我國一次能源以煤為主,大量煤炭燃燒對生態環境造成嚴重危害,并影響到資源與環境的可持續發展。據統計,目前 粉煤灰的年排放量己達1.5億t,雖然現有除塵裝置的除塵效率可高達以上,但電除塵器對于 飛灰的捕獲率較低,約有1%的飛灰進入大氣。這部分飛灰以粒徑小于2.5μm為主,表面富集微量重金屬元素和污染物,對人體健康和生態環境危害很大。隨著環保標準的提高,目前,袋式除塵器以其對細顆粒的高脫除性能等優點而了越來越廣泛的應用。
一、袋式除塵現狀
世界上的工業發達 的火電廠在20世紀50年代以使用電除塵器為主,從20世紀70年代開始將布袋除塵器應用于火電廠煙氣凈化,迄今己基本走完用布袋除塵器取代和改造高壓靜電除塵器和其他除塵器的歷程。一方面是由于 對環境保護的要求愈來愈嚴,不但提高了煙塵的排放標準,而且加強了對排放硫氧化物的控制。許多發電廠為了符合限制排硫的標準,使用了低硫煤,其結果是減少了硫的排放,但同時提高了煙塵的比電阻,因此降低了電除塵器的效率。袋式除塵器不受煙塵比電阻的影響,而且去除亞微米級顆粒物的能力比電除塵器還好。另一方面由于傳統的高壓靜電除塵器對 顆粒及其前驅體的控制效果較差,而且在高溫運行過程中,還會導致前驅體合成新的強毒性物質(如二惡英等)。而布袋除塵器在除塵的同時,具有脫硫及去除其它氣體的作用,因此, 、日本、德國、加拿大、澳大利亞等 紛紛將燃煤電廠靜電除塵改為布袋除塵,以達到 加嚴格的控制目標。針對大型燃煤鍋爐電站煙氣粉塵凈化,己經形成比較成熟的布袋除塵工藝路線和 保護措施。
目前 布袋除塵技術的發展,主要包括濾料性能的改進、對煙氣的處理以及對氣體的協同脫除等方面。濾料作為布袋除塵的核心,目前 上的產品,例如Lyton(萊登)、Nomex.P84等濾料,都可以滿足燃煤煙氣溫度高、含有酸性腐蝕性氣體的要求。由于常規濾料粉塵積累在濾料中,阻力大,使用壽命短, GORE利用膨化聚四乙烯,出薄膜復合濾料,實現了表面過濾。 近, 俄亥俄大學出薄膜靜電濾塵器,利用碳、硅和相似的纖維材料織成1~3mm厚的薄膜,地脫除細微顆粒和重金屬物質。但由于該類材料價格昂貴,其工程應用受到限制。
對工業煙氣的處理,通常采用煙氣調質、煙道噴粉等工藝。盡管布袋除塵工藝,對煙氣中氧化硫、重金屬及污染物等具有 的脫除效果,但僅靠濾料表面粉塵的吸附與脫除效果,效率較低,不能滿足環保標準。要實現對煙氣中多種前驅體物質的協同脫除, 在原有布袋除塵工藝的基礎上進行改進。近年來,一般采用在袋式除塵器前段注入反應吸收劑和反應助劑,將袋式除塵器作為反應裝置,來達到脫除氣體的目的。例如日本的脫硫除塵一體化袋式除塵器和袋式脫硝除塵器等。鑒于 環保局于1997年制定出大氣中PM2.5的環境標準, 有關機構近年來也加大了對燃煤排放微細顆粒控制技術的,例如 研制出電一袋結合的布袋除塵技術,可以將煙氣出口粉塵濃度控制在每立方米幾毫克以下。目前,在此基礎上,與前段注入反應劑相結合,以袋式除塵為基礎的多種污染物協同脫除技術。
二、國內袋式除塵發展與現狀
