環(huán)保部和質(zhì)監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布了新修訂的GB/T 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，2012 －01 －01 起實(shí)施，其中煙塵的排放質(zhì)量濃度由原來的50 mg/m 3 變?yōu)?30 mg/m 3 。隨著我國環(huán)保力度的加大，新建和技改項(xiàng)目采用效率高、排放濃度低、適應(yīng)性強(qiáng)的除塵設(shè)備已成為發(fā)展趨勢，目前電廠燃煤機(jī)組中多采用電場靜電除塵器，排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到新的環(huán)保要求，因此技術(shù)改造不可避免。電袋復(fù)合除塵器和低壓長袋脈沖除塵器作為尾部煙氣凈化設(shè)備，因其除塵效率高，受鍋爐燃燒工況和粉塵特性影響小，運(yùn)行穩(wěn)定等在技改中得到廣泛應(yīng)用。
一、兩種除塵器工作原理介紹
1)電袋復(fù)合式除塵器
爐尾煙氣先通過電除塵區(qū)后再緩慢進(jìn)入后級布袋除塵區(qū)，一般前置 1 ～2 個(gè)電場，后級采用脈沖或反吹風(fēng)式布袋除塵器(以下提到的電袋復(fù)合除塵
器布袋區(qū)域均以臥式反吹風(fēng)布袋除塵器為例) ，前級靜電電場能預(yù)收煙氣中 50% ～ 80% 的粉塵量，剩下煙塵由后級布袋除塵進(jìn)行深度去除，布袋除塵區(qū)捕集的粉塵量僅為入口的 1/4。濾袋粉塵負(fù)荷量大大降低，清灰周期得以大幅延長;除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，可以長期保持穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，排放質(zhì)量濃度低于30 mg/m 3 。
2)
脈沖布袋除塵器脈沖布袋除塵器由箱體、灰斗和脈沖清灰系統(tǒng)等部分組成。當(dāng)含塵氣體從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入灰斗后，由于箱體內(nèi)截面積比煙道內(nèi)大，加之氣流方向改變，一部分較粗粉塵顆粒由于慣性作用直接落下，起到_的預(yù)除塵作用。進(jìn)入灰斗的氣流向上進(jìn)入箱體，當(dāng)通過濾袋時(shí)，粉塵被阻留在濾袋外表面。凈化后的氣體進(jìn)入濾袋上部的靜氣室匯集到出風(fēng)口經(jīng)煙囪排入大氣。清灰過程開啟脈沖閥用壓縮空氣進(jìn)行脈沖噴吹清灰，利用壓縮空氣將粉塵從濾袋上剝離。
二、性能比較
1)結(jié)構(gòu)形式
與脈沖布袋除塵器相比，電袋復(fù)合除塵器多了1 ～2 級電場進(jìn)行靜電除塵，但增加的靜電除塵并不能對等減小布袋除塵器的規(guī)模，因?yàn)椴即鼣?shù)量主要取決于煙氣流量和過濾風(fēng)速，并不取決于含塵濃度。雖然可選用_高過濾風(fēng)速減少過濾面積，由于布袋的過濾風(fēng)速基本取決于材料本身，而與入口濃度關(guān)系不大，所以布袋數(shù)量減少有限。
2)清灰機(jī)理
脈沖布袋除塵器的除塵效率受濾料材質(zhì)和濾料表面粉塵層特性影響。新濾袋直接使用時(shí)除塵效率較低，經(jīng)過一段時(shí)間使用后，濾袋上附著的粉塵達(dá)到 2 ～3 g/m 2 時(shí)，除塵效率能_過 90%，粉塵達(dá)到150 g/m 2 時(shí)，除塵效率可_過99%。脈沖清灰后，大部分粉塵從濾袋上剝離，但還會(huì)殘留一些。殘留的粉塵量會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，除塵效率一般大于 99%，甚至_過 99. 9%。正常狀態(tài)下，脈沖布袋除塵器對粉塵中 ＜ 1 μm 粉塵的除塵效率通常大于 90%。因?yàn)闉V袋表面附著的粉塵層增厚，增加了對細(xì)粉塵的過濾效率，同時(shí)也增加了部分阻力，過于稀薄的粉塵層會(huì)降低收集微細(xì)粉塵和重金屬的效率。在電袋復(fù)合除塵器中，前置電場除去 80%的粉塵，經(jīng)過電場后的荷電粉塵進(jìn)入布袋除塵區(qū)域。由于荷電粉塵互相排斥，形成的粉塵層較疏松，使 2. 5 μm 及以下的微細(xì)粉塵容易進(jìn)入濾料內(nèi)層，阻塞濾料內(nèi)層孔隙，增大阻力，且不能通過脈沖噴吹剝離，縮短濾袋壽命，同時(shí)部分微細(xì)粉塵穿過濾袋造成_標(biāo)排放。延長濾袋使用壽命的方法是預(yù)涂灰，這種方法在電廠中也較常用。但預(yù)涂灰勞動(dòng)強(qiáng)度大，對周邊環(huán)境有_的污染，并不適用于工業(yè)用戶。另外，布袋除塵器在高過濾風(fēng)速下，如濾袋表面無_厚度的粉塵層，微細(xì)粉塵很易穿過濾料的孔隙，這是在動(dòng)態(tài)過程中，電袋復(fù)合除塵器難以捕集微細(xì)粉塵的主要原因。一般電袋復(fù)合除塵器所選用的扁袋除塵器是單列雙層重疊的扁袋結(jié)構(gòu)形式，濾袋之間間隙較小，清灰后上層濾袋剝離的粉塵易落到下層濾袋表面造成二次污染，影響清灰效率 。
