浅谈燃煤锅炉烟道除尘的可行性

宋传志

[摘要]随着科学技术的不断发展，生活水平的提高，集中供热的兴起，大型热源联网供热不断的发展壮大，给人民的生活带来温暖。然而，近年来全国各地区雾霾天气的出现，使原本幸福安逸的生活变得岌岌可危。人们逐渐的意识到，再发展科技，提高供暖水平的同时，环境污染的控制及治理是不可忽视的重要问题。在我国煤炭储量丰富，我国北方的供暖仍以燃煤锅炉房为主，煤炭燃烧产生的烟气是形成雾霾天气的原因之一。如何在保障人们供暖需求的同时，减少污染物的排放，降低雾霾天气的发生，是我们此次研究的目的。

[关键词]燃煤锅炉；烟道除尘

茌供暖行业中，除尘器是燃煤锅炉烟气除尘的主要设备，根据除尘器除尘机理的不同，一般可以分为机械式除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器和电除尘器。根据除尘器除尘机理绘制下表。

随着2014年7月新环保法的实施，环保排放标准的提高。供暖企业对除尘器的使用已经从原来效率较低的机械式除尘器和湿式除尘器改为除尘效率更高的过滤式除尘器。袋式除尘器已经逐步成为供暖企业的酋选。在正常运行的情况下，袋式除尘器完全可以满足新环保排放标准的要求。然而，在锅炉点火阶段，各供暖企业为了保护袋式过滤器的滤袋，延长袋式除尘器的使用寿命，各供暖企业往往在锅炉点火阶段将袋式过滤器旁通掉，这样锅炉点火阶段的浓烟将不通过除尘器而直接排放到大气中。由于这种情况的出现，我们考虑利用烟道自身进行初期的除尘处理以保护袋式除尘器和降低烟气排放浓度。

利用烟道进行除尘主要有两种方式，一种是在烟道内加设附件，例如挡板，过滤设施等，这种设计会严重影响烟道的流通性，烟气阻力也会增大很多。第二种就是利用惯性碰撞进行烟道除尘，例如在烟道设计中经常会有弯头或流向改变的地方，这些地方均会产生惯性碰撞，烟气里固体颗粒会通过碰撞与烟气分离，进而减少烟气内的含尘量，但这种分离相应也会增加烟气的阻力，进而增加引风机的风压，增大电耗，但这种除尘的效率很低。我们分别从这两种方式出发，阐述利用烟道除尘的可行性。

惯性除尘是使含尘气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性作用使其与气流分离，其方式有两种，一种是碰撞式，一种是回转式。碰撞式是指含尘气流进入后，气体和较细的粉尘绕过挡板，颗粒较大的粉尘因惯性较大而撞击到挡板上，并靠重力沿挡板下落至灰斗。适用于管道的自然转弯处，可在动力消耗不大的情况下将粒径较大的粉尘除掉。回转式是指含尘气流进入后，粒径较大的粉尘靠惯性力冲入预设的收集装置中，而气体和惯性较小的细粉尘则转弯穿过挡板经出口排出。锅炉房烟道设计中的回转式见下图。

慣性碰撞的效率通常取决于两个因素，一是气流速度的影响，气流速度在捕集体周围的分布，它随气体相对捕集体流动的雷诺数Re而变化。Re定义式为：Re=upD/v。式中u是气流相对于捕集体的流速。二是颗粒运动轨迹，它取决于颗粒的质量、气流阻力、以及气流速度等。描述颗粒运动特征的參数，可以采用无因次的惯性碰撞参数St，在大气污染控制工程设计中给出，St=d*d*p*u*C/（18*v*D）。式中u表示气流流速，d表示阻力。

惯性除尘的气流速率越高，气流方向转变角度越大，转变次数越多，除尘效率越高，压力损失也越大。惯性除尘适用于台尘颗粒较大的烟气，由于其除尘效率不高，所以只适用于除尘中的一级除尘，其捕集粉尘颗粒粒径约在1 0～20um之间。所以是否在烟道管段设置除尘装置我们还需要进行经济比较。

在烟道内设置除尘效果更高的滤料来对烟道进行临时除尘，等运行平稳后关闭此过滤烟道，继续利用除尘设备进行除尘，而这种临时利用滤料除尘的烟道称之为过滤除尘烟道。过滤除尘烟道可不考虑引风机压头问题，因为他与布袋除尘器可采用并联形式，可利用布袋除尘器的旁通烟道进行设置，也可征平直管道处增设旁通过滤烟道。

惯性除尘烟道的除尘效率很低，而且局限性大，对于锅炉点火时候的高含尘量的烟气处理力不足，我们可以考虑在烟道内加设临时烟气过滤装置来满足锅炉点火时的除尘要求。而在点火后正常运行期间，将此段除尘装置采用正常烟道旁通，减少引风机运行期间的压头。烟道内的过滤材料可选用合成纤维或无机纤维，可根据排烟温度进行选取。过滤材料应满足捕尘效率高、粉尘剥离性好、透气性适宜、强度足、耐温、使用寿命长、原料来源广泛和价格低等要求。

烟道除尘的经济性主要考虑的还是运行期间电耗的增加，对于过滤烟道除尘而言，常规运行期间是不采用此种方式除尘的，所以我们在考虑经济性的时候不考虑过滤烟道除尘，只考虑采用惯性烟道进行一级除尘的经济性。不同烟道材质及不同的工程状况都对经济分析有着直接的影响。所以对于不同工程需要进行单独的分析，我们暂不给出详细的经济性分析内容，此部分需要进行更多的工程实例来加以验证。

通过上诉的介绍我们可以看出，不同材质的烟道由于控制其烟气流速不一，所以对烟道内的除尘效果也不一致，相对于钢制烟道与砖砌或混凝土烟道来说，钢制烟道的惯性分离性能更强，烟道除尘的能力也就比砖砌或混凝土更强，而且钢制烟道的改变流向的方式更易施工。建议利用必须存在的转弯烟道进行惯性除尘设计，用于初级除尘，增加除尘器的使用寿命；不建议在平直管道或无需增加转向的烟道处增设惯性除尘烟道；建议使用布袋除尘器的供热企业可以尝试采用烟道过滤除尘设计，可在有空间位置的直管段或布袋除尘器的旁通管段进行过滤除尘布置，用于保护布袋除尘器。