在20世紀70年代,我國發電廠的鍋爐多半采用文丘里水膜除塵器,到目前為止,大多采用了電除塵器。20世紀80年代初,北京市勞動保護所曾在10t的煤粉鍋爐上應用了脈沖袋式除塵器,積累了不少實踐經驗,但由于當時國內只有Nomex濾料,這種濾料不耐水,影響了使用壽命。在“七五”期間,鑒于袋式除塵器的優良性能,被 環保局列入“七五”攻關項目,并在蘇州熱電廠進行了多種濾料使用性能的比較試驗。這項為我國的鍋爐應用袋式除塵器積累了寶貴的經驗。近10年來,袋式除塵器發展很快,尤其是大型袋式除塵器的出現,新的濾料和新的脈沖閥的,改進了袋式除塵器的 性,不僅比電除塵器的除塵,而且受粉塵特性和煙氣成分的影響也很小。
我國袋式除塵器的技術發展主要體現在以下幾方面:
1、袋式除塵器結構形式的改進
袋式除塵器從小型單室結構發展到多室結構,過濾面積從幾平方米發展到幾萬平方米,規格越來越大,并且采用濾袋架整體安裝的單元組合形式,了多種結構緊湊輕巧的袋式除塵技術。
2、清灰系統的技術進步
清灰系統是袋式除塵器的消化器官,袋式除塵器的運行效果在很大程度上取決于清灰機構及其控制系統。
(1)采用 標準設計了高、低壓脈沖閥系列產品,使脈沖閥的噴吹壓力由0.5~0.7MPa降低到0.15~0.25MPa。
(2)對脈沖噴吹類袋式除塵器,在原高壓小孔脈沖的基礎上了大型低壓長袋脈沖技術。
(3)控制系統程式由時序發展到定阻力式,由開環控制發展到閉環控制控制儀的檔次由繼電器邏輯程控器發展到單板機、單片機,可編程控制器(PLC),多功能電腦控制儀控制系統的功能從兩地控制( 自動,現場手動)、狀態顯示、故障報警,到分室檢漏、數據處理、打印報表。
3、輔助清灰技術的與應用
(1)預涂層技術
當采用袋式除塵器過濾細顆粒性煙塵時,為了防止煙塵鉆入濾袋內壁堵塞孔隙或在表面板結糊袋,在除塵器投運前先投入干燥滑爽的或對粘性具有吸附作用的礦物塵對濾袋進行預涂層處理,藉以改變煙塵的粘附性,形成多孔粉塵層,提高過濾效率,降低過濾阻力。在燃煤鍋爐啟動和低負荷穩燃時需要燃油,為了避免油煙使濾袋堵灰,在袋式除塵器投用前,對老濾袋不清灰,保持 的灰塵。對新濾袋也應進行預噴涂。
(2)預荷電技術
在袋式除塵器煙氣入口處設置預荷電裝置,使粉塵荷電。荷電后的微粒塵可以凝聚成較大粒子,井在濾袋表面形成結構疏松的粉塵層。試驗表明:經預荷電的袋式除塵器,過濾效率可提高一個數量級,而過濾阻力明顯降低,有利于提高過濾速度,延長濾袋使用壽命。
(3)聲波助清灰技術
Fuller公司 先將此技術應用于袋式除塵器,作為輔助清灰措施。在袋式除塵器內安裝聲喇叭,使用0.25~0.5MPa壓縮空氣,產生31.5~1000Hz,120~150dB聲波,與袋壁形成共振,使表面粉塵層結構松散清灰時易于脫落。我國于20世紀80年代末引進Fuller公司的聲波助清灰技術。“七五”期間先后在宣化水泥廠700t/d分解窯窯尾袋收塵器、鄭州 砂輪廠剛玉電爐排煙系統除塵器進行生產性應用試驗,取得了 的效果。
(4)濾料和濾袋的技術進步
濾袋是袋式除塵器的核心部件。濾料的品種和質量、濾袋的結構和縫制水平是衡量袋式除塵器技術水準的一個重要因素。我國的濾料工業近10年來取得了較大進發了針刺氈及機織布兩大系列產品,在表面處理技術方面,也有很大的進展。20世紀90年代初,我國出覆膜濾料,推動了我國布袋除塵技術的發展。
三、袋式除塵技術應用于燃煤鍋爐的優勢
