我國是煤炭消費(fèi)大國,每年消耗原煤約21.5億t,約70%被燃煤電廠使用。我國能源結(jié)構(gòu)決定了以煤炭為主的火力發(fā)電格局。煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵顆粒,其中細(xì)微粉塵PM2.5會(huì)引起心肺呼吸道,同時(shí)也會(huì)引起灰霆天氣,導(dǎo)致大氣能見度下降。
環(huán)保部于2011年發(fā)布了GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,規(guī)定火力發(fā)電鍋爐煙塵排放濃度限值為30mg/m3,地區(qū)限值為20mg/m3;2012年發(fā)布GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,將PM2.5寫入國標(biāo),并納入各省市的強(qiáng)制監(jiān)測(cè)范疇;2013年國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,明確了具體任務(wù),提出了十條具體措施。隨著各文件的出臺(tái),燃煤鍋爐除塵面臨著很大的壓力和挑戰(zhàn),僅靠對(duì)現(xiàn)有除塵器的常規(guī)改造,很難滿足新的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)。特別對(duì)PM2.5的排放控制,成為燃煤電廠亟待解決的難題。
目前我國電鍋爐除塵器的生產(chǎn)規(guī)模和使用數(shù)量龐大,電除塵技術(shù)毫不遜色于發(fā)達(dá)。布袋除塵器的技術(shù)核心在于濾料,隨著材料科技的不斷進(jìn)步,袋式除塵技術(shù)廣泛應(yīng)用。電袋復(fù)合除塵技術(shù)是基于靜電除塵和袋式除塵兩種成熟的除塵理論,由我國自行提出的新型除塵技術(shù),近幾年已在多家電廠成功應(yīng)用。
1、靜電除塵技術(shù)
靜電除塵器(ESP)的主要工作原理是在電暈和收塵之間通上高壓直流電,所產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)使氣體電離、粉塵荷電,帶有正、負(fù)離子的粉塵顆粒分別向電暈和收塵運(yùn)動(dòng)而沉積在板上,使積灰通過振打裝置落進(jìn)灰斗。
由于靜電除塵器基于荷電收塵機(jī)理,靜電除塵器對(duì)飛灰性質(zhì)(成分、粒徑、密度、比電阻、勁附性等)敏感,特別對(duì)高比電阻粉塵、細(xì)微煙塵捕集困難,運(yùn)行工況變化對(duì)除塵效率也有較大影響。另外其不能捕集氣體,對(duì)制造、安裝和操作水平要求較高。
對(duì)現(xiàn)有靜電除塵器提效改造技術(shù)有三種可行方向:改進(jìn)靜電除塵器(包括靜電除塵器擴(kuò)容、采用電除塵及多種的集成)、電袋復(fù)合除塵技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)。
2、袋式除塵技術(shù)
袋式除塵器的主要工作原理包含過濾和清灰兩部分。過濾是指含塵氣體中粉塵的慣性碰撞、重力沉降、擴(kuò)散、攔截和靜電效應(yīng)等作用結(jié)果。布袋過濾捕集粉塵是利用濾料進(jìn)行表面過濾和內(nèi)部深層過濾。清灰是指當(dāng)濾袋表面的粉塵積聚達(dá)到阻力設(shè)定值時(shí),清灰機(jī)構(gòu)將濾袋表面煙塵,使布袋除塵器保持過濾與清灰連續(xù)工作。
袋式除塵器大缺點(diǎn)是受濾袋材料的限制,在高溫、高濕度、高腐蝕性氣體環(huán)境中,除塵時(shí)適應(yīng)性較差。運(yùn)行阻力較大,平均運(yùn)行阻力在1500Pa左右,有的袋式除塵器運(yùn)行不久阻力便超過2500Pa。另外,濾袋易破損、脫落,舊袋難以回收利用。
美國環(huán)保署的環(huán)境技術(shù)認(rèn)證(ETV)項(xiàng)目對(duì)ePTFE覆膜濾料做過的性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾料覆膜可程的地控制PM2.5和氣體,此項(xiàng)目對(duì)袋式除塵技術(shù)的發(fā)展有較好的引導(dǎo)作用。改進(jìn)袋式除塵器可從三個(gè)方面進(jìn)一步:濾料覆膜,濾料的改進(jìn)創(chuàng)新,舊袋的回收利用。
3、電袋復(fù)合除塵技術(shù)
電袋復(fù)合式除塵器的工作過程是,含塵煙氣進(jìn)入除塵器后,70%~80%的煙塵在電場(chǎng)內(nèi)荷電被收集下來,剩余20%~30%的細(xì)煙塵被濾袋過濾收集。電袋復(fù)合式除塵器兼容了靜電除塵器和袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn),較好的彌補(bǔ)了兩者的不足,除塵機(jī)理合理。
電袋復(fù)合式除塵器主要有臭氧腐蝕、運(yùn)行阻力較高、投資大、占地面積大等缺點(diǎn),濾袋壽命短及換袋成本高仍是其重要問題。
電袋復(fù)合式除塵器的改進(jìn)有三個(gè)方面:優(yōu)化靜電除塵單元和袋式除塵單元的長時(shí)間協(xié)同作用以及相對(duì)結(jié)構(gòu)布置,靜電除塵單元產(chǎn)生的臭氧,濾料的。