电-袋组合式除尘技术应用评述

刘后启，刘启元，张晓梅

（天津水泥设计研究院，天津 300400）

电-袋组合式除尘技术应用评述

刘后启，刘启元，张晓梅

（天津水泥设计研究院，天津 300400）

简要介绍了电-袋组合式除尘器的类型及在我国的发展概况，重点评述了电-袋组合式除尘器的优点，简要分析了电-袋组合式除尘器滤袋过早破损的原因，并对今后电-袋组合技术的推广和应用提出了建议。

电-袋组合式除尘器;预除尘;滤袋阻力;臭氧

1 前言

国内外研究电除尘技术和袋式除尘技术相结合的混合式除尘器已经有许多年了，其中美国研究最早，结构型式也很多，但实际投入运行的却寥寥无几，欧盟国家更少见。迄今为止，电-袋组合式除尘器的结构类型归纳起来，基本上有两种：一种是电极和滤袋相间排列布置，使电除尘和袋除尘机理有机融合在一起，是名副其实的电-袋组合式除尘器，其典型结构是美国能源与环境研究中心开发的一种所谓先进的混合式过滤器（The Advanced HybridTMfilter ），其原理见图1[1]。

图1 美国先进的混合式过滤器示意图

这种电-袋相结合的除尘器，通过中间和工业试验，显示其性能优于单独的电除尘器和袋式除尘器。但是，至今未见普遍推广，可能是由于结构比较复杂、维修不便等原因。

另一种电-袋相结合的除尘器，其特点是上游为电除尘，下游为袋除尘，相当于两台独立的电除尘器和袋式除尘器相串联，只不过这二者布置在同一壳体内，常见的结构如图2[1]所示。国外一般将这种构造的除尘器称为混合式过滤器（Hybrid Filter）。早在20世纪80年代，先后就有瑞士Elex、 丹麦F.L.Smidth Airtech、美国GE Energy BHA和意大利Redecam Group SpA等公司生产过这种混合式除尘器。目前我国已投入运行的绝大多数都是这种电-袋相串联的除尘器。据不完全统计，国内已申请专利的科研单位和企业已有十多家，其结构可以说是大同小异。而且基本原理和总体结构与国外产品并无本质上的差异。

其实，我国第一台电-袋相结合的除尘器，早在20世纪70年代，就用于陕西新川水泥厂悬浮预热器窑生产线的除尘系统上。由于当时我国电、袋除尘技术尚不发达，未能达到预期效果。当时串联一台袋式除尘器，不仅流程复杂、投资高、电耗高，而且故障频繁，排放不达标。在90年代后期，该厂将电除尘器、高压电源和增湿塔进行全面改造时，将袋式除尘器去掉。改造后的排放浓度基本达到了当时国家的排放标准≤100mg/m3的要求，而且电耗降低将近40%。

因此，上游电、下游袋这种理念模式的除尘器，国内外早在30年前就已经问世，而现在大量宣传和报道的电-袋组合式除尘器，其原理和结构并无创新，而且不少设备投入运行后，不但未显现出电-袋组合式除尘器的优势，反而出现了一些比较严重的问题，所以有重新评价电-袋组合式除尘器的必要。

图2 上游电除尘、下游袋除尘的组合式除尘器

2 国内电-袋组合式除尘器的基本情况

21世纪初，我国产生了第一台由窑尾电除尘器改造成的电-袋组合式除尘器，该除尘器投入运行后取得的效果，据报道与国外某些公司所宣传的效果基本一致。后经报刊杂志不断转载，影响面逐步扩大。所以各个行业均跃跃欲试，一时将电除尘器改为电-袋组合的势头犹如雨后春笋。但经过这些年的实践，除电力行业在电除尘器改造和新建项目中仍极力推荐采用电-袋组合式除尘器外，其他行业对电除尘器改造只选择电-袋组合式除尘器的呼声有所减弱，在新建项目中采用电-袋组合式除尘器的更不多见。

