袋式除塵器與電除塵器基本特性指標(biāo)的對(duì)比
摘要:袋式除塵器與電除塵器是目前使用最廣泛的兩種粒狀污染物控制設(shè)備，本文列舉了兩種除塵器的基本特性指標(biāo)，并進(jìn)行了原理、除塵效率、運(yùn)行管理等方面的對(duì)比。認(rèn)為袋式除塵器將成為工業(yè)粉塵控制的首選設(shè)備。
關(guān)鍵詞:袋式除塵器;電除塵器;基本特性指標(biāo)
1 前言
煙塵是造成大氣污染的主要因素之一，減少大氣污染的根本措施就是減少有害物質(zhì)向大氣的排放。目前國(guó)內(nèi)處理煙塵等粒狀污染物的設(shè)備主要為袋式除塵器和電除塵器。在選擇除塵設(shè)備時(shí)，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、適用性和社會(huì)性等。在選擇除塵技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮使用當(dāng)?shù)貤l件、現(xiàn)場(chǎng)條件、燃燒煤種特性、排放標(biāo)準(zhǔn)和需要達(dá)到的除塵效率等多種因素。本文針對(duì)目前國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求以及袋式除塵器和電除塵器在性能上的差異和在各行各業(yè)中應(yīng)用的實(shí)際情況，對(duì)兩種除塵器在實(shí)際應(yīng)用中的基本特性指標(biāo)做一簡(jiǎn)單客觀(guān)的對(duì)比。
2 原理的對(duì)比
（1）袋式除塵器
采用不同的多孔濾料制作成袋狀過(guò)濾元件（即濾袋），當(dāng)含塵氣體通過(guò)濾袋時(shí)，塵粒因慣性的作用與濾袋碰撞而被攔截，細(xì)微的塵粒（粒徑為1μm或更小）則因擴(kuò)散作用（布朗運(yùn)動(dòng)）不斷改變運(yùn)動(dòng)方向，從而增加了塵粒與濾袋接觸的機(jī)會(huì)。塵粒與濾袋碰撞時(shí)產(chǎn)生的粘附作用與靜電作用使塵粒堆積在濾袋表面，形成濾餅（或稱(chēng)濾床），這種濾餅又通過(guò)篩分作用，得以捕集更細(xì)的塵粒。若除塵器的過(guò)濾方式為內(nèi)濾式，則塵粒會(huì)被阻留在濾袋的內(nèi)表面，而干凈氣體會(huì)通過(guò)濾袋纖維間的縫隙逸至袋外；若除塵器的過(guò)濾方式為外濾式，則反之。當(dāng)塵粒堆積到一定程度后，借助重力的作用采用氣力或機(jī)械的方法，將塵粒從濾袋上除去，粉塵收集后輸送走。
（2）電除塵器
在電除塵器的正負(fù)極上通以高壓直流電，使兩極間維持一個(gè)足以令氣體電離的電場(chǎng)，當(dāng)含塵氣體通過(guò)高壓電場(chǎng)時(shí)塵粒荷電（一般荷負(fù)電），并通過(guò)電場(chǎng)力的作用，使帶電塵粒向極性相反的集塵極（正極）移動(dòng)，沉積在集塵極上，從而將塵粒從含塵氣體中分離出來(lái)，然后通過(guò)振打電極的方法使粉塵降落到除塵器下部的集料斗內(nèi)收集并輸走。
3 除塵效率的對(duì)比
袋式除塵器的除塵效率比電除塵器高，并且對(duì)人體有嚴(yán)重影響的重金屬粒子及亞微米級(jí)塵粒的捕集更為有效。通常除塵效率可達(dá)99.99%以上，排放煙塵濃度能穩(wěn)定低于50mg/Nm3，甚至可達(dá)10mg/Nm3以下，幾乎實(shí)現(xiàn)了零排放。
從目前國(guó)內(nèi)電力行業(yè)燃煤鍋爐的應(yīng)用情況來(lái)看，袋式除塵器處理后的煙塵排放濃度能保證在30mg/Nm3以下。如呼和浩特電廠(chǎng)的兩臺(tái)200MW機(jī)組的鍋爐煙氣凈化采用了袋式除塵器，從CEMS系統(tǒng)長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果和權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的人工采樣測(cè)試結(jié)果來(lái)看，排放濃度均低于27mg/Nm3。
