刍议烟气高效除尘技术的选择与应用
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【摘 要】燃煤电厂烟气高效的除尘技术可以最大限度的降低电厂发电产生烟气对环境造成的影响。所以，对燃煤电厂烟气进行高效除尘技术选择和应用是我国目前保护生态环境的需要，本文就对烟气高效除尘技术的选择和应用策略进行探讨。
【关键词】烟气;高效;除尘技术;应用
短时间内国内一次能源结构情况不会有太大的改变，以煤炭为主的发电格局仍会持续一段时间。根据相关统计，2013年国内超过75%的电力由火电厂提供，燃烧用煤超过12亿吨，占国内产煤量的50%。燃煤发电在提供工业发展能源的同时，也带来了环境污染问题，严重制约着国内经济又好又快发展的愿景，选用高效的除尘设备和技术具有较强的现实意义，笔者在本文中对其进行深入的分析和研究。
1、燃煤电厂烟气的主要除尘技术
1.1电除尘技术
电除尘器是高压电场使含尘粒荷电用静电力使粒子与气流分离的除尘设备。由于粒子在高压电场中受到静电力较大，亚微米颗粒也能有效脱除，除尘效率高;此外，静电力作用于颗粒，非气流，因此静电除尘器具有低阻力、低耗能的特点。除尘器以其高效低阻、处理范围大等优点，在燃煤电厂除尘技术中占有重要地位。然而，电除尘器也存在自身局限性：粉尘荷电是电除尘的关键步骤，电晕电场中存在两种荷电机理。一种是静电力使离子做定向运动，粒子碰撞离子荷电，称为电场荷电;另一种是由离子的扩散现象使粒子荷电，称为扩散荷电，该过程取决于离子的热能。粒径决定粒子的主要荷电过程，粒径大于0.5μm的微粒，以电场荷电为主;粒径小于0.15μm的微粒，以扩散荷电为主;对于粒径介于0.15μm～0.5μm的粒子，则需要同时考虑这两种过程。粒径在1μm左右的颗粒处于电场荷电和扩散荷电混合区，荷电能力差。研究表明，电除尘器对粒径在0.1μm～3.0μm的粉尘脱除率较低，其中直径0.1μm～1.0μm粉尘的脱除率最低，通常低于85%。增加电场级数可略微提高除尘效率，但由于静电除尘效率与极板面积呈指数关系，除尘器体积增輻更明显，PM2.5脱除效果提高不理想。此外，静电除尘器的除尘效率受诸多因素（如电极结构和形状、烟气流速、飞灰特性等）影响，波动较大;对煤种的变化敏感，设计驱进速度命中率低;粉尘比电阻过小易造成二次扬尘，而粉尘比电阻过大会产生反电晕，又导致除尘效率迅速下降。
针对以上问题，重点发展高效脱除PM2.5的新型静电除尘器，同时优化结构，减少占地空间成为一种研究趋势。近几年，国内通过本体技术、烟气调理技术、湿式电除尘器等技术的革新，除尘器性能得到改善，但其除尘效率的提高空间极其有限，往往不经济。
1.2布袋除尘技术
布袋除尘其属于一种净化装置，使用多孔过滤介质对捕集气流中颗粒进行分离。对过滤过程中形成的尘饼具有一定的扩散和截流效应。即使滤料孔径远远大于微尘颗粒，其也能被有效的脱除。也就意味着，在微细粒尘的捕集的效果上袋式除尘器具有较好的表现，特别是对0.1米——1米的烟尘补集具有更好的效果，一般除尘效率可达到99.99%。在各种辅助性材料的帮助下，可以有效的提升脱除率，还可以把银、汞等贵金属以及硫化物、氮化物等脱除。烟气成分、比电阻等粉尘性质对袋式除尘器的除尘效果不造成影响。更不会造成再次污染，国内外对这项技术尤为重视。
1.3联合除尘机制
无论是静电除尘器还是布袋除尘器其本身的都有着一定的局限性以及优缺点，因此很多专家向要将布袋除尘器与静电除尘器进行联合使用从而取得更加良好的应用效果。联合除尘机制使用了多种不同的除尘系统将其进行有机地结合，从而对各种不同除尘器的优点进行结合并对各种不同除尘系统的缺点进行规避，从而使得整个联合除尘机制形成了一种有效互补的形式。这样的联合除尘机制其除尘效果以及应用范围之广是值得肯定的，但是目前而言正中联合除尘机制还在尝试当中，应当属于一项高效除尘技术的尖端研究方向。
