超净电袋复合除尘器与电袋复合除尘器区别浅析

2017-05-22邱时友

中国设备工程 2017年9期

关键词：滤袋滤料除尘器

邱时友

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

超净电袋复合除尘器与电袋复合除尘器区别浅析

邱时友

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

电袋复合除尘器是一种高效的除尘设备，很容易满足出口浓度排放小于30mg/Nm3。超净电袋复合除尘器却能满足出口浓度小于10mg/Nm3，甚至小于5mg/Nm3。超净电袋复合除尘器和电袋复合除尘器有着相似的除尘机理及内部结构，本文从除尘机理及内部结构等方面阐述两者区别。

超低排放；超净电袋复合除尘技术；两区偶合技术

电袋复合除尘技术早已广泛运用于电力、冶金、水泥等行业。因其具有长期稳定、低排放的特点，且不受煤质变化的影响，最适用于煤质多变的电厂。大量工程实践表明，电袋复合除尘器能够比较容易实现粉尘排放小于30 mg/Nm3。

近年来随着大气污染日益严峻，雾霾事件频繁发生，广大群众迫切要求改善目前的大气质量。为此，国家环保部发出通知，要求在2017年前，在全国范围内必须达到超低排放要求，即NOx≤50mg/ Nm3，SO2≤35mg/Nm3，粉尘≤10mg/Nm3。常规电袋复合除尘器已很难满足新形势下的超低排放要求，同时，为简化系统，减少投资及占地，避免在系统中增设二次除尘设备，我们在电袋复合除尘技术的基础上，开发出了超净电袋复合除尘技术，能够确保除尘器出口浓度长期稳定保持小于10mg/Nm3，甚至小于5mg/Nm3。下文将介绍超净电袋复合除尘器与电袋复合除尘器的区别。

1 选型参数差别

电袋复合除尘器的除尘机理：在一个箱体内紧凑的安装电场区和滤袋区，前级电场区去除了大部分的粉尘（80%以上），大大减少了粉尘对后级滤袋的冲刷磨损，同时，电场又使粉尘荷电，使粉尘在后级滤袋区的滤料表面具有堆积结构“蓬松”、透气性高、粉尘层易剥离的特性，形成了独特的荷电粉尘过滤特性。

从除尘机理可知，电袋复合除尘器包含两部分，其一为电场区，其二为滤袋区，电场区去除大部分粗颗粒粉尘和小部分细微颗粒粉尘，滤袋区去除大部分细微颗粒粉尘，剩余的细微颗粒粉尘无法被有效捕集而逃逸到烟气中，造成电袋复合除尘器出口排放浓度无法控制在10mg/Nm3以下，因此，如何把无法被电袋复合除尘器有效捕集的细微粉尘从烟气中去除，是超净电袋复合除尘器要解决的问题。要去除细微颗粒粉尘，有两种方法，一为将细微粉尘进行凝并成大颗粒粉尘去除，二为缩小过滤材料的孔径，提高滤袋区对细微粉尘的过滤效率。因此，虽然超净电袋复合除尘器的除尘机理与电袋复合除尘器相同，但要求更细更严，具体表现如下。

（1）要求电区除尘效率更高，以便减小进入袋区的粉尘浓度，延缓袋区阻力上升速率，同时强化放电极，强化细微颗粒粉尘荷电和凝并，使多个细微颗粒粉尘凝并为一个大颗粒粉尘并在袋区被拦截在滤袋表面而除去，避免细微颗粒粉尘逃逸，同时，根据实验研究发现，当袋区入口浓度小于10 g/Nm³，过滤压降增长率随过滤风速的增长变化很小，使滤袋区获得更长的清灰周期。（2）要求滤袋区采用较低的过滤风速。经实验研究及工程试验表明，滤料的过滤效率与过滤风速成反比，与粉尘粒径成正比，在粉尘粒径无法改变时，适当降低过滤风速，可以降低出口排放浓度，因此，超净电袋复合除尘器滤袋区过滤风速一般小于1m/min。（3）采用科学的两区偶合技术，使除尘器具有良好的技术经济性。根据数百台电袋复合除尘器的实践数据研究分析，袋区的比收尘面积约为总比收尘面积的0.62倍较为合适。

2 结构差别

2.1 外形差别

超净电袋复合除尘器的电区效率一般要求比电袋复合除尘器的电区效率更高，且其电场区的比集尘面积应大于40m2/m3/s，其电场区的比集尘面积比电袋复合除尘器的大，其次，超净电袋复合除尘器袋区过滤风速宜小于1m/min，而电袋复合除尘器袋区过滤风速可以大于1.2 m/min，同等条件下，超净电袋复合除尘器过滤面积明显比电袋过滤面积大，因此，超净电袋复合除尘器的整体外形比对应的电袋复合除尘器外形稍大。超净电袋复合除尘器典型结构如图1。