袋式除塵器高效的過(guò)濾機(jī)理決定了它不受燃燒煤種物化性能變化的影響，具有穩(wěn)定的除塵效率。針對(duì)目前國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)和排放費(fèi)用的征收辦法，袋式除塵器所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的。
電除塵器的除塵效率雖然亦可達(dá)到99.9%以上,但由于控制及維護(hù)技術(shù)的要求較高,且電除塵器對(duì)粉塵的比電阻比較敏感,所以其除塵效率并不穩(wěn)定,但在一般情況下也可達(dá)到排放要求。隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高和越來(lái)越多的電廠(chǎng)燃用低硫煤（或者經(jīng)過(guò)了高效脫硫），就電除塵器而言，要排放達(dá)標(biāo)會(huì)變得越來(lái)越困難。
4 鍋爐系統(tǒng)變化對(duì)除塵器的影響的對(duì)比
燃煤電廠(chǎng)的煤種相對(duì)穩(wěn)定，但也會(huì)遇到煤種或煤質(zhì)發(fā)生變化的情況；鍋爐系統(tǒng)是一個(gè)會(huì)經(jīng)常變動(dòng)和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，因此從鍋爐中產(chǎn)生的煙氣的物化性能、煙塵濃度、溫度等參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。這些變化，也會(huì)引起除塵器的不同變化。系統(tǒng)的幾個(gè)主要變化對(duì)不同除塵器的影響如下：
（1）送、引風(fēng)機(jī)風(fēng)量不變，鍋爐出口煙塵濃度變化
對(duì)袋式除塵器：煙塵濃度的變化只會(huì)引起袋式除塵器濾袋負(fù)荷的變化，從而導(dǎo)致清灰頻率的改變（自動(dòng)調(diào)節(jié)）。煙塵濃度高的濾袋上的積灰速度快，相應(yīng)的清灰頻率高，反之清灰頻率低，而對(duì)排放濃度不會(huì)引起變化。
對(duì)電除塵器：煙塵濃度的變化會(huì)直接影響粉塵的荷電量，因此也就直接影響了電除塵器的除塵效率，最終反映在排放濃度的變化上。通常煙塵濃度增加除塵效率提高，排放濃度會(huì)相應(yīng)增加；煙塵濃度減小除塵效率降低，排放濃度會(huì)相應(yīng)減小。
（2）鍋爐煙塵量不變，送、引風(fēng)機(jī)風(fēng)量變化
對(duì)袋式除塵器：風(fēng)量的變化會(huì)直接引起過(guò)濾風(fēng)速的變化，從而會(huì)引起設(shè)備阻力的變化，但對(duì)除塵效率基本沒(méi)有影響。風(fēng)量加大設(shè)備阻力提高，引風(fēng)機(jī)出力增加；反之引風(fēng)機(jī)出力減小。
對(duì)電除塵器：風(fēng)量的變化對(duì)設(shè)備沒(méi)有太大影響，但電除塵器的除塵效率隨風(fēng)量的變化會(huì)較為明顯。若風(fēng)量增大，電除塵器電場(chǎng)風(fēng)速提高，粉塵在電場(chǎng)中的停留時(shí)間縮短，雖然電場(chǎng)中的風(fēng)擾動(dòng)增強(qiáng)了荷電粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度，但不足以抵償高風(fēng)速引起的粉塵在電場(chǎng)中駐留時(shí)間的縮短和二次揚(yáng)塵加劇所帶來(lái)的負(fù)面影響，因此除塵效率的降低會(huì)非常明顯；反之，除塵效率會(huì)有所增加，但增加幅度不大。
（3）溫度的變化
