山川秀美生態(tài)環(huán)境工程有限公司 張鐵寅
隨著我國人民生活物質(zhì)水平不斷提高，對(duì)環(huán)境的要求也提出更高的要求，國家也在致力于環(huán)境改善促進(jìn)工作。國家環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局也聯(lián)合發(fā)布GB 13223-2011標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，明確指出：在2014年7月1日前，煙塵排放濃度控制在30mg/Nm3以下，個(gè)別地區(qū)20mg/Nm3以下。這意味著有相當(dāng)一批燃煤鍋爐采用的普通電除塵器已經(jīng)滿足不了這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)的要求了。我國自上世紀(jì)80年代開始大規(guī)模使用靜電除塵器以來，一直作為電廠建設(shè)的首選除塵方案，是目前普遍采用的除塵方式。
一、靜電除塵器的應(yīng)用特點(diǎn)：
靜電除塵器以它自有的優(yōu)勢(shì)廣泛受到用戶（發(fā)電廠）的青睞：
1、運(yùn)行阻力小，引風(fēng)機(jī)容量小。靜電除塵器運(yùn)行阻力為200～300Pa，而布袋除塵器正常運(yùn)行時(shí)約為800～1200 Pa，運(yùn)行阻力大就意味著風(fēng)機(jī)容量要增大，以300MW發(fā)電機(jī)組為例，一般靜電除塵時(shí)風(fēng)機(jī)容量在2600～2800KW，而采用布袋除塵時(shí)，風(fēng)機(jī)要增加到3400～3600KW。
2、過濾風(fēng)速高。處理煙氣量大。單臺(tái)靜電除塵器最大截面達(dá)到800m2，處理煙氣量300萬m3/h。
3、運(yùn)行溫度高，可滿足不同運(yùn)行工況，一般靜電除塵器可處理200℃以上煙氣，最高可以達(dá)到350℃，而布袋除塵器一般要求不大于160℃，最高不得超過180℃，因此如果鍋爐發(fā)生爆管、超溫等故障，靜電除塵器有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
4、運(yùn)行和檢修費(fèi)用低，設(shè)備使用壽命長。靜電除塵器平時(shí)不用維護(hù)，只是在鍋爐機(jī)組大中修期間進(jìn)行維修，主要是清理極板灰塵、檢查和維修振打器等工作。
但是，由于靜電除塵器的選用對(duì)燃煤的灰分是有很高的要求的，一般要求燃煤灰分比電阻在104～1012??㎝區(qū)間。比電阻低于104??㎝的粉塵，其導(dǎo)電性能強(qiáng)，在電除塵器電場(chǎng)內(nèi)被收集時(shí)，到達(dá)沉降極板后會(huì)快速釋放其電荷，而變?yōu)榕c沉淀極同性，然后又相互排斥，重新返回氣流，可能在往返跳躍中被氣流帶出，所以除塵效果差；相反，比電阻高于1012??㎝以上的粉塵，首先是不容易帶電荷，其次是即使帶上電荷，在到達(dá)沉降極以后不易釋放其電荷，使粉塵層與電極板之間可能形成電場(chǎng)，產(chǎn)生反電暈放電，不能被吸附在沉淀極板上，被氣流帶走，影響除塵效果。
靜電除塵器還有一個(gè)缺點(diǎn)就是耗電量大，如：一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組的靜電除塵器，電場(chǎng)容量在1000KVA～1200KVA，給發(fā)電廠廠用電指標(biāo)造成很大壓力。雖然目前應(yīng)用了很多節(jié)能新技術(shù)，但合計(jì)電場(chǎng)容量最低也需要320KVA。
針對(duì)目前使用的靜電除塵器，目前我國很多企業(yè)、研究院、設(shè)備制造廠等單位，都在致力于進(jìn)行很多研究、開發(fā)工作，已經(jīng)有很大收獲，靜電除塵器出口濃度大幅降低，可以達(dá)到40～50mg/Nm3，但仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，無奈下只能通過脫硫、脫銷裝置來降低煙塵量，加劇了脫硫、脫銷裝置工作負(fù)擔(dān)，增加了能耗，影響了脫硫、脫銷裝置的工作效果和其副產(chǎn)品的回收。同時(shí)在除塵器使用后期，出口煙塵濃度增高情況下，依靠脫硫、脫銷裝置降低煙氣含塵量，效果不很明顯，也不能達(dá)到煙塵排放要求。
二、電袋復(fù)合型除塵器
