除尘器改造技术方案介绍

1、引言

今年我国京津冀、长江三角洲、珠江三角洲等区域雾霾现象频繁发生，能见度降低。国家气候中心监测显示，1961—2010年，全国平均的年霾日数呈显著增加趋势。本世纪以来，全国霾日数增加明显，中东部地区霾日数有显著增多趋势。据环保部门  新统计，目前，一些大城市的灰霾天数，已经达到全年的30%以上，有的甚至达到全年的一半左右。尤其是2013年1月份前后，全国大部分地区都出现长时间持续雾霾天气，引起了社会广泛关注，引发公众对环境的担忧。

我国的《环境空气质量标准》（GB3095）也是历经了多次修订，1982年一次发布，1996年 一次修订，2000年 二次修订，20    三次修订。  新标准中增加了PM2.5（粒径小于等于2.5μm颗粒物）的浓度限值，并降低了PM10（粒径小于等于10μm颗粒物）的浓度限值。

PM10又称为可吸入颗粒物，PM2.5又称为可入肺颗粒物，或细颗粒物，是表征环境空气质量的两个主要污染物指标。主要来源于燃煤烟尘、工业粉尘、建筑及道路扬尘、机动车尾气等，而火力发电厂作为主要的燃煤行业，烟尘排放一直受到环保的高度关注，  新发布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）将于2014年7月1日实施。该标准中规定火电厂燃煤锅炉排放的烟气中烟尘浓度限值为30mg/m3，重点地区火电厂燃煤锅炉排放的烟气中烟尘浓度限值为20mg/m3，对火电厂现有的烟气除尘设备提出了极高的要求。

现在火电厂一般采用的除尘设备主要有：静电除尘器、布袋除尘器、电袋复合式除尘器，石灰石-石膏湿法脱硫装置也认为具有不低于50%的除尘效率。

2 现有除尘器介绍

2.1 静电除尘器

静电除尘器内部布置有接地的阳极板和接有高压直流电源的阴极线，含有粉尘颗粒的烟气在阴极线和阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳极板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的洁净烟气排出除尘器外。

2.2 布袋除尘器

含尘气体进入纯布袋除尘器的进口烟道后，通过一次导流板进入各个滤室。一次导流板的主要作用是分配气流，使各个滤室间的气流分布均匀，同时也可减小气流方向改变产生的阻力损失。然后，在二次导流板的作用下，速度较高的含尘气流减小速度并均匀地分布于整个滤室内部，再在引风机的负压作用下以非常缓慢的速度穿过滤袋，粉尘被拦截在滤袋表面而气体在得到净化后外排。

随着堆积在滤袋表面粉尘厚度的增加，除尘器的阻力逐渐上升，等阻力上升到一设定值，脉冲喷吹阀自动打开，压缩空气从喷吹管经喷咀喷出，并诱导数倍于喷吹气量的经净化后的烟气进入滤袋内侧。滤袋在这个空气波的作用下，发生急剧的膨胀变形。由于滤袋变形要受到本身几何尺寸的限制，在滤袋变形达到  大值时，滤袋运动膨胀运动突然停止并产生一个很大的反向加速度。堆积在滤袋表面的粉饼层在此反向加速度及反向穿透气流的作用下，脱离滤袋表面，落入灰斗。

2.3 电袋复合式除尘器

电-袋复合式除尘器是电除尘器与袋式除尘器的有机结合。烟气从进口喇叭进入前级电除尘区，对烟气进行预处理。烟尘在电场电晕电流作用大部分被电场收集下来，少量已荷电未被捕集粉尘随烟气均匀缓慢进入后级布袋除尘区，由滤袋过滤净化烟尘。

2.4 存在问题

2.4.1 静电除尘器存在的问题

根据静电除尘器的除尘机理，影响静电除尘器除尘效率的主要参数是烟气中粉尘的比电阻，比电阻在104≤ρ≤1010(Ω.cm)范围内  适合于电除尘，粉尘比电阻高于5x1010(Ω.cm)的烟气采用静电除尘器必须采取措施，否则很难满足排放要求。然而目前国内很多地方的燃煤比电阻都远远超出静电除尘器的适用范围，比如内蒙古地区的准格尔煤、河南省地区郑煤平顶山煤、山西、山东、安徽、广西部分矿的煤，燃用这些地区煤炭的电厂原有的静电除尘器都很难达标排放。

静电除尘器沉积于阳极板上的积灰通过振打方式清灰。由于积灰受电力、极板与尘粒的吸附力和范德华力的共同作用，需要有足够的振打加速度，才能使粘附在极板上的积灰层呈片状惯性下落。但是由于静电除尘器阳极板一般都超过14m，积灰在下落过程中被烟气冲刷会被烟气再次携带排出除尘器形成二次扬尘，导致除尘器实际运行过程中烟尘排放浓度波动不稳定。

