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技术文献

燃煤电厂锅炉袋除尘与电袋除尘应用技术探析

1 概述
    随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,环境污染问题也越来越受到社会各界的关注,国家对火力发电厂烟尘排放的标准不断提高,新建火电厂允许的烟尘排放浓度从国家污染物排放标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—1996)中要求的200mg/N m3提高到2003版标准的50 mg/N m3,北京及沿海经济发达地区要求更加严格,如北京地方标准《锅炉大气污染物排放标准》(DB11/139—2007)对新建燃煤电厂锅炉要求的烟尘排放浓度仅为10 mg/N m3,在用锅炉也不能超过20 mg/N m3。在这种严格的环保标准要求下,通常的四电场或五电场静电除尘器已经无法满足排放达标的要求,因此近年来袋式除尘器得到了应用和推广。
    在国外,袋式除尘器作为一种过滤式除尘设备应用于燃煤电厂锅炉已经有二、三十年的历史,并取得了良好的效果。在我国,随着滤布材料制造技术的发展,滤布在强度、耐高温、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高,袋式除尘器在燃煤电厂的烟气治理中也逐渐得到应用并收到了良好效果,除尘器出口烟尘浓度基本上能达到10 mg/N m3以下。袋式除尘器的除尘效率不受粉尘的比电阻、浓度、粒度等性质的影响,锅炉负荷的变化、烟气量的波动对袋式除尘器出口排放浓度的影响也不大。
    然而袋式除尘器并没有在发电厂得到大面积推广,原因在于从业人员对静电除尘器运行操作及使用情况非常熟悉,但对袋式除尘器的使用还相对陌生,并且对袋式除尘器的运行阻力和滤袋的使用寿命等存在疑虑,二十世纪八、九十年代电厂应用袋式除尘器失败的惨痛教训也给从业人员造成了很深的影响。但为了满足当前的环保排放要求,特别是电除尘器的改造项目,迫切需要一种改造量少、运行阻力低的除尘器设备,因此电除尘器与袋除尘器相结合的电袋复合除尘器应运而生,不少除尘设备生产厂家近两年也掀起了对这种设备的研究推广大潮。可以说,电袋复合除尘器就是在这种特定背景下的阶段性产物。
2.工作原理
2.1袋式除尘器工作原理
    袋式除尘器是利用纤维编织的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。其过滤原理是尘粒在绕过滤布纤维时因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截。细微的尘粒(粒径为1μm以下)则受气体分子冲击不断改变着运动方向,尘粒与纤维碰撞接触而被分离出来。
    袋式除尘器的过滤过程分两个阶段:(1)含尘气体通过清洁的滤料,此时起过滤作用的主要是滤料纤维的阻留;(2)当被阻留的粉尘不断增加,一部分粉尘嵌入到滤料的内部,另一部分覆盖在滤料表面形成粉尘层,此时主要靠粉尘层过滤含尘气体。随着除尘器过虑工作的延续,除尘器滤袋表面的粉尘将越积越厚,直接导致除尘器阻力的上升。因此,需要对滤袋表面的粉尘进行定期的清除,即清灰。
    袋式除尘器的清灰系统及清灰制度的设备合理与否将直接影响到除尘器运行的稳定性、安全性及滤袋的使用寿命。从袋式除尘器的除尘机理来看,除了滤料本身的过滤作用外,袋式除尘器外粘附的粉尘层也有过滤作用,即所谓的“粉尘过虑粉尘”。因此,对袋式除尘器的清灰来说,清灰不能太彻底,因为这样会失去粉尘层的过滤作用,更多的超细粉尘会直接进入滤料内部而引起过滤阻力不断上升,清灰力过大还会影响滤袋寿命等;清灰太不彻底也不行,因为这样会使滤袋的过滤阻力过高,而影响整个机组的正常运行。另外,袋式除尘器的清灰还必须尽可能的保证整个滤袋及各个区域清灰程度的均匀性,否则会引起整个系统阻力分布不均匀,继而影响到系统内部的气流分布。
2.2电袋复合式除尘器工作原理
    电袋复合式除尘器是近几年国内发展起来的一种除尘设备。电袋复合式除尘器由两个单元组成,即电除尘单元和袋除尘单元。一般情况下,电除尘单元布置一个或两个电场。这种电袋复合式除尘器是前电后袋,理论上结合了电除尘器和袋式除尘器各自的优点,利用一级电场荷电捕集大颗粒粉尘进而大幅度降低烟气进入到滤袋仓室内的粉尘浓度,有效避免了大颗粒粉尘在惯性力作用下对滤袋的冲刷,有利于滤袋使用寿命的延长。由于粉尘在电场作用下带有同种电荷,滤袋外表面附着的粉尘层相对松散,过滤的透气性非常好,同时清灰更为容易,因而可以有效降低设备运行阻力,节省设备的运行费用。