電袋復(fù)合的除塵器改造方案最早出現(xiàn)在美國。20世紀(jì)90年代初，美國的一些小型循環(huán)流化床鍋爐的煙氣粉塵達(dá)1000 g／m3以上，采用原有的靜電除塵器無法滿足要求，于是就出現(xiàn)了將一電場(chǎng)保留，二、三電場(chǎng)或二、三、四電場(chǎng)改造為布袋除塵的所謂電袋復(fù)合式除塵器。這種方式的初始想法是用一個(gè)電場(chǎng)除去70％ 左右的灰塵，減少高濃度粉塵對(duì)濾袋的沖刷和減少濾袋的清灰次數(shù)，以延長濾袋壽命。
我國在2004年開始研制電袋復(fù)合型除塵器并逐漸推向市場(chǎng)，由于這一理論很容易讓人們接受且出口煙塵排放也完全可以達(dá)標(biāo)，因此，推廣速度也比較快，并且在設(shè)備開始使用中效果很好。但經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，出現(xiàn)過不同程度的大面積濾袋破損現(xiàn)象，這是由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。
1、首先，靜電除塵器和布袋除塵器要求的過濾風(fēng)速是不一樣的。靜電除塵器要求過濾風(fēng)速在1m/s以上，使得荷電煙塵顆粒盡快附著在沉積板上；而布袋除塵器需要過濾風(fēng)速比較低，一般小于0.85m/s，以利于減少對(duì)濾袋的過濾壓力。當(dāng)在一起使用形成電袋除塵器就產(chǎn)生了矛盾，因此不得不減小靜電除塵器的過濾風(fēng)速和提高布袋除塵器的過濾風(fēng)速，既降低了第一電場(chǎng)的除塵效率，又加大了濾袋的過濾壓力，降低了濾袋使用壽命。
2、其次，由于第一電場(chǎng)去除了60%～70%的顆粒，并且這些顆粒直徑相對(duì)較大，而留在后面濾袋上的顆粒比較細(xì)小，造成清灰困難，只能采取反吹壓力相對(duì)較大的脈沖行噴吹清灰（后述）方式，雖然清灰次數(shù)相對(duì)減少70%，但比普通脈沖清灰方式的脈沖壓力還要大，才能更有效的清灰，所以對(duì)更不利于延長濾袋的使用壽命。
3、再次，煙塵在電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生臭氧，有試驗(yàn)表明，這些臭氧對(duì)濾袋有腐蝕作用，是造成濾袋破損的原因之一。
4、最主要的原因就是對(duì)濾袋的電腐蝕。煙塵顆粒在電場(chǎng)作用下，帶有一定電荷，這些荷電粒子附著在濾袋上，對(duì)質(zhì)地是化學(xué)纖維材料的濾袋有極強(qiáng)的電腐蝕性，是造成濾袋出現(xiàn)大面積破損的最主要原因。雖然，目前采取了一些對(duì)策，如：改變電場(chǎng)和濾袋間的導(dǎo)流均布板形狀和孔徑，并使其和沉氣室可靠接地，可以使60%～70%的荷電粒子放電，減少附著在濾袋上灰塵的帶電量，降低對(duì)濾袋的腐蝕性。這個(gè)方法在安裝初期收到一定效果，但隨著導(dǎo)流均布板和沉氣室灰層增厚，放電效果不盡人意，因此不能完全、徹底解決電腐蝕問題。
5、電袋復(fù)合的除塵器的維護(hù)工作量較大且耗電較高。保留了原一電場(chǎng)，就保留了一個(gè)電場(chǎng)的電耗；還要保留一個(gè)電廠的備品備件和增加布袋除塵設(shè)備的備品備件。還有，更換濾袋時(shí)，一電場(chǎng)電除塵器也要停止供電，使工作量增加了一倍。
雖然電袋復(fù)合式除塵器存在以上問題，濾袋壽命也只有一年半至兩年，但現(xiàn)在很多電廠運(yùn)行普遍不正常，負(fù)荷率較低，煙塵灰分比額定狀態(tài)減少，使得濾袋清灰次數(shù)更少，濾袋壽命也會(huì)相應(yīng)，更能顯示出其優(yōu)越性，也是目前一些發(fā)電廠能夠接受的另一個(gè)原因。
三、幾種常用袋式除塵器優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、脈沖行噴吹強(qiáng)力清灰：
這是目前我國使用最多的布袋除塵器方式，是廣泛用于電力、冶金、建材等行業(yè)的主流技術(shù)，目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。其具有的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)比較簡單，脈沖閥強(qiáng)力清灰，清灰效果好，無加工復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)部件，可以模塊化裝配，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
