电袋复合除尘器

2012-08-15刘传椿

科技传播 2012年9期

刘传椿

福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000

0 引言

由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致了全球性的三大危机:资源短缺、环境污染、生态破坏。人类不断的向环境排放污染物质。但由于大气、水、土壤等的扩散、稀释、氧化还原、生物降解等的作用。污染物质的浓度和毒性会自然降低，这种现象叫做环境自净。如果排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，这就发生了环境污染，而燃煤电厂生产与环境问题有着千丝万缕的关系。

1 燃煤电厂与环境问题

我们首先必须考虑到当下日益严重的环境问题。许多人其实对环境问题并不熟悉。环境污染有各种分类方式。按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染。按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。按所造成环境污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声污染、放射性、电磁波）固体废物污染、能源污染。环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消除。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性，往往在污染发生的当时不易被察觉或预料到，然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步。当然，环境污染的最直接、最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。严重的污染事件不仅带来健康问题，也造成社会问题。而燃煤电厂每年都消耗大量的燃煤，某种程度上排放了大量有害气体，对环境造成一定破坏，所以采用新式环保、除尘技术实在是大势所趋。

2 使用电袋复合除尘器的益处

在造成环境问题的凶手中，燃煤工业是一个重要问题。对此国家出台了一系列措施。随着大气环境形势日趋严峻，目前国家环保标准渐趋严格，《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003版已经由国家环境保护总局发布，第3时段烟尘允许排放浓度由原标准的 200mg/Nm3降为50mg/Nm3，甚至有些地方为20mg/Nm3。在这些严格的环保排放标准下，燃煤电厂项目采用静电除尘器达标就相对比较困难，电袋复合除尘器比普通静电除尘器有更高的除尘效率，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。在具备以下特征项目中，需要重点考虑使用电袋复合除尘器技术：1）很多老电厂建设初期还与市区居民区保持了一定距离，但随着我国城市建设的快速发展，现在已经发展为靠近居民区，有的甚至已经位于居民密集居住区，这类电厂过高的烟尘排放会引起周围居民的担忧，在改造和扩建时应首选电袋复合除尘器；2）风景名胜区、环保模范创建城市；3）环境生态脆弱区；4）能源企业密集区，环境容量几近饱和，如项目所在地已经分布大型燃煤的能源化工企业、建材水泥工厂等[1]。

3 电袋复合除尘器的操作方法和物理作用

电袋复合除尘器的一般操作方式是，将具有一定物理化学性能的纤维布（即滤料）缝制成上部敞口、底部封堵的柱状布袋，内部用碳钢或者不锈钢骨架（即袋笼、龙骨）撑开，保持滤袋呈柱状态撑开而不至于收瘪和飘摆，滤袋上端连同袋笼一起嵌装于按一定几何规则开孔的钢板（即花板）上，同时几何规则按同心圆属于旋转喷吹，几何规则按距阵则属于行喷[1]。

烟气由进口喇叭进入除尘器后，经过一定的气流均布装置，在穿过电场后进入布袋内部的过程中，烟气中的烟尘主要遇到沉降、筛滤、惯性力、静电和热运动作用几方面的作用而被截留在滤袋外壁或者直接掉落，洁净的烟气再从滤袋上部敞口流出进入净气室，通过净气室进入后续烟道排大气，烟尘经过这个流程后得以去除。

我们还发现去除烟尘有几个物理作用：

1）重力沉降：含尘气体进入布袋收尘器时，颗粒较大、比重较大的粉尘，在重力作用下沉降下来，这和一般沉降室的作用完全相同；

2）筛滤：当粉尘的颗粒直径比滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时，粉尘在气流通过时即被阻留；

3）惯性作用：气流通过滤布时可绕纤维而过，而较大的粉尘颗粒在惯性力的作用下，仍按原方向运动，遂与滤料相撞而被捕获；

4）热运动作用：质轻体小的粉尘随气流运动，非常接近于气流之线，能绕过纤维，但和惯性作用相反，它们在由于极细小而产生如气体分子热运动的布朗运动，这就增加了粉尘与纤维的接触机会，使粉尘能够被捕获[2]。

在新的袋式除尘装置开始运转时，新的滤袋上没有粉尘，由于滤袋是用纤维织造而成，其纤维直径一般为20μm～100μm；针刺毡纤维直径多为10μm～20μm，纤维间的距离多为 10μm～30μm，运行几分钟后粉尘就能在纤维之间和表面很容易架桥而在滤袋表面形成很薄（0.3mm～0.5mm）的尘膜，这层尘膜也叫一次粉尘层或者滤床，在一次粉尘层上面继续堆积的粉尘称二次粉尘层。尘膜粉尘层的孔隙比滤料纤维的孔隙小得多，这种尘膜孔隙在过滤过程中的筛分作用甚至大大超过滤料纤维本身，平纹织物滤布本身的除尘效率为85%～90%，效率比较低，但是在尘膜建立后可得到99.5%以上的高除尘效率。这种过滤发生在一次粉尘层和滤料的一定深度当中，所以也叫“深层过滤”[2]。当滤袋多层材料制造，且面层材料孔隙比里层基布材料更微细而均匀的时候，此面层即能起到前述一次粉尘层作用，粉尘将在面层处得到拦截。由于面层孔隙小于基布的孔隙，所以尘粒基本不在基布中存留，因而在滤料内形不成尘饼，只要表层尘剥离及时，滤料的透气性就能得到很好的维持。这种滤料在开始使用时，压力损失要高于普通滤料，但在投入运行后，压力损失随使用时间的增加却不大，而采用深层过滤方式的滤料的压力损失会随使用时间的延长而越来越大。这种过滤由于发生在布袋滤料的面层，所以称为“表面过滤”。面层材料一般采用非织布型针刺毡或者膨体PTFE薄膜，而基布材料可以是多种多样，也可以是多层材料复合织造[2]。

电袋复合除尘器设备最关键的部件是滤料纤维，其滤料的选择甚至关系到整个除尘工艺的成败。滤袋的核心是纤维，纤维包括天然纤维、无机纤维、合成纤维这些种类，可用于电袋复合除尘器的主要是合成纤维和无机纤维中的玻璃纤维。滤料选择应考虑以下技术指标：耐温、过滤效率、透气（运行阻力）、耐化学侵蚀、力学性能、吸湿、粉尘可剥离性[3]。电袋除尘能产生几项效益：1）空间利用率更高。旋转喷吹滤袋以同心圆布置，滤袋口呈椭圆型，在相同的空间可以比行喷吹布置更多的滤袋，过滤面积增加20%～30%，节省占地和钢材用量；2）除尘稳定性。电袋除尘受锅炉系统工况调节影响小，对工况适应性好。静电除尘器受过锅炉工况影响要比布袋除尘明显。当除尘效率超过99.5%以后，电除尘器的电晕功率急剧增加，电除尘器效率在99.8%以下，其能耗低于常规袋除尘器；除尘效率超过99.8%时，其能耗高于常规袋除尘器，按新的环保标准，除尘效率几乎都要超过99.8%才能满足；3）电袋除尘使入口粉尘浓度大幅降低，从而减少烟气粉尘中粗颗粒对滤袋的冲刷几率，改善滤袋表面的粉层特性[2]。