静电除尘器出口排放浓度与除尘器入口烟气中烟尘浓度也有很大的关系，当锅炉受热面吹灰时，由于烟气中的含尘浓度急剧增高，也会导致静电除尘器出口含尘浓度达不到要求。

2.4.2 布袋除尘存在的问题

布袋除尘器与电袋复合式除尘器核心部件都是布袋。布袋的材料一般为纤维材料，该种材料长期在烟气中极容易发生氧化，机械性能降低，在烟气冲刷和反吹气流的作用下，非常容易破损。有些布袋甚至在运输、安装过程中由于刮蹭就已经发生破损。而每个布袋除尘器或者电袋复合式除尘器中都有很多布袋，以电袋复合式除尘器为例，一台135MW机组需要布袋数量约为3500条，一台300MW机组需要布袋数量约为8500条，一台600MW机组需要的布袋数量约为16000条。相同容量机组，采用布袋除尘器所需要的袋子则更多。一般电袋复合式除尘器技术协议中都规定布袋每年的破损比例低于3%，则平均到每天布袋的破损数量分别为：一台135MW机组每3天破损1条袋子，一台300MW机组每3天破损2条袋子，一台600MW机组每1天破损1条袋子。一旦有一个布袋破损，则未经过滤除尘的烟气就会直接通过除尘器，而且因为破损处烟气流通阻力小，所以导致破损位置烟气流量很大。若假定除尘器入口烟气含尘浓度40g/m3，除尘器出口含尘浓度为40mg/m3，当有1‰的烟气通过破损布袋经过除尘器，那么除尘器出口的烟气含尘浓度就达到80mg/m3。所以一旦布袋有破损，那么布袋除尘器或者电袋复合式除尘器就无法保证出口烟气含尘浓度达标，然而布袋的破损是必然的，所以布袋除尘器或者电袋复合式除尘器都无法稳定的满足新的环保要求。

2.5 湿法脱硫

湿法脱硫中，烟气经过脱硫吸收塔时从下往上流过，脱硫浆液从上往下喷淋，烟气和脱硫浆液逆流接触，烟气中的烟尘被浆液滴吸附落入浆液池内，脱硫装置出口烟气含尘浓度降低，目前在电厂设计时都考虑湿法脱硫装置具有50%的除尘效果。

然而，目前脱硫装置一般设计时浆液含固量20%，脱硫装置除雾器出口烟气中液滴含量75mg/m3，则相当于烟气中携带的石膏颗粒浓度为15mg/m3。这就意味着烟气通过湿法脱硫装置后，净烟气中至少有15mg/m3的颗粒物是湿法脱硫装置增加的，而且这是无法避免的。在实际运行时由于浆液含固量超过20%或者由于吸收塔内烟气流速偏高或者除雾器效果不好都会导致烟气中携带液滴含量高于75 mg/m3，此时脱硫装置出口烟气中石膏颗粒物浓度将会达到20mg/m3甚至更高，这个浓度已经达到了GB13223-2011标准中重点地区的20mg/m3烟尘排放浓度限值，接近了GB13223-2011标准中一般地区的30mg/m3烟尘排放浓度限值。再考虑到脱硫装置入口烟气含尘浓度为40～60mg/Nm3,所以烟气经过湿法脱硫后很难满足新的环保标准要求。

3 采取的措施

根据以上分析可知，目前火力发电厂常用的除尘技术静电除尘器、布袋除尘器、电袋复合式除尘器以及湿法脱硫装置，由于种种原因很难满足现在的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），急需采取新的措施。

由于对火电厂烟尘排放浓度限值都是在烟囱入口考核，考虑到现有除尘器改造工程的现场条件情况，建议现有工程改造中在烟囱入口脱硫装置出口增加除尘设备以满足新的环保要求。

通过对现有除尘器技术的研究，我们提出采用湿式静电除尘器，该除尘器安装在FGD装置之后烟囱之前，烟气经过前级除尘器及FGD装置之后，烟气含尘浓度都低于100mg/m3，烟气温度约为50℃，烟气体积变小，而且烟气进过前级的脱硫、除尘、脱硝处理后，烟气成分相对稳定，很容易保证烟气  终达标排放。

4 结论

随着国家环保政策的日益趋紧，行业环保标准日益严格，火力发电行业现有的常规除尘技术已经很难满足  新的环保标准。

针对常规火力发电厂，我们提出在石灰石-石膏湿法脱硫之后烟囱之前增加湿式静电除尘器，以满足烟尘达标排放的要求。