效率表明两种除尘器脱除效率均随着粒径的增大效率提高，对PM10以上的颗粒物脱除效率达90%，而对PM2.5以上的颗粒物脱除效率达80%左右，捕集率较低，这意味着燃煤产生的细颗粒物因除尘装置的去除率低而大部分进入大气中，因此除尘装置除尘性能需进一步改进。

（2）电除尘器捕集尘和麻石水膜除尘器捕集尘粒度分布测定表明，这两种除尘器在实际运行中，麻石水膜除尘器对小于10μm颗粒物的去除效率高于电除尘器的去除效率。对静电除尘器效率下降可能原因进行了较详尽的分析，提出应加强热电厂除尘器的运行管理，使除尘器起到高效除尘净化作用，抑制细颗粒排入大气环境，危害城市环境质量和人体健康。

[1]周军，柴国勇，陈元．城市大气中PM 2．5污染控制的意义与途径[J]．甘肃环境研究与监测，2003（3）：30-31．

[2]徐鸿，骆仲泱，王涛等．循环流化床电站排放烟尘特性及痕量重金属分析[J]．环境科学学报，2004，24（3）：515～519．

[3]国家环境保护局科技标准司．中国环境保护标准汇编（1979-2000 年）[S]．2001，10：277～312．

[4]车刚,王林．循环流化床锅炉与环境保护[J]．山东电力技术，2003，(5)：20-22．

[5]孙金陵，袁思平，范相阁．郑州市TSP尘源粒径及形貌特征分析[J]．环境科学研究，2001，14（1）：16～18．

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1005-1554（2011）02-0013-03

2011-03-10

张晛宇（1980-），男，河北承德人，河北省承德市环保局工程师。