對(duì)袋式除塵器：煙氣溫度太低，會(huì)發(fā)生結(jié)露并可能會(huì)引起“糊袋”及殼體腐蝕；煙氣溫度太高超過(guò)濾料允許溫度會(huì)造成“燒袋”而損壞濾袋。但如果溫度的變化是在濾料的承受溫度范圍內(nèi)，就不會(huì)影響除塵效率。引起不良后果的溫度是達(dá)到了極端的溫度（事故/不正常狀態(tài)），因此袋式除塵器必須設(shè)有對(duì)極限溫度控制的有效保護(hù)措施。
對(duì)電除塵器：煙氣溫度太低，結(jié)露就會(huì)引起殼體腐蝕或高壓爬電，但有利于提高除塵效率；煙氣溫度升高，會(huì)引起粉塵比電阻升高而不利于除塵。因此煙氣溫度會(huì)直接影響除塵效率，且影響較為明顯。
（4）煙氣物化成分（或燃燒煤種）變化
對(duì)袋式除塵器：煙氣的物化成分對(duì)袋式除塵器的除塵效率沒(méi)有影響。但如果煙氣中含有對(duì)所有濾料都有腐蝕破壞性的成分時(shí)就會(huì)直接影響濾料的使用壽命。
對(duì)電除塵器：煙氣物化成分會(huì)直接引起粉塵比電阻的變化，從而影響除塵效率，而且影響很大。影響最為直接的是煙氣中硫氧化物的含量。通常硫氧氣化物的含量越高，粉塵比電阻越低，粉塵越容易捕集，除塵效率就越高；反之，除塵效率就越低。另外，煙塵中的化學(xué)成分（如硅、鋁、鉀、鈉等含量）的變化也會(huì)引起除塵效率的明顯變化。
（5）氣流分布
對(duì)袋式除塵器：除塵效率與氣流分布沒(méi)有直接關(guān)系，即氣流分布不影響除塵效率。但除塵器內(nèi)部局部氣流分布應(yīng)盡量均勻，不能偏差太大，否則會(huì)由于局部負(fù)荷不均或射流磨損而造成局部破袋，影響除塵器濾袋的正常使用壽命。
對(duì)電除塵器：電除塵器對(duì)電場(chǎng)中的氣流分布非常敏感，氣流分布的好壞直接影響除塵效率的高低。在電除塵器的性能評(píng)價(jià)中，氣流分布的均方根指數(shù)通常是評(píng)價(jià)一臺(tái)電除塵器好壞的重要指標(biāo)之一。
5 運(yùn)行與管理的對(duì)比
（1）運(yùn)行與管理
對(duì)袋式除塵器：運(yùn)行穩(wěn)定，控制簡(jiǎn)單，沒(méi)有高電壓設(shè)備，安全性好，對(duì)除塵效率的干擾因素少，排放穩(wěn)定。由于濾袋是袋式除塵器的核心部件，且相對(duì)比較脆弱、易損，因此設(shè)備管理要求嚴(yán)格。
對(duì)電除塵器：運(yùn)行中對(duì)除塵效率的干擾因素較多，排放不穩(wěn)定；控制相對(duì)較為復(fù)雜，高壓設(shè)備安全防護(hù)要求高。由于電除塵器均為鋼結(jié)構(gòu)，不易損壞，相對(duì)于袋式除塵器，設(shè)備管理要求不是很?chē)?yán)格。
（2）停機(jī)和啟動(dòng)
對(duì)袋式除塵器：方便，但長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)需要做好濾袋的保護(hù)工作。
對(duì)電除塵器：方便，可隨時(shí)停機(jī)。
（3）檢修與維護(hù)
對(duì)袋式除塵器：可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)檢修，即在線(xiàn)維修。
對(duì)電除塵器：檢修時(shí)一定要停機(jī)。
6 設(shè)備投資的對(duì)比
（1）對(duì)于常規(guī)的煙氣和粉塵條件（主要是指比較適合電除塵器的煙氣），兩種除塵器的排放濃度要達(dá)到目前較低的環(huán)保要求（如120mg/m3），袋式除塵器的初期投資要比電除塵器高20%～35%。
（2）對(duì)于低硫高比電阻粉塵和高SiO2、AL2O3類(lèi)不適合電除塵器捕集的粉塵，兩種除塵器要達(dá)到目前較低的環(huán)保要求（如120mg/m3），電除塵器和袋式除塵器的初期投資相當(dāng)或電除塵器的投資較高些。
對(duì)于采用典型煤種的鍋爐，如準(zhǔn)格爾煤田和勃海灣煤田的煤種，電除塵器的投資比袋式除塵器高。
（3）通常條件下要達(dá)到相同的除塵效率或達(dá)到相同的排放濃度，電除塵器的投資通常要比袋式除塵器的高。以呼和浩特電廠(chǎng)200MW機(jī)級(jí)為例，在同等條件并保證排放濃度達(dá)標(biāo)的前提下：
