袋式除塵器在我國的發(fā)展及其在燃煤電廠中的應(yīng)用
袋式除塵器屬過濾式除塵器的一種，是治理大氣污染的高效除塵設(shè)備。其最大的優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，通常在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)試效率可高達(dá)99.9999％，在實(shí)際應(yīng)用中除塵效率也能達(dá)到99.99％。經(jīng)袋式除塵器過濾后的煙氣含塵濃度一般都低于30mg/Nm3，有的甚至在10mg/Nm3以下，并且袋式除塵器還能有效捕集對(duì)人體危害最大的5μm以下的超細(xì)微小顆粒(即呼吸性粉塵)。由于袋式除塵器具有除塵效率高、不受粉塵和煙氣特性影響、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色冶金、水泥、煙草和垃圾焚燒等行業(yè)。
1 袋式除塵器在我國的發(fā)展概況
袋式除塵器在我國被采用已經(jīng)有五十多年的歷史。在20世紀(jì)50年代主要是采用原蘇聯(lián)型式的產(chǎn)品，60年代前后我國有少數(shù)幾個(gè)設(shè)計(jì)研究單位在仿照美國、日本等國的脈沖型、機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹扁袋型除塵器的基礎(chǔ)上開始生產(chǎn)自己的產(chǎn)品。1973年以后，國內(nèi)開始出現(xiàn)了一批袋式除塵器的生產(chǎn)企業(yè)。到了80年代，一些設(shè)計(jì)院、科研單位和大專院校在學(xué)習(xí)、引進(jìn)、消化、移植寶山鋼鐵廠從日本引進(jìn)的大型反吹風(fēng)布袋除塵器后，結(jié)合國內(nèi)各行業(yè)的需要和生產(chǎn)廠一道開發(fā)、研制、生產(chǎn)了大型反吹風(fēng)布袋除塵器，開發(fā)了分室反吹風(fēng)袋式除塵器和長袋低壓脈沖袋式除塵器，每小時(shí)處理風(fēng)量100萬～291萬m3，濾袋長度達(dá)10m。在80年代，大型反吹風(fēng)袋式除塵器是鋼鐵行業(yè)首選的大容量煙氣凈化設(shè)備，但在隨后的使用中逐漸暴露出一些問題，主要是由于其反吹清灰方式為柔性清灰方式，雖對(duì)濾袋損傷較小，但在粉塵粘性較大、濃度較高時(shí)，阻力上升較快，在一定外部條件下容易糊袋。進(jìn)入90年代以來，隨著大型脈沖噴吹袋式除塵器的研制成功，袋式除塵器的發(fā)展上了一個(gè)新的臺(tái)階。大型脈沖清灰袋式除塵器相對(duì)大型反吹清灰除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)在于清灰效果更好，運(yùn)行更加可靠，而且還可以延長濾袋的使用壽命。
近幾年袋式除塵器的應(yīng)用有逐步增多的趨勢(shì)，主要有以下幾方面的原因：
(1)國家修訂了“火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB13223—2003)，排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，尤其是對(duì)煙氣中SO2的排放濃度加以嚴(yán)格的控制，這就迫使國內(nèi)許多電廠為了降低SO2的排放量而改為燃用低硫煤，然而煙氣中的SO2正是粉塵比電阻的調(diào)質(zhì)劑，SO2濃度越低，粉塵比電阻就越高。因此，燃用低硫煤后就會(huì)造成粉塵比電阻的升高，引起靜電除塵器反電暈，降低了除塵效率。
(2)在燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝中，袋式除塵器也逐漸成為一個(gè)重要的組成部分，形成了鍋爐脫硫除塵一體化，其脫硫效率可達(dá)5％左右。而當(dāng)采用循環(huán)流化床進(jìn)行爐內(nèi)脫硫時(shí)，由于在爐內(nèi)加入大量石灰石，導(dǎo)致了飛灰比電阻的升高，所以靜電除塵器要想達(dá)到較好的除塵效果，就必須采取一定措施，如增加電場(chǎng)數(shù)、加寬極間距及提高電場(chǎng)強(qiáng)度等，這樣顯然既增加了初投資也增加了運(yùn)行費(fèi)用。