3)技術(shù)特點(diǎn)
反吹風(fēng)布袋除塵器利用高壓風(fēng)機(jī)作為氣源，其過濾、反吹狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，均通過三通閥的翻板動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。所以三通閥的質(zhì)量直接影響除塵器的漏風(fēng)率、清灰強(qiáng)度等使用參數(shù)。三通閥的翻板動(dòng)作依靠推桿電機(jī)動(dòng)作，其行程存在_的慣性延遲，所以在控制中會(huì)設(shè)置_的調(diào)整時(shí)間，靠慣性使閥板到位。但三通閥的加工精度、潤滑程度、使用時(shí)間、使用環(huán)境等均會(huì)引起慣性運(yùn)動(dòng)變化，實(shí)際使用中，閥板穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)很難控制。所以反吹風(fēng)除塵器采用的三通閥，漏風(fēng)率都比較大，系統(tǒng)密封不嚴(yán)密。不需反吹時(shí)，風(fēng)機(jī)受負(fù)壓作用，風(fēng)管向里進(jìn)風(fēng)，反吹時(shí)，由于漏風(fēng)，有一部分壓力損失，反吹強(qiáng)度不足，清灰能力弱。理論上橫插式扁袋除塵器一大特點(diǎn)是可側(cè)面換袋，操作環(huán)境好，節(jié)省換袋空間，但實(shí)際使用中效果并不理想。扁袋除塵器花板上安裝孔很窄，由于除塵器內(nèi)部濾袋為水平布置，濾袋上積聚的粉塵使扁袋下部成鼓形，_出孔的寬度，換袋時(shí)濾袋抽出_困難，時(shí)常與花板碰撞，導(dǎo)致濾袋上的粉塵落到出風(fēng)管內(nèi)和操作平臺上，造成二次污染。脈沖布袋除塵器無機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，箱體上控制閥板和噴吹的氣動(dòng)閥均為開關(guān)量控制，不存在行程誤差的問題，因使用脈沖噴吹，清灰強(qiáng)度大、效果好，較少產(chǎn)生糊袋現(xiàn)象。
4)使用壽命
電袋復(fù)合除塵器通過設(shè)置前級電場，粉塵量可被吸附 40%～80%，進(jìn)入后級布袋區(qū)含塵濃度降低，對布袋的物理磨損比脈沖除塵器小。
布袋使用壽命主要由材料本身的抗化學(xué)磨損和物理磨損的特性決定，電袋復(fù)合除塵的靜電除塵作用能減少布袋的物理磨損，但在布袋材料本身能接受的物理磨損范圍內(nèi)，濾袋壽命主要取決于化學(xué)磨損。在目前的工況下，排煙溫度一般設(shè)定 120 ～150 ℃，從經(jīng)濟(jì)性考慮，一般采用 PPS 濾袋或玻纖濾袋。而前級電除塵器電場產(chǎn)生臭氧使煙氣中的 NO，SO 2 生成 NO 2 ，SO 3 。NO 2 ，SO 3 等含量增加，PPS 濾袋受到高濃度煙氣氧化成分如 NO 2 和 H 2 SO 4 氣溶膠影響必然產(chǎn)生硝化與硫酸磺化，引起下游的濾袋強(qiáng)度下降導(dǎo)致破損，特別是 SO 3 提高了酸露點(diǎn)溫度，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煙氣有可能在酸露點(diǎn)溫度以下運(yùn)行，加速濾袋酸腐蝕。東北大學(xué)某科研小組也證實(shí)了電袋復(fù)合除塵器前級電場放電產(chǎn)生的臭氧可加速 PPS 濾料氧化的觀點(diǎn)。電廠一般解決方法是在運(yùn)行時(shí)調(diào)低電除塵器區(qū)的運(yùn)行電壓、電流(或火花頻率次數(shù))，但調(diào)低上述參數(shù)會(huì)造成電除塵區(qū)的粉塵捕集效率降低 ，增加后級布袋除塵區(qū)的粉塵濃度，而反吹風(fēng)式布袋除塵器屬于弱清灰，要求含塵濃度低，一般為 5 g/m 3 以內(nèi)，濃度過高時(shí)會(huì)因清灰強(qiáng)度不足而造成糊袋，增加設(shè)備運(yùn)行阻力。對于 PPS 布袋而言，電袋復(fù)合除塵器與脈沖布袋除塵器濾袋破損的原因有很大不同。前者一般是大量濾袋同時(shí)出現(xiàn)破損，強(qiáng)度全面下降，濾料失效，主要是由于受到氧化等化學(xué)損傷;后者一般是部分濾袋破損，且強(qiáng)度未發(fā)生全面下降，濾料并未失效，可通過在線檢修繼續(xù)使用。若采用玻纖材質(zhì)濾袋，雖可在_程度上避免氧化的問題，但玻纖濾袋要求過濾風(fēng)速低，增加了占地面積和投資成本。要解決上述問題，可在后級布袋除塵部分采用 PTFE 材質(zhì)濾袋，既可抗氧化，又可提高過濾風(fēng)速，但 PTFE 材質(zhì)濾袋價(jià)格較高，會(huì)增加使用成本。