袋式除塵器：每臺(tái)機(jī)組的除塵器投資小于2000萬(wàn)元；保證排放濃度在50mg/m3以下。
電除塵器：按4電場(chǎng)，比集塵面積130m2/m3·s計(jì)算，達(dá)標(biāo)排放濃度為120mg/m3，每臺(tái)電除塵器需要投資約2500萬(wàn)元。
7 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的對(duì)比
（1）運(yùn)行能耗
對(duì)袋式除塵器：風(fēng)機(jī)能耗大，清灰能耗小。
對(duì)電除塵器：風(fēng)機(jī)能耗小，電場(chǎng)能耗大。
但從總體上講，兩種除塵器的電耗相當(dāng)。對(duì)于電除塵器難以捕集的粉塵，或者說(shuō)當(dāng)電除塵器的電場(chǎng)數(shù)量超過(guò)4電場(chǎng)時(shí)，電除塵器的能耗要比袋式除塵器的高，也就是說(shuō)此時(shí)的電除塵器運(yùn)行費(fèi)用要比袋式除塵器高。如果按照環(huán)保達(dá)標(biāo)要求120mg/m3計(jì)算，電除塵器必須要采用4電場(chǎng)以上才能保證達(dá)標(biāo)排放，因此其電耗也就一定比袋式除塵器高。
（2）維護(hù)費(fèi)用
袋式除塵器的維護(hù)檢修費(fèi)用主要是濾袋更換費(fèi)，由于袋式除塵器的排污費(fèi)遠(yuǎn)低于電除塵器，因此采用袋式除塵器1.5～2年比電除塵器少繳的排污費(fèi)就可抵償更換一次濾袋的費(fèi)用。
電除塵器的維護(hù)維修費(fèi)用主要是對(duì)集塵極（陽(yáng)極板）、陰極線(xiàn)和振打錘等的更換。此項(xiàng)費(fèi)用較高，但更換間隔的年限較長(zhǎng)，約6年。
（3）經(jīng)濟(jì)效益分析
在實(shí)際運(yùn)行中，袋式除塵器的排放濃度約是電除塵器的10%，因此，電廠(chǎng)采用袋式除塵器實(shí)際交繳的排污費(fèi)也為電除塵器的1/10左右。如果按照目前國(guó)家征收排污費(fèi)的情況來(lái)看，采用袋式除塵器后每爐/每年少繳的排污費(fèi)是相當(dāng)可觀(guān)的，可達(dá)百萬(wàn)元。另外，袋式除塵器還有約5%的脫硫效率，這也可以減少電廠(chǎng)二氧化硫的排污費(fèi)。
總之，隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越嚴(yán)格，電除塵器要想做到達(dá)標(biāo)排放，就必須采用4電場(chǎng)以上的除塵器。此時(shí)電除塵器的初期投資已經(jīng)比袋式除塵器高，同時(shí)4電場(chǎng)以上的電除塵器（或者4電場(chǎng)的高比積塵面積）運(yùn)行電耗要比袋式除塵器高很多。因此電除塵器即使達(dá)標(biāo)排放，其初期投資和運(yùn)行費(fèi)用也都要比袋式除塵器高。另外，電除塵器的排放濃度總是在袋式除塵器的10倍左右，按照目前新的排污費(fèi)制度，即使排放濃度達(dá)標(biāo)了也要對(duì)排放粉塵量進(jìn)行收費(fèi)，因此兩種除塵器在同樣達(dá)標(biāo)排放的情況下，電除塵器比袋式除塵器需多支出一筆費(fèi)用。因此，從性?xún)r(jià)比上來(lái)看，袋式除塵器將成為工業(yè)粉塵控制的首選設(shè)備。
8 總結(jié)
綜上所述，雖然袋式除塵器與電除塵器均可以處理煙塵等粒狀污染物，但由于原理的不同使得兩種除塵器各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以在選擇除塵器時(shí)，必須按照具體條件及情況并以用戶(hù)的實(shí)際需求為基礎(chǔ)，選取適當(dāng)?shù)某龎m器，才能達(dá)到理想的效果。
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