(3)我國的電力構(gòu)成以煤電為主，約占總發(fā)電量的80％，而我國煤炭資源分布的區(qū)域廣泛，煤炭的種類、成分、質(zhì)量相差都較大。而且同臺(tái)鍋爐燃用相同煤種，由于受多種因素的影響粉塵濃度也可能發(fā)生變化。因此，對(duì)于有些電廠而言，燃煤鍋爐使用靜電除塵器較難達(dá)到長期高效、穩(wěn)定的除塵效果。
(4)國家2000年6月1日起實(shí)施的垃圾焚燒標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定“垃圾焚燒爐的除塵設(shè)備必須采用袋式除塵器，以減少焚燒過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放”。此外，由于垃圾電站中的燃料多為垃圾自身，靜電除塵器對(duì)其灰粉難以收集，這就使得袋式除塵器成為較理想的選擇。
另外，我國對(duì)于微細(xì)粒子的控制已進(jìn)入實(shí)施階段，目前已有PM10微細(xì)粒子的控制標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于PM2.5微細(xì)粒子的控制也越來越受到重視，這些都促進(jìn)了袋式除塵技術(shù)的發(fā)展。
在我國大力實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，實(shí)行煙塵、粉塵總量控制，一控雙達(dá)標(biāo)的情況下，袋式除塵器在治理煙氣、粉塵、二氧化硫、二惡英等污染物方面正在逐步顯示出其優(yōu)越性。
2 袋式除塵器的常用濾料及其選用原則
濾料是袋式除塵器中的主要部件，其造價(jià)一般占到設(shè)備費(fèi)用的10％～15％。除塵器的效率、阻力，特別是維護(hù)管理情況都與濾料的材質(zhì)和使用壽命有關(guān)。
2.1 按不同結(jié)構(gòu)分出的濾料種類
(1)機(jī)織布
機(jī)織布是將經(jīng)紗和緯紗按一定規(guī)則交織而成的織物，分為平紋、斜紋和緞紋三種。
(2)針刺氈
針刺氈是先在一幅平紋的基布上鋪上一層短纖維，用帶刺的針垂直在布面上下移動(dòng)，將纖維扎到基布紗絨中，再在基布兩面鋪上兩道以上的纖維層，反復(fù)針刺成型，然后經(jīng)熱定型、燒毛、熱熔、壓光等后處理而成的濾料。
(3)表面過濾材料
基于粉塵層有利于過濾的理論，在普通的濾料表面人為地覆上一層微孔薄膜以提高粉塵凈化效率。其優(yōu)點(diǎn)在于：在過濾的一開始就能在膜表面形成透氣性很好的粉塵薄層，這樣既保證了較高的除塵效率，又保證了較低的運(yùn)行阻力。目前實(shí)現(xiàn)表面過濾的途徑有三種：在普通的濾料表面覆以聚四氟乙烯(PTFE)薄膜；或覆以具有大量微孔的涂層；或利用超細(xì)纖維在針刺氈表面形成超細(xì)面層。
現(xiàn)以第一種方式為例：具體做法是在普通濾料(簡稱為濾料)上覆以由聚四氟乙烯經(jīng)膨脹化處理而形成布滿微細(xì)孔隙的薄膜，覆膜濾料的過濾作用就完全依賴于這層薄膜。薄膜表面非常光滑，沒有纖維毛絨，這樣就使得清灰變得更加容易。覆膜濾料的透氣率較一般濾料低，在濾塵的初期，壓力損失增加較快，進(jìn)入正常使用期后，壓力損失則趨于穩(wěn)定。
覆膜濾料的主要優(yōu)勢(shì)在于它的除塵效率高、清灰徹底、壓力損失穩(wěn)定且能保持較低水平、對(duì)濾袋的磨損小、適用的粉塵范圍廣、壽命長、能耗低。但由于覆膜濾料較普通濾料價(jià)格高，所以在大量推廣使用上還需要一定的時(shí)間。
2.2 濾料的選用原則
首先，含塵氣體的溫度是選用濾料的首要因素。按照連續(xù)工作溫度，濾料大約可分為三類：低于130℃的為常溫濾料;130～200℃的為中溫濾料;高于200℃的為高溫濾料。值得注意的是，通常是按照連續(xù)使用溫度選用濾料，但在氣體溫度變化激烈時(shí)，應(yīng)該考慮安全系數(shù)，即瞬間峰值溫度不得超過濾料的上限溫度。能耐200℃以上高溫的濾料主要有美塔斯、玻璃纖維、聚四氟乙烯等。