5)布袋除塵器發(fā)展歷史
自 1881 年德國一工廠的機(jī)械振打清灰布袋除塵器獲得_授權(quán)并開始商業(yè)化生產(chǎn)以來，布袋除塵器的發(fā)展已有 100 多年歷史。中國在 20 世紀(jì)
50 年代從蘇聯(lián)引進(jìn)首臺機(jī)械振打加反吹風(fēng)布袋除塵器。1957 年，T． V． Reinaner 發(fā)明脈沖噴吹布袋除塵器，除塵器內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，被認(rèn)為是布袋除塵器的一次技術(shù)革命。但在 20 世紀(jì) 90 年代前，因存在脈沖閥壽命短，濾料透氣性低等問題，脈沖布袋除塵器一直未得到廣泛普及。反吹風(fēng)除塵器以其處理煙氣量大、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)在有色金屬、鋁電解、鋼鐵工業(yè)、水泥工業(yè)、電力工業(yè)等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但反吹風(fēng)除塵器存在過濾風(fēng)速低，在粉塵濃度高或粉塵潮濕的情況下易糊濾袋，凈化效率低等問題。隨著脈沖閥使用壽命可靠性的提高及濾料的發(fā)展，目前大型布袋除塵器已由反吹風(fēng)為主導(dǎo)轉(zhuǎn)為以長袋脈沖布袋除塵器為首要選擇 。對于一般的小型工業(yè)鍋爐而言，可采用行吹式和氣箱式脈沖除塵器，200000 m 3 /h 風(fēng)量以上可采用低壓長袋脈沖除塵器降低占地面積和單位鋼耗。
表 1 為脈沖布袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器總體技術(shù)對比。
三、經(jīng)濟(jì)性比較
脈沖布袋除塵器結(jié)構(gòu)簡單，不需要專人操作，易損件少，脈沖閥使用壽命可達(dá) 100 萬次以上，濾料使用壽命 30000 h，只需定期_換脈沖閥及濾袋即可，且具有離線檢修功能，避免停爐檢修造成的損失;電袋復(fù)合除塵器電場部分需配備專門的維護(hù)人員，檢修時(shí)需停機(jī)。以 75 t/h 鍋爐為例，對兩者的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行對比，見表 2(按每年使用 6500 h，3 a大修，電價(jià) 0. 4 元/kWh 計(jì)算)。
四、結(jié) 論
1)電廠燃煤機(jī)組普遍采用的 4 個(gè)電場靜電除塵器排放達(dá)不到新國標(biāo)要求，技術(shù)改造勢在必行，原電除塵器可改為電袋復(fù)合除塵器或脈沖布袋除塵器，可根據(jù)業(yè)主要求選定。
2)電除塵器改造成電袋復(fù)合除塵器，可保留原來 1 ～2 個(gè)電場，后級改為布袋除塵器，可充分利用現(xiàn)有設(shè)備，改動(dòng)較小，改造費(fèi)用低，可達(dá)標(biāo)排放，但電袋復(fù)合除塵器一般不用于新建燃煤機(jī)組的建設(shè)。目前燃煤機(jī)組普遍采用低壓長袋脈沖除塵器作為煙氣除塵設(shè)備。
3)運(yùn)行費(fèi)用方面，由于布袋除塵器初始阻力較大，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)功率大，因此電耗比電袋復(fù)合除塵器高，但維護(hù)費(fèi)用要低的多，脈沖布袋除塵器的主
要維護(hù)費(fèi)用為_換濾袋和脈沖閥膜片。以 75 t/h鍋爐尾部除塵為例，采用脈沖布袋除塵器一個(gè)檢修期(3 a)比采用電袋復(fù)合除塵器節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用約 20 萬元。
綜上所述，電袋復(fù)合除塵器在電廠改造項(xiàng)目中應(yīng)用較多，對于改造項(xiàng)目，原電除塵器中的 4 個(gè)電場可保留前 1 ～2 個(gè)，降低改造費(fèi)用，但在新建項(xiàng)目應(yīng)用中，特別是7 ～42 MW 中小型工業(yè)鍋爐應(yīng)用中，與脈沖布袋除塵器相比，其過濾風(fēng)速要求較低，需要增加靜電部分的運(yùn)行維護(hù)人員和費(fèi)用，整體運(yùn)行費(fèi)用較高，操作較復(fù)雜。新建電廠項(xiàng)目和中小型工業(yè)鍋爐煙氣除塵宜選擇脈沖布袋除塵器。