目前袋式除塵技術和設備己成熟,的袋式除塵器和普通老式的相比,無論是濾袋材料、除塵器的結構,還是清灰的技術等各方面都做了很大的改進,提高了其實用性,具有廣闊的應用前景。
在 粉塵的捕集和適應燃煤電廠粉塵排放特性方面,布袋除塵器與電除塵器比較,具有明顯的優勢:
(1)袋式除塵器對捕集細粒塵 ,因此除塵效率比電除塵器 高,一般可達以上,排放煙塵濃度<50mg/m3,甚至可達10mg/m3以下。而對低硫煤和灰份高的煤,電除塵器要達到這么低的濃度就有 難度,或要增加較多的投資。
(2)布袋除塵器在處理高含塵濃度的煙氣時仍具有很高的除塵效率。
(3)隨著環境保護標準對燃煤鍋爐SO2排放要求越來越嚴格,采用石灰石進行爐內脫硫的循環流化床鍋爐的使用將會日益普遍。采用向爐膛或煙道中加入脫硫劑的各種干法或半干法脫硫措施以降低SO2的排放都會增加煙氣中的粉塵濃度。與電除塵器相比,袋式除塵器是 經濟的除塵技術。
(4)袋式除塵器不受煙氣成分、含塵濃度、顆粒分散度、比電阻等粉塵性質的影響,鍋爐負荷的變化、煙氣量的波動對袋式除塵器的影響也很小。
(5)在捕集粉塵的同時,采取輔助措施還可以地脫除 顆粒PM2.5和重金屬As、Se、Hg等其它有毒、氣體,具有協同脫除效應。
(6)袋式除塵器結構比較簡單,操作維護方便,主要的清灰過程均可由程序控制自動完成,從而降低運行和維護成本。
(7)袋式除塵器在運行過程中不會產生附帶的二次污染。
(8)袋式除塵器的投資和運行費總計低于電除塵器。
四、袋式除塵技術的應用前景
我國的火電廠燃煤大型鍋爐除塵,是 除塵設備的巨大市場,我國燃煤電廠從20世紀70年代末80年代初開始引進靜電除塵器,并逐步在 范圍推廣。目前電除塵技術己經廣泛應用,其除塵效率較高,運行、維護簡單,但其除塵效率受多種因素影響,如供電電源及其控制系統、煙氣溫度、煙氣流速、煙氣成分及灰的特性、化學成分,含硫量等,與日益嚴格的環保要求相比,顯然仍存在著較大的差距。
我國幅員遼闊,煤種復雜,各燃煤電廠的鍋爐運行條件也差別很大,采用電除塵器無法適應各種工況的煙氣除塵,不了煙塵達標排放,從而給袋式除塵器提供了一個巨大的市場。
我國袋式除塵器用于燃煤電廠煙氣除塵尾氣控制方面還剛剛起步,而在發達 火電廠大型燃煤鍋爐除塵、脫硫中,袋式除塵器占有相當大的份額。在澳大利亞,電廠燃煤鍋爐電除塵器都逐步改成了袋式除塵器。隨著環保法規的日益嚴格,電廠燃煤鍋爐排放濃度標準的提高,袋式除塵器在國內電廠燃煤鍋爐除塵、脫硫市場上,將占有一席之地。我國有60萬臺燃煤工業鍋爐和采暖鍋爐,如果排放濃度標準提高到50mg/Nm3,那么袋式除塵器就大有用武之地。垃圾焚燒爐尾氣除塵凈化、性質的煙氣以及高溫過程產生的氣體(多為大氣PM2.5的前驅體)的脫除等工作在我國剛起步。這三個方面的煙氣除塵、凈化和鋼鐵、水泥、冶金等各種工業爐窯的高溫除塵的袋式除塵技術是今后發展的和方向,在我國具有 廣闊的發展和應用市場。
環保總局要求到2005年塵(煙塵及工業粉塵)的排放量比2000年減少10%,削減塵500萬t,由此而形成的除塵市場是廣闊的。隨著環境保護要求的日趨嚴格,袋式除塵器在技術上的不斷突破,我國鍋爐應用袋式除塵器的前景是光明的。