電除配件除塵技術(shù)以及除塵效果

一、燃煤鍋爐煙氣除塵技術(shù)

目前，我國采用的煙氣處理技術(shù)主要有干法電除塵、濕法電除塵和袋式除塵。袋式除塵與電除塵在原理上有本質(zhì)的區(qū)別;袋式除塵的原理是過濾;電除塵的原理是帶電顆粒物在靜電場中的定向移動。袋式除塵的濾袋換頻繁而且麻煩，操作時壓降大，所以操作維護(hù)成本較高。靜電除塵和濕法除塵原理相近，只是清灰方法不同，濕法電除塵利用水膜沖洗陽板來代替振打清灰，此法可降低由振打引起的二次揚(yáng)塵。但是，濕法電除配件在運(yùn)行時會產(chǎn)生大量污水和污泥等二次污染物，污水和污泥的治理無疑會增加后處理成本。此外，濕法電除塵運(yùn)行溫度在硫酸的酸結(jié)點(diǎn)以下，煙氣對鋼材的腐蝕作用較強(qiáng)，這會使除塵的的壽命降低增加維護(hù)成本。目前，濕法電除塵的投入成本偏高，并受到水資源的影響，難以大面積推廣。干法電除塵具有壓降小、除塵、能耗低、處理煙氣量大、運(yùn)行溫度高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的運(yùn)用。歐洲暖通空調(diào)協(xié)會聯(lián)盟(REHVA)/costG3組織認(rèn)為:“干式電除配件的排放在10~20mg/Nm3是比較平常的事，而且還可以降至5mg/Nm3的限值。濕式電除配件的排放要求＜1mg/Nm3也是可以實(shí)現(xiàn)的。將來，會制定加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且電除配件仍然會是一種去除廢氣粉塵的重要設(shè)備”。這就充分肯定了電除塵器配件在火電廠煙氣治理中的重要作用，但是面對越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，研究降低電除配件出口排放濃度的工作還需繼續(xù)。

二、芒刺線的除塵效果

我國儲藏的化石燃料中煤炭儲藏量是較為豐富的，并且由于我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得煤炭在我國能源體系中所占的地位是不可忽視重要的，而且煤炭的地位在接下來的幾十年時間內(nèi)是不會改變。由組織預(yù)測，到2050年煤炭在我國能源一次消費(fèi)比中任然要占50%以上?？梢娢覈L期處于世界上較大的煤炭消費(fèi)國和生產(chǎn)國的事實(shí)不會改變。目前，我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展時期，能源消費(fèi)所帶來的污染是現(xiàn)在及未來長期要面對的要問題。并且我國的長期以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，決定了煤煙型污染物(二硫SO2,氮物NOX、煙塵)是我國大氣污染的主要來源。當(dāng)前我國火力發(fā)電的煤炭年消耗量己將超過8億噸，每年都會有上百萬噸的粉塵排放到大氣，對人類及環(huán)境造成的危害是巨大。美國環(huán)保協(xié)會(EPA)]指出“燃燒裝置向大氣排放的污染物中，以細(xì)顆粒物(PM2.5)的威脅性較大”。近年來我國粉塵污染越發(fā)嚴(yán)重，我國大部分地區(qū)受到霧霆的影響，危害到了人們的健康。為此加大環(huán)保治理力度，進(jìn)一步提高了對火電廠煙囪出口煙氣粉塵排放濃度的要求。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223一2011)要求燃煤電廠粉塵排放濃度降不得高于3Omg/m3，地區(qū)(如北京、上海等地)的燃煤電廠煙塵排放濃度要控制在20mg/m3以下，因此，這無疑是對我國的燃煤電廠除塵能力的重大挑戰(zhàn)。

芒刺線(ESP)在我國大中型火電廠的除塵方式中占地位，因此ESP正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其對PMIo(粒徑小于1即m的顆粒)的除塵效率并不高，如ESP對細(xì)顆粒物(顆粒直徑小于2.5μm的顆粒)的除塵效率只有90.6%左右。因?yàn)閷?xì)顆粒物的要求變得越發(fā)嚴(yán)格，使人們不得不對電廠現(xiàn)有的ESP進(jìn)行優(yōu)化改造，使其滿足環(huán)保要求。

要想使芒刺線的除塵效果滿足新頒布的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，就通過實(shí)踐和理論相結(jié)合的辦法來尋求一條可以使芒刺線除塵效率提高的道路，對芒刺線的改造措施大多是提高電場電壓、加大流通面積、增加電場數(shù)等，然而對芒刺線內(nèi)部氣流分布的重要性的認(rèn)識還是缺乏。新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以前，我們對除塵效率的重視程度并不是很高，對ESP內(nèi)部流場的輕視還不會變成ESP除塵效果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵因素。但是頒布了新的火電廠煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的之后，對煙塵的排放變得嚴(yán)格，這時對振打錘的氣流分布進(jìn)行組織和調(diào)整就變成了提高芒刺線除塵效率的重要要組成部分，因?yàn)?，從眾多理論和?shí)際統(tǒng)計的資料不難看出，氣流分布是電除器除塵效率的一個因素。以往的一些研究認(rèn)為，芒刺線內(nèi)部的氣流分布是越均勻除塵的效果就越好，但是自上個世紀(jì)九十年代以來，一些的工作者著手試驗(yàn)一種新的技術(shù)，即斜氣流技術(shù)(SkewedGasFlowTechnology，簡稱SGFT>，通過工作者的研究與試驗(yàn)讓人們重新認(rèn)識了ESP內(nèi)部氣流分布。在斜氣流技術(shù)中氣流速度滿足以下分布:電場入口處氣流的流速應(yīng)該是上部低、下部高的分布方式，而出口則與之相反。斜氣流技術(shù)在工業(yè)電除塵設(shè)備上的應(yīng)用收到了很好的效果，并且與均勻氣流相比，采用斜氣流技術(shù)的芒刺線的粉塵排放量可相應(yīng)縮減30%~60%。實(shí)際上，斜氣流分布之所以會被提出是因?yàn)殚_始關(guān)注ESP內(nèi)部粉塵顆粒的分布情況以及其運(yùn)動狀態(tài)。近十幾年來，我國的高校也對斜氣流技術(shù)進(jìn)行了一些研究和試驗(yàn)，但是國內(nèi)大多數(shù)都是通過理論分析、數(shù)值計算和不加粉塵顆粒的空載氣流分布試驗(yàn)對斜氣流技術(shù)進(jìn)行研究，而對于芒刺線內(nèi)加入粉塵顆粒的氣固兩相流的數(shù)值模擬非常少。另外，那些被芒刺線收集的粉塵(包括陽板收集以及陽板沒有收集到而掉入灰斗的粉塵)較后則是以重力沉降的方式進(jìn)入集灰斗里。所以，研究ESP內(nèi)部氣流分布對粉塵顆粒重力沉降的影響對優(yōu)化ESP的結(jié)構(gòu)和提高其除塵效率是重要的。