电力行业在采用袋式除尘器的过程中，曾经过几起几落，尽管现在袋除尘技术日益成熟，滤袋材质和清灰技术都有大的进展，但是该行业对采用袋式除尘器仍一直心有余悸，特别是企业管理层的领导。在得知电-袋组合技术能延长滤袋寿命，还能降低阻力，而且通过样机试验也取得了良好效果后，便认为保留或增设电场，等于提高了袋式除尘器的保险和安全系数，基于这种心理，极力推广电-袋组合技术是完全可以理解的。

另外，在电除尘器改造为电-袋组合式除尘器的同时，一些报刊杂志也大量发表文章大加赞誉，几乎是千篇一律地宣传电-袋组合式除尘器的优点。但这种一边倒的论点值得深思，因为许多论点不是轻信国外某些公司宣传的所谓优点，就是人云亦云，所以造成业内很多人始终心存疑虑。笔者也在阅读国外有关文献时发现，电-袋组合式除尘器的所谓优点，有的不但不能成立，而且还有负面影响（最具有代表性的观点可参见本文的参考文献[2]）。

2012年《中国环保产业》杂志的第二期和第三期先后发表了“燃煤电厂电-袋复合除尘器的应用及问题分析”和“燃煤电厂电-袋复合除尘器滤袋损坏原因分析”两篇文章，对电-袋相结合出现问题的分析以及所列举的数据，都充分说明电-袋组合式除尘器并非像之前一些媒体宣传报道中所描述的那样完美，也证明了业内很多人对电-袋组合式除尘技术中的问题的疑虑不无道理。

当然，任何技术问题，由于人们的经验和获得信息的渠道有所不同，存在不同的看法和观点是完全正常的。上述两篇文章虽然不能概括电-袋组合技术出现问题的全貌，但至少从一个侧面提醒人们对电-袋组合技术的推广不要盲目过热，同时也提醒业内人士对应用电-袋组合技术出现的问题要客观认真对待，不能片面地只报喜不报忧。对技术问题出现分歧，甚至出现针锋相对的争论，都要冷静认真对待，因为技术问题只会愈辩愈明，更有利于技术的发展。

3 关于电-袋组合式除尘器的优点

关于上游电、下游袋组合式除尘器的优点，许多文献和刊物上都有报道，诸如压降小、滤袋寿命长、除尘效率不受粉尘特性的影响、效率稳定、适应性强、结构紧凑、占地面积小、对细微粉尘的捕集效率高、运行稳定、排放浓度低、运行阻力低、节能、运行费用低等等。虽然表述优点的说法不尽相同，但是归纳起来，主要有以下两点，本文针对这些说法，予以分析评述。

（1）上游电除尘区具有预除尘的作用，能捕集入口气体含尘浓度的80%，甚至更高。这有利于降低袋除尘区的含尘浓度，增加滤袋的清灰周期，从而延长滤袋的使用寿命。

笔者认为，对现有电除尘器的改造，保留一个或两个电场作为预除尘，可节省部分资金，这点有可取之处。但现实情况是，袋除尘区的粉尘浓度虽然降低了，但是过滤风速并未提高，一般仍保持在1.0m/min左右，最高也不超过1.2m/min。这意味着电-袋组合式除尘器的效果主要还是取决于袋除尘规格的大小。根据笔者的测算，过滤风速至少＞1.4m/min，电袋组合才有经济价值。既然过滤风速不增加，袋除尘的规格不缩小，那么保留电场就没有必要了。至于新设计的除尘器更无增设电场的必要，既然袋式除尘器能满足环保要求，为何要增加电场，使除尘器的结构变得复杂，备品备件增多，给操作管理带来更多麻烦呢？也如何谈得上电袋组合能使结构紧凑和占地面积小呢？因此说电-袋组合技术节能和运行费用低的优点并不能成立。

至于说保留电场可降低袋除尘器出口的浓度，有利于延长滤袋的使用寿命的理由，也并不充分。因为将保留电场改造成沉降室、惯性除尘之类的预除尘装置，不仅能同样达到捕集大颗粒粉尘的效果，而且结构简单，可大大节省用于电除尘的能耗。何况预除尘除去大颗粒粉尘是否对袋除尘清灰有利业内还存有不同的观点。所以说电-袋组合技术可以节能和运行费用低的优点只是一种美好的想象。