但是，它也有一些缺點(diǎn)。其一，脈沖閥采用3～4寸的小型脈沖閥，每臺(tái)除塵器脈沖閥數(shù)量多達(dá)幾百個(gè)，無論是安裝、電控、成本控制難度都比較大，而且經(jīng)常要進(jìn)行檢修。其二，需要高質(zhì)量的無油無水高壓清灰氣源，一般必須配置壓縮機(jī)、過濾器、冷干機(jī)等設(shè)備，清灰氣源無論初期設(shè)備投資以及以后的設(shè)備運(yùn)行成本均較高。其三，噴吹壓力較高，一般為0.2～0.3Mpa，高強(qiáng)度的清灰對(duì)濾袋的壽命延長有不利影響。其四，噴嘴制造、安裝精度要求高，噴吹嘴必須對(duì)準(zhǔn)濾袋的中心，使氣流能到達(dá)袋底，如果偏心則會(huì)直接吹到濾袋上，很容易將濾袋吹壞。其五，濾袋檢修難度稍大：由于必須拆下噴吹管才能檢修更換濾袋。
2、大脈沖閥回轉(zhuǎn)強(qiáng)力清灰技術(shù)
該技術(shù)最初是由德國魯奇公司研發(fā)成功，后轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)幾個(gè)公司，是目前除塵行業(yè)中也比較常用的一種布袋除塵器。
它有以下主要優(yōu)點(diǎn)：首先，采用了12～14寸大型脈沖閥，使每臺(tái)除塵器的脈沖閥用量大大減少；其次，其脈沖清灰的氣源通常為0.1Mpa的空氣，由羅茨風(fēng)機(jī)提供即可，大大降低造價(jià)；再次，清灰過程是噴吹嘴邊旋轉(zhuǎn)邊噴吹，屬于幾率清灰，噴嘴不會(huì)長期在一個(gè)位置固定噴吹，對(duì)濾袋的損傷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行噴吹，從而有利于濾袋壽命的延長；還有，將噴吹臂置于十字交叉位置，即可對(duì)所有濾袋進(jìn)行安裝或檢修，其方便性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過脈沖行噴吹清灰技術(shù)。
但是，它也存在一些技術(shù)缺點(diǎn)。其一，濾袋形狀為扁圓形并呈圓環(huán)形布置，每個(gè)花板過濾單元濾袋布置密度非常大，遠(yuǎn)超過其他技術(shù)，這將使濾袋束區(qū)間的氣體分布較為不均勻，且流速較大；其二，花板布置中，靠近圓心比較密集，遠(yuǎn)離圓心比較稀疏，經(jīng)濟(jì)效果差；其三，每個(gè)過濾單元的花板為拼裝而成，加工要求高，現(xiàn)場(chǎng)安裝同心度要求較高,安裝難度大；其四，龐大的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)加工較復(fù)雜。
四、分室凈煙氣反吹回轉(zhuǎn)清灰技術(shù)
這種技術(shù)基于大脈沖閥回轉(zhuǎn)強(qiáng)力清灰理論，是我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，是目前最有效、最穩(wěn)定、最經(jīng)濟(jì)的除塵器，雖然應(yīng)用案例不是特別多，但使用效果非常好，其最大的特點(diǎn)就是采用出口煙道的煙氣的作為清灰反吹風(fēng)，壓力不是很大但足夠達(dá)到清灰目的，這樣做的具有很多好處。
1、省去了空氣壓縮和干燥系統(tǒng)，降低了造價(jià)；
2、反吹風(fēng)與排煙風(fēng)溫差小，含氧量低，對(duì)濾袋損傷??；
3、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)備數(shù)量少且容量小，節(jié)能效果好；
4、清灰強(qiáng)度弱，對(duì)延長濾袋的使用壽命有幫助。
但是：這種技術(shù)也曾存在過一些問題，通過詳細(xì)計(jì)算、改造和試驗(yàn)，目前已經(jīng)完全解決，剩下的問題已經(jīng)不是主要的了。
采用電袋復(fù)合式除塵器及各種布袋除塵器，如果制造和安裝沒有問題，均可以達(dá)到除塵效果，滿足煙塵排放的要求，關(guān)鍵是造價(jià)和濾袋壽命，特別是濾袋壽命問題，更是電廠選用除塵器首先考慮的問題。通過技術(shù)比較和市場(chǎng)調(diào)查，在同樣條件下，分室凈煙氣反吹回轉(zhuǎn)清灰布袋除塵器是所有布袋除塵器中濾袋壽命最長的，一般可以達(dá)到4～5年，可以滿足電廠一個(gè)大修期的運(yùn)行要求，就是可以在電廠大修期間進(jìn)行更換布袋等檢修工作，平時(shí)不用檢修的目的，很值得大范圍推廣。