其次，在選用濾料時(shí)還要考慮含塵氣體的濕度、腐蝕性、可燃性、爆炸性，以及粉塵形狀、粒徑大小、附著力和凝聚性，并要根據(jù)袋式除塵器的清灰方式來綜合考慮。
最后，若使用表面覆膜過濾技術(shù)，還要特別注意膜態(tài)物的高溫氧化失效問題，以避免袋式除塵器在高溫狀態(tài)下涌入大量空氣，因高溫氧化而造成濾料失效。
3 袋式除塵器在燃煤電廠中的應(yīng)用
隨著國家粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，在燃煤電廠煙氣處理中，靜電除塵器因其除塵效率受粉塵性質(zhì)的影響較大，因而難以保證長期、穩(wěn)定高效地運(yùn)行。而隨著袋式除塵技術(shù)的發(fā)展，袋式除塵器適應(yīng)性強(qiáng)、除塵效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠且不受鍋爐燃燒工況和粉塵特性影響的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯示出來，越來越多的新建、擴(kuò)建、改建火電廠開始選用袋式除塵器來處理鍋爐煙氣。
3.1 靜電除塵器和袋式除塵器的比較(見下表)
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3.2 袋式除塵器在電廠中應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)
(1)煙氣溫度
在考慮一定安全系數(shù)的條件下，要根據(jù)常規(guī)條件下的煙氣溫度合理地選擇濾料，同時(shí)也應(yīng)考慮事故條件下，因高溫而造成的濾料失效。煙氣中是否存在正在燃燒的顆粒物也是必須注意的問題，若存在，可以通過加長煙氣連接管或在煙氣連接管較短且沒有足夠空間加長的情況下設(shè)置必要的阻火裝置等方式加以解決。
(2)煙氣特性
電廠的煙氣一般都具有酸堿腐蝕性，因此應(yīng)根據(jù)煙氣的腐蝕性強(qiáng)度選擇適宜的濾料，同時(shí)也應(yīng)考慮煙氣通道內(nèi)的防腐措施。此外，還應(yīng)采取相應(yīng)的措施避免煙氣中含有的油霧、細(xì)微絮狀物等粘性物質(zhì)附著在濾料上造成濾料堵塞。
(3)袋式除塵器預(yù)除灰
在機(jī)組啟動(dòng)或低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)需要使用燃油，因此，為了避免不完全燃燒的油煙粘袋造成濾袋堵塞，故在袋式除塵器投入使用前，應(yīng)對(duì)新布袋進(jìn)行預(yù)除塵(噴粉煤灰)或設(shè)置旁通，而對(duì)老布袋則不用清灰，以保證其具有一定的灰塵層。
(4)袋式除塵器停機(jī)
若停機(jī)時(shí)間短，則不應(yīng)為濾袋清灰，而需注意除塵器的保溫；若停機(jī)時(shí)間長，則應(yīng)為所有濾袋清灰，并利用引風(fēng)機(jī)將袋式除塵器內(nèi)殘留的酸性氣體清除干凈。
4 袋式除塵器在實(shí)際應(yīng)用中存在的主要問題
(1)設(shè)備阻力損失較大
由于設(shè)計(jì)的原因，除塵器在實(shí)際使用時(shí)所處理的煙氣量通常會(huì)大大超過設(shè)計(jì)的煙氣量，這就使得煙道流速和過濾速度均大幅增加，阻力上升。另外，由于清灰效果不佳，也會(huì)導(dǎo)致阻力的上升。
(2)濾袋破損
由于磨損、機(jī)械損傷、煙氣超溫、煙氣中酸性氣體的腐蝕，以及濾袋的質(zhì)量不好、制造不佳、安裝不規(guī)范等原因都易造成濾袋的破損。
(3)花板積灰
濾袋破損、濾袋連接短管與花板之間密封不好等原因，都會(huì)導(dǎo)致花板不同程度的積灰，從而影響袋式除塵器的正常運(yùn)行。
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