电袋复合除尘技术研究

2013-09-21黄炜

电力科技与环保 2013年5期

黄炜

(福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000)

0 引言

燃煤电厂锅炉会产生大量的含尘烟气，为了保护环境不被污染，一般在锅炉尾部均设置除尘器。《大气污染物排放标准》(GB 13223－2011)规定在一般情况下粉尘排放需≤30mg/m3，在重点保护区为≤20mg/m3，对除尘器性能提出更高的要求。传统的除尘器有电除尘器和袋式除尘器两种。电除尘器由于其除尘机理的限制，对一些难以荷电的微细粉尘，即使加大除尘器的除尘面积，也很难达到国家的排放要求。袋式除尘器虽有较易达到排放标准的优点，但其阻力大，相应的电耗也大，尤其对一些磨蚀性大的粉尘，往往很难保证除尘器的正常工作。电袋复合除尘器是在吸取电除尘和袋式除尘的优点，克服两者的缺点而开发的一种高效除尘器。

1 电袋复合除尘器

电除尘器优点:能处理高温烟气，除尘器阻力小，维护费用低，可获得较高除尘效率。对一般性能的烟尘，只要有足够的收尘面积，通常可达到99%以上的除尘效率。缺点:除尘效率受粉尘性质(化学成分和颗粒级配)和烟气参数(烟气量、烟气温度、烟气化学组成)影响大;由于除尘机理的限制，除尘效率按指数曲线变化，后级电场的收尘量少。

袋式除尘器优点:烟尘排放浓度低。袋式除尘器采用过滤式，只要滤料有足够的密集度，易实现烟尘低排放;除尘效率基本上不受烟尘性质的影响，即烟气量、烟气温度、烟气含尘浓度的波动对排放量影响不大。缺点:运行阻力大，相应电耗也大;滤袋寿命短，维护费用高。袋式除尘器滤袋的破损有机械磨损和化学腐蚀两种，为了解决滤袋寿命短的缺点，一方面要降低烟气中的含尘浓度，尤其对含SiO2和含Al2O3较高的粉尘;另一方面，寻找适合于锅炉烟气的滤料，选择有一定抗酸、抗碱、耐高温、抗水解性能的滤料。实践表明，PPS是一种较好的滤料，此外，PPS加PTFE覆膜和PPS+P84复合滤料也是很好的方案。

通过以上分析，我们认为电袋复合除尘器可以综合电除尘器和袋式除尘器的优点，保留电除尘器中除尘效率高的第一、二电场作为电场区，烟尘在该区被大部分收集下来，其余未被收集的荷电粉尘流入后端的布袋区，在低阻力的条件下被净化。

电袋复合除尘器是在一个箱体内，前端安装一短电场，后端安装滤袋场，烟尘从左端引入，首先经过电场区，尘粒在电场区荷电并有80% ～90%粉尘被收集下来。经过电场的烟气部分直接进入袋区，而另一部分烟气流向袋区下部再向上流入袋区。烟气经滤袋外表面进入滤袋内腔，粉尘被阻留在滤袋外表面，被净化后的气体从内腔流入上部的净气室，然后经提升阀进入排气烟道，从烟道排出。

2 电场区除尘性能试验

为了验证电场区的除尘性能，我们采用某电厂的粉煤灰在试验台上进行试验。试验装置包括粉尘喂料装置、除尘器本体、风机、管道和温度、压力、压差测试仪器等，除尘器内前端为电区，后端为袋区。试验装置主要性能参数见表1。

表1 电袋复合除尘器试验装置的主要性能参数

当启动系统风机时，由于负压作用，空气从试验装置左端的管道被吸入，调节风机前端的阀门，便可改变吸入的空气量。被试验的粉尘装入管道上部的料斗内，当启动料斗下部的星型给料机且打开插板阀时，物料便落入风管，随流动的空气进入除尘器。改变输入星型给料机电机的频率，便可改变喂入的物料量。含尘气体进入电场区后，在电场作用下，部分粉尘被收集下来，另一部分粉尘被荷电然后进入后端的袋场区，经滤袋过滤后从烟囱排出。电场区除尘效率的一次试验结果见表2。

从表2可看出，电场区的除尘效率为73.54%(比集尘面积为10.17m2/m3/s)，在工程设计中，只要电场区的比集尘面积达到25～35m2/m3/s，电场区的除尘效率便可达到90%以上，这符合电袋复合除尘器的设计思想。

表2 电场区除尘效率试验结果

3 荷电粉尘对滤料过滤性能的影响

在电袋复合除尘器的袋区中，滤料过滤的是荷电粉尘，它与一般的袋除尘的过滤机理有本质上的区别。电镜扫描显示无荷电粉尘和荷电粉尘在滤料表面沉积的状态，无荷电粉尘沉积的粉尘层密实，透气性差，而荷电粉尘沉积的粉尘层疏松，呈棉絮状，透气性好。为了深入的了解荷电粉尘对电袋复合除尘器净化过程的影响，我们与清华大学合作，开展了“荷电粉尘对滤料过滤过程的影响”的研究。过滤实验系统主要包括供气系统、气溶胶发生系统、荷电装置、滤料夹持装置、流量控制系统、抽气装置、颗粒采样系统等。分别对荷电、不荷电时过滤压降增长率随过滤风速和粉尘浓度的变化进行研究，试验结果见图1至图4。

从图中可知:在不荷电条件下，过滤压增长率随过滤风速增大而增大，且浓度越大变化越突出;在荷电条件下，上述变化的斜率变小;在荷电条件下，不同电厂(煤种、锅炉不同)的粉尘，其过滤压降增长率不同。其中以太原煤为最大，新余、内蒙煤最小，且相近;在荷电条件下，覆膜滤料与常规PPS滤料相比，过滤压降增长率大小与煤种有关。

4 电场区和袋场区分级效率的确定

图1 过滤压降增长率随过滤风速的变化(不荷电)

图2 过滤压降增长率随来流粉尘浓度的变化(不荷电)

电袋复合除尘器是由电场区和滤袋区组成，电袋复合除尘器的除尘效率为:

式中:η电、η袋分别为电场区和滤袋区的除尘效率。

电场区和袋场区分级效率确定的原则是:在保证除尘器设计性能条件下(排放浓度、设备阻力、滤袋寿命等)具有最优的性价比。大量工程实践表明，当进入电袋复合除尘器袋场区的烟气含尘浓度为5～10g/m3时，过滤速度在1.2～1.5m/min范围，其袋场阻力变化不大，也就是说，此时增大袋区的边际效应在递减。所以，工程设计时需根据烟尘的物理、化学性质、电源类型、进口含尘浓度等参数确定电场区的极板比集尘面积，使电场区的除尘效率达85% ～95% ，滤袋区的滤袋过滤面积一般按除尘器压力降＜1200Pa确定。