（2）上游电、下游袋的组合式除尘器的运行阻力比常规袋式除尘器低，这点也是普遍认为电-袋组合技术具有的主要优点之一。其理由是“电除尘区不仅起预除尘的作用，而且能使细微粉尘凝聚成大颗粒，使滤袋表面沉积的粉尘具有松散的结构，因此过滤阻力比常规袋式除尘器低”。

而国外有的文献有与之相左的观点。认为现有的电-袋组合式除尘器都不能有效地捕集双极性的荷电粒子，上游电除尘区将大颗粒的粉尘除掉，会使下游袋除尘区的压降增大[2]。国内一些研究机构的专家也有类似的观点。

江得厚等人在“燃煤电厂电-袋复合除尘器的应用及问题分析”（见《中国环保产业》2012年第2期）中，介绍了部分电-袋组合式除尘器投入运行后，不仅滤袋出现大面积损坏的情况，而且运行阻力也大大超过设计值。分析阻力增大的原因，认为“前置电除尘区除去80%的粉尘，部分荷电的微粒进入袋滤区，由于荷电的细微粉尘不易建立粉尘层,互相排斥形成稀松的粉尘层，使2.5μm以下的微细粉尘容易进入滤布的内层，逐步增加了阻力”。例如一台300WM机组的电-袋复合式除尘器，运行5个月后，经检查发现，滤袋下部已有粉尘进入60%。同时在满负荷运行时，阻力已达到1500Pa以上。参考文献[3]还介绍：“据当前收集到的资料，所有电-袋复合式除尘器在运行一年左右后，阻力都达到1000～1200Pa”。这一数值虽然不算高，但是与有的报道说“阻力长期稳定在800Pa以下”有相当大的差距。

因此，认为上游电、下游袋的除尘器的运行阻力比常规袋式除尘器低的理由很值得推敲。

4 关于滤袋的使用寿命

无论是采用常规的袋式除尘器还是采用电-袋组合式除尘器，滤袋的使用寿命都是人们最为关注的问题。就水泥工业窑尾袋式除尘器而言，滤袋的材质多采用玻纤覆膜，其使用寿命一般为2年左右。但也有在3年以上的记录，甚至有的在5年以上。因为滤袋寿命的长短，固然首先取决于滤袋生产厂家采用的材质，但是用户运行的工况条件以及操作、维护和管理的因素也至关重要。现在一些用户在招标时，不管何种材质的滤袋，都要求保证使用寿命在3年以上，这种要求有些脱离实际。因为对于玻纤覆膜滤料，一般厂家只保证2年。如果一定要保证3年，就要选用昂贵的P84滤料，而电-袋组合式除尘器滤袋的选用也应该符合这种情况。至于说电-袋组合除尘器的滤袋使用寿命要长于常规的袋除尘器的说法，至少目前还没有足够的实绩来证明这一观点。相反，热电厂电-袋组合除尘器滤袋的寿命达不到预期的并不罕见。如有关文章指出：截至2010年5月，我国燃煤电厂135MW以上机组运行的47台电-袋复合式除尘器中，已有70%的设备出现PPS滤袋强度严重下降、大面积破损的情况。国内外几个较大的生产滤袋的厂家，供应热电厂常规袋式除尘器的滤袋，有两个厂家分别有运行90个月和73个月的运行业绩，但是用在电-袋组合除尘器上的滤袋，在1～2年间就发生了破袋的情况，这种情况应引起有关部门的重视[3]。

至于破袋的原因很多也很复杂，就是常规袋式除尘器也存在滤袋过早破损的情况，但是电-袋组合式除尘器的上游电除尘区产生臭氧对滤袋的腐蚀，不少文献认为是主要原因之一。关于臭氧腐蚀问题，现在存在较大的分歧，有的文章介绍，通过某大学实验室的试验，臭氧对PPS滤袋并无大碍。而在现实中，电-袋组合式除尘器的滤袋损坏速度比常规袋式除尘器的滤袋要快，而且实验室试验的结果往往有一定的局限性，不可能完全模拟工况条件不时变化的复杂情况。因此估计这一分歧在短时期内很难统一，有待有关滤料生产厂家进一步地深入研究和更多应用实践的观察总结。