2、现行燃煤电厂烟气的高效除尘技术的选择和应用
由于静电除尘器本身有着较为明显的局限性和缺陷因此静电除尘器已经逐渐地推出了烟气除尘的五代，而目前燃煤电厂所采用的烟气除尘技术一般由两个途径，一个是从静电除尘转向袋式除尘，另一个则是将静电除尘与袋式除尘相结合使用符合除尘。这两种方式都是蒙圈燃煤电厂选择的高效除尘技术。两种技术都各有千秋，下面我们就对两种技术的应用以及注意事项进行分析。
2.1电改袋的注意事项
首先电改袋的过程中变化最大的就是阻力，袋式除尘器的阻力是静电除尘的4倍左右，因此在电改袋的过程中必须对袋式除尘器的引风机进行较为有效的改造，只有引风机达标才能够使得袋式除尘起到其应有的效果。另一方面由于引风机的变化其能耗也必然会增加，这一方面也需要加以注意。除此之外袋式除尘器在运行当中的阻力以及滤袋的使用寿命是受到气流分布所影响的，因此只有让过滤的负荷变得更加均匀才能够增加滤袋的使用寿命从而降低运行的阻力。
2.2电袋复合式除尘器
电袋复合式除尘器是国际除尘技术发展的方向，中国第一台电袋复合除尘器于2003年成功应用于水泥厂，2004年开始在电力行业推广应用，2007年首次成功引入火电厂项目。
2.2.1电袋复合式除尘器的主要结构
电袋复合式除尘器是电除尘器和布袋除尘器有机结合，利用电除尘器的第一电场作为一级除尘单元，除去烟气中80%～90%的粉尘颗粒，再用布袋作为二级除尘单元，除去剩下的微细颗粒。该除尘器充分发挥电除尘器捕集粉尘量大、运行阻力低等优势，降低二级单元的负荷、减少气流阻力、延长脉冲阀和滤袋使用寿命，克服了袋式除尘器的固有缺点，实现了集“电除尘-粉尘预荷电-布袋过滤”为一体的除尘机制。其对微细粉尘分级除尘效率可在99.9%以上，出口粉尘浓度低于30mg/m3的排放标准，并且能保持长期稳定高效运行。
2.2.2电袋复合式除尘器的特点
将电袋复合技术应用于火电厂除尘系统改造，保留原电除尘器的第一级电场，增设气流分布板，将其余部分进行“电改袋”。这种改造方式具有如下特点：
（1）不受粉尘特性的制约，除尘效率高。电袋复合式除尘器发挥了布袋除尘器对粉尘特性适应范围广的特点，尤其对于超细颗粒的捕集优势，整体上提高除尘效率。
（2）机理科学，结构紧凑。在静电单元即可除去80%～90%的粉尘，大幅降低了后设滤袋的负荷，因而使过滤风速提高，滤袋数量减少，结构紧凑，占地面积小。
（3）阻力低，压降小，滤袋寿命长。滤袋单元的粉尘负荷低，使滤袋的压力损失小;同时静电场逃逸的荷电微粒沉积在滤袋表面，有利于降低气流阻力和滤袋的压力损失，因而使清灰周期延长和喷吹压力降低，延长滤袋的使用寿命。
（4）经济性显著。充分利用原有电除尘器进出口喇叭、烟气管道、壳体和第一电场等的基本结构，节省了施工及设备费用。在满足相同排放要求的前提下，分别对徐州坝山热电厂、徐州西区热电厂、如东协鑫热电厂同样蒸发量锅炉的不同类型除尘器进行测试，对比电袋、布袋和电除尘器的综合能耗及经济指标。
3、结束语
燃煤电厂烟气除尘技术对于我国生态环境的影响是极为重要的，燃煤电厂应当选择最为合适的技术对烟气进行除尘从而为我国的生态环境保护作出应有的贡献。
参考文献：
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[2]江得厚，王贺岑.燃煤电厂烟气高效除尘技术发展与应用[C].贯彻“十二五”环保规划创新火电环保技术与装备研讨会，2017.
[3]杨立冬.燃煤电厂烟气高效除尘技术的选择及应用[J].科技与企业，2017（23）：252.
（作者单位：山西中煤华晋晋城热电有限责任公司）
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