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技術文獻

燃煤電廠鍋爐袋除塵與電袋除塵應用技術探析

1 概述
    隨着社會經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高,環境污染問題也越來越受到社會各界的關注,國家對火力發電廠煙塵排放的標準不斷提高,新建火電廠允許的煙塵排放濃度從國家污染物排放標準《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—1996)中要求的200mg/N m3提高到2003版標準的50 mg/N m3,北京及沿海經濟發達地區要求更加嚴格,如北京地方標準《鍋爐大氣污染物排放標準》(DB11/139—2007)對新建燃煤電廠鍋爐要求的煙塵排放濃度僅爲10 mg/N m3,在用鍋爐也不能超過20 mg/N m3。在這種嚴格的環保標準要求下,通常的四電場或五電場靜電除塵器已經無法滿足排放達標的要求,因此近年來袋式除塵器得到了應用和推廣。
    在國外,袋式除塵器作爲一種過濾式除塵設備應用於燃煤電廠鍋爐已經有二、三十年的歷史,並取得了良好的效果。在我國,隨着濾布材料製造技術的發展,濾布在強度、耐高溫、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高,袋式除塵器在燃煤電廠的煙氣治理中也逐漸得到應用並收到了良好效果,除塵器出口煙塵濃度基本上能達到10 mg/N m3以下。袋式除塵器的除塵效率不受粉塵的比電阻、濃度、粒度等性質的影響,鍋爐負荷的變化、煙氣量的波動對袋式除塵器出口排放濃度的影響也不大。
    然而袋式除塵器並沒有在發電廠得到大面積推廣,原因在於從業人員對靜電除塵器運行操作及使用情況非常熟悉,但對袋式除塵器的使用還相對陌生,並且對袋式除塵器的運行阻力和濾袋的使用壽命等存在疑慮,二十世紀八、九十年代電廠應用袋式除塵器失敗的慘痛教訓也給從業人員造成了很深的影響。但爲了滿足當前的環保排放要求,特別是電除塵器的改造項目,迫切需要一種改造量少、運行阻力低的除塵器設備,因此電除塵器與袋除塵器相結合的電袋複合除塵器應運而生,不少除塵設備生產廠家近兩年也掀起了對這種設備的研究推廣大潮。可以說,電袋複合除塵器就是在這種特定背景下的階段性產物。
2.工作原理
2.1袋式除塵器工作原理
    袋式除塵器是利用纖維編織的袋式過濾元件來捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其過濾原理是塵粒在繞過濾布纖維時因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細微的塵粒(粒徑爲1μm以下)則受氣體分子衝擊不斷改變着運動方向,塵粒與纖維碰撞接觸而被分離出來。
    袋式除塵器的過濾過程分兩個階段:(1)含塵氣體通過清潔的濾料,此時起過濾作用的主要是濾料纖維的阻留;(2)當被阻留的粉塵不斷增加,一部分粉塵嵌入到濾料的內部,另一部分覆蓋在濾料表面形成粉塵層,此時主要靠粉塵層過濾含塵氣體。隨着除塵器過慮工作的延續,除塵器濾袋錶面的粉塵將越積越厚,直接導致除塵器阻力的上升。因此,需要對濾袋錶面的粉塵進行定期的清除,即清灰。
    袋式除塵器的清灰系統及清灰制度的設備合理與否將直接影響到除塵器運行的穩定性、安全性及濾袋的使用壽命。從袋式除塵器的除塵機理來看,除了濾料本身的過濾作用外,袋式除塵器外粘附的粉塵層也有過濾作用,即所謂的“粉塵過慮粉塵”。因此,對袋式除塵器的清灰來說,清灰不能太徹底,因爲這樣會失去粉塵層的過濾作用,更多的超細粉塵會直接進入濾料內部而引起過濾阻力不斷上升,清灰力過大還會影響濾袋壽命等;清灰太不徹底也不行,因爲這樣會使濾袋的過濾阻力過高,而影響整個機組的正常運行。另外,袋式除塵器的清灰還必須儘可能的保證整個濾袋及各個區域清灰程度的均勻性,否則會引起整個系統阻力分佈不均勻,繼而影響到系統內部的氣流分佈。
2.2電袋複合式除塵器工作原理
    電袋複合式除塵器是近幾年國內發展起來的一種除塵設備。電袋複合式除塵器由兩個單元組成,即電除塵單元和袋除塵單元。一般情況下,電除塵單元佈置一個或兩個電場。這種電袋複合式除塵器是前電後袋,理論上結合了電除塵器和袋式除塵器各自的優點,利用一級電場荷電捕集大顆粒粉塵進而大幅度降低煙氣進入到濾袋倉室內的粉塵濃度,有效避免了大顆粒粉塵在慣性力作用下對濾袋的沖刷,有利於濾袋使用壽命的延長。由於粉塵在電場作用下帶有同種電荷,濾袋外表面附着的粉塵層相對鬆散,過濾的透氣性非常好,同時清灰更爲容易,因而可以有效降低設備運行阻力,節省設備的運行費用。