图1 超净电袋复合除尘器典型外形图

2.2 内部结构差别

（1）更为均匀的气流均布。超净电袋复合除尘器的内部气流非常重要，直接影响除尘器的除尘效率、阻力以及局部滤袋的寿命。其气流分布分三部分。①进入除尘器前的烟气管道的气流分布，它影响各烟气通道所需处理的烟气量大小，即影响单通道的除尘效率及过滤风速，导致各通道之间除尘效率及过滤风速相差较大，烟气量大的通道，除尘效率相对较低，阻力较大，滤袋寿命较短；通过CFD模拟，在入口烟道处设一系列导流板、阻流板等，使各烟气通道内流量偏差小于±5%或更低的要求。②从除尘器进口至电场区，它影响电区内各区域内处理的烟气量不均匀，烟气量大的区域除尘效率相对较低。通过在进口喇叭内设多层均流板，并调整各部分均流板的开孔率，使各部分烟气断面的几何均方根差б＜0.2。 ③滤袋区的气流分布，它影响各滤袋区处理的烟气量，处理烟气量大的区域过滤风速高，阻力上升快，脉冲喷吹次数增加，滤袋寿命缩短。通过调整袋区的布置（正面、侧面、底面三者的比例）、或设置灰斗上端的阻流板、或改变净气室高度、或排气管位置等措施，使各滤袋室的流量偏差小于±5%；每个袋室内各滤袋流量的几何均方根差б＜0.2。

（2）采用更为精细的过滤材料。滤料要捕集更细微的粉尘，滤料的孔隙必须更小，以提高对细微粉尘的过滤效率。经研究，滤料的过滤效率与单纤维过滤效率成正比，与滤料密实度成正比，与滤料厚度成正比，与纤维直径成反比。要提高过滤效率，滤料需厚而密实，会引起阻力增加；要降低阻力，滤料需薄而疏松，过滤效率会降低，优良的滤料要掌控两者之间的平衡。经研究及工程试验，超净电袋复合除尘器常用聚四氟乙烯薄膜滤料和梯度滤料两种结构。覆膜滤料采用三维非对称结构+高压水刺技术+表面FCT纳米涂层处理+高温热压覆膜技术，滤料的微孔在0.2～2μm，但对捕集直径大于0.5μm的荷电粉尘效率高达99%以上，有效控制细微粉尘的排放。梯度滤料的迎尘面和背尘面采用不同直径不同材质的纤维，提高了过滤精度，实现了不同材料的互补，实现了滤料剖面方向上孔径的连续分布，通过对配方和工艺的有效控制，实现了不同纤维的“方向梯度渐进”变化，有效解决了过滤效率与阻力的矛盾，实现了较为理想的过滤分离效率。常规滤料与覆膜滤料对比SEM照片如（图2、图3）。

（3）对滤料加工工艺要求更高。常规滤料加工采用针刺，造成纤维断裂，并形成较大孔隙，且常规滤料缝制后对缝缝不进行处理，缝缝处有针眼会造成细微粉尘泄漏，而超净电袋复合除尘器用的滤袋必须对针眼处进行涂胶或其他处理，防止细微粉尘从缝缝处逃逸。同时，用于检漏用的荧光粉平均粒径要求更细，并配荧光灯及专用眼镜见图4、图5。

图2 常规滤料

图3 覆膜滤料

图4 针刺滤料

图5 水刺滤料

3.3 其他方面区别

（1）超净电袋复合除尘器的花板平面度要求更高且焊缝质量要求高，超净电袋复合除尘器的花板厚一般不低于10mm，且花板下设有加强筋，以确保花板平面度。滤袋袋笼安装完后，滤袋底部为有序的矩阵形。同时，超净电袋复合除尘器的花板层焊缝不允许有裂纹、砂眼等有可能引起超细粉尘泄漏的缺陷，为保证焊缝质量，花板层密封封板一般采用5mm厚钢板。

（2）超净电袋复合除尘器电场区宜采用顶部振打。经研究，电场区的收尘极板上粉尘粒径分布为上部细下部粗，细粉尘粘附力大，振打力要大。顶部振打方式振打力分布为上大下小，与极板上粉尘振打力需求对应。侧部振打方式振打力分布为下大上小，与极板上粉尘振打力需求相背，容易使振打失效及产生二次扬尘等不利影响。另外顶部振打的周期、频率、顺序等可调，当煤种改变时，可以调整振打周期等参数，使电场区保持高效率。侧部振打则不可调。

（3）超净电袋复合除尘器电场区宜设置两个电场或设置前后分区供电。为确保超净电袋复合除尘器长期稳定、低阻力运行，电场区的作用至关重要，当某一电场或分区出现故障退出时，单个烟气通道内必须有电场或分区继续工作，尽量减小对整机的影响。

（4）超净电袋复合除尘器不设置旁路烟道。旁路烟道作为烟气异常时保护滤袋而设，安装精度要求高，同时，也是一个粉尘泄漏的隐患点，不利于长期稳定超低排放。另外开启一次旁路后，净烟道内会沉积大量粉尘，当旁路关闭后正常运行时，这些沉积的粉尘会被净烟气带到大气中，导致排放超标。

（5）超净电袋复合除尘器清灰系统宜采用低压行脉冲喷吹清灰。机械振动清灰、反吹风清灰等无法使滤袋表层粉尘完全清除，清灰周期短，阻力上升快。同时，超净电袋复合除尘器清灰用的气箱容积宜足够大，一次喷吹用气量体积小于气箱容积的1/3，同时，补气管的管径及阀门的有效截面足够大，确保在喷吹间隔时间内补足消耗的气量，使每次喷吹压力相同，利于保证清灰效果。

（6）超净电袋复合除尘器宜采用密闭式高净气室结构。密闭式高净气室结构不仅在恶劣天气时不影响滤袋更换，更有利于内部气流分布均匀，利用专业软件进行计算机模拟出气流的轨迹线，密闭式高净气室结构的超净电袋复合除尘器内部气流迹线图如图6，从迹线图可看出，气流轨迹规则且均匀。