笔者认为，臭氧对玻纤材质的滤袋确实无影响，但是对PPS的滤袋就很难说了。根据相关资料报道，PPS的主要缺点就是抗氧化性差。一般要求含氧量＜14%（体积），而且对温度极为敏感。若含氧量达到12%，则耐温＜140℃，即含氧量越高，耐温越低，温度每增加10℃，化学反应速度加快1倍，3年的使用寿命就会降到一年半。

电-袋组合除尘技术的上游电除尘区产生臭氧，臭氧分子极不稳定，是比氧气更为强烈的氧化剂，而且可以在较低温度下进行氧化，“在高温和一定湿度下易与烟气中的其他成分迅速反应，特别是与NO反应生成NO2，NO2是侵蚀性氧化剂，对PPS有很强的腐蚀性，O3因与其他成分反应迅速，但是很难单独测到。可测量电除尘器进口NO和出口的NO2来折算O3的质量浓度”[5]。O3加速PPS滤袋腐蚀应该说是滤袋损坏的主要原因，因此说臭氧加速PPS滤袋的氧化腐蚀是主要原因。

5 结语

电-袋组合式除尘器一直在国内普遍的赞誉声中推广，现在笔者提出不同的见解，旨在希望通过争论，更好地推进除尘技术的创新发展，为此，提出以下建议：

（1）电-袋组合除尘技术可以作为现有电除尘器进行改造的方案之一，但不是首选方案，因为具体还要看壳体的完好情况。如果电除尘器年久失修，壳体和内部构件有明显腐蚀，那么保留一个或两个电场就没有什么价值了。

（2）新建项目没有增设电除尘器的必要。比如，热电厂如果煤质成分有利于采用电除尘器，还是应采用电除尘器，毕竟电除尘器的一次性投资和日常维护费用较低；如果热电厂的煤质特差，采用增加电场也难以使排放达标的，还是以采用袋式除尘器为宜。既然单独采用电除尘或袋式除尘器就能达标，那么就完全没有必要多此一举的采用结构较复杂电-袋组合式除尘器了。

（3）除电力行业外，现在已采用电-袋组合式除尘器的其他行业，也应该认真、实事求是地总结能否延长滤袋的使用寿命，以及除尘设备的阻力是否有所降低的问题，如果这两方面与常规袋式除尘器持平或并没有优势，那么今后继续推广采用电-袋组合式除尘技术的意义也不大。

（4）有关部门应组织相关单位和专家，对现有运行中的电-袋组合式除尘器的实际应用效果、经验，以及存在的问题，进行全面深入的调查，正确引导市场，促进除尘技术的改进、创新和发展。

[1]王丽丽，等.电袋复合式除尘器技术研究进展[Z].中国科技论文在线.

[2]Dr.Henry V.Krigmont etc.A New Multi-Stage Collector（MSCTM）Concept.

[3]江得厚，等.燃煤电厂电-袋复合除尘器的应用及问题分析[J].中国环保产业，2012（2）.

[4]江得厚，等.燃煤电厂电-袋复合除尘器滤袋损坏原因分析[J].中国环保产业，2012（3）.

[5]江得厚，等.燃煤电厂电-袋复合除尘器不是最佳组合[C].中国电力：火电厂环境保护综合治理技术研讨会论文集，2009.

Comment on Precipitation Technology & Application of Electricity-Bag Combination

LIU Hou-qi, LIU Qi-yuan, ZHANG Xiao-mei
(Tianjin Academy of Cement Design, Tianjin 300400, China)

The paper introduces briefly the precipitator types of electricity-bag combination and the development situation in our country; comments the advantage of the precipitator of electricity-bag combination; analyzes briefly the reasons of the broken filter bag of the precipitator of electricity-bag combination and puts forward suggestions on popularization and application of electricity-bag combination technology.

precipitator of electricity-bag combination; pre-precipitation; filter bag resistance; ozone

X701.2

A

1006-5377（2012）10-0027-04