煙塵是造成大氣汙染的主要因素之壹,減少大氣汙染的根本措施是減少有害物質向大氣中的排放。目前,我國處理煙塵等顆粒汙染物的主要設備是袋式除塵器和靜電除塵器。在選擇除塵設備時,應充分考慮其經濟性、可靠性、適用性和社會性。在選擇除塵技術時,應考慮利用當地條件、現場條件、燃煤特性、排放標準和要達到的除塵效率。鑒於當前國家對環保的要求、袋式除塵器與靜電除塵器的性能差異以及在各行各業的實際應用,本文對兩種除塵器在實際應用中的基本特性進行了簡單客觀的比較。
2原則比較
(1)袋式過濾器
袋狀過濾元件(即過濾袋)由不同的多孔過濾材料制成。含塵氣體通過濾袋時,塵粒由於慣性被攔截,細小塵粒(粒徑1μm以下)由於擴散(布朗運動)不斷改變運動方向,增加了塵粒接觸濾袋的機會。當塵粒與濾袋碰撞時,粘附力和靜電作用使塵粒在濾袋表面堆積形成濾餅(或濾床),通過篩分可以捕捉更細小的塵粒。如果除塵器的過濾方式是內過濾,塵粒會滯留在濾袋的內表面,潔凈的氣體會通過濾袋纖維之間的縫隙逃逸到袋外;如果吸塵器的過濾模式是外部過濾,則為。當塵粒堆積到壹定程度時,借助重力通過氣動或機械的方法將塵粒從濾袋中去除,粉塵被收集並運走。
(2)靜電除塵器
高壓直流電被施加到靜電除塵器的正極和負極,從而在兩極之間保持足以電離氣體的電場。當含塵氣體通過高壓電場時,塵粒帶電(壹般帶負電),在電場力的作用下,帶電的塵粒向極性相反的集塵電極(正極)運動並沈積在集塵電極上,使塵粒與含塵氣體分離,然後粉塵落入靜電除塵器下部的收集鬥中收集輸送。
3除塵效率的比較
袋式除塵器的除塵效率高於靜電除塵器,對人體有嚴重影響的重金屬顆粒和亞微米粉塵顆粒的收集更有效。壹般除塵效率可達99.99%以上,排放的煙塵濃度可穩定低於50mg/Nm3,甚至低於10mg/Nm3,幾乎實現零排放。
從目前國內電力行業燃煤鍋爐的應用情況來看,袋式除塵器處理後的煙塵排放濃度可以保證在30mg/Nm3以下。例如,呼和浩特發電廠的兩臺200MW機組采用袋式除塵器進行煙氣凈化。從CEMS系統長期自動監測結果和權威檢測機構人工采樣檢測結果來看,排放濃度低於27mg/Nm3。
袋式除塵器的高效過濾機理決定了其不受燃煤理化性質變化的影響,具有穩定的除塵效率。鑒於目前國家的排放標準和排放費用的收取方式,袋式除塵器帶來的經濟效益是顯而易見的。
雖然靜電除塵器的除塵效率可以達到99.9%以上,但由於控制和維護技術要求高以及靜電除塵器對粉塵的敏感性,其除塵效率不穩定,但總體上也能滿足排放要求。隨著國家環保標準的進壹步提高,越來越多的電廠燃用低硫煤(或高效脫硫後),電除塵器將越來越難以達標排放。
4鍋爐系統變化對除塵器影響的比較
燃煤電廠的煤種相對穩定,但也會遇到煤種或煤質的變化;鍋爐系統是壹個會經常變化和調整的系統,所以鍋爐產生的煙氣的理化性質、煙氣濃度、溫度等參數也會發生變化。這些變化也會引起集塵器的不同變化。系統的幾個主要變化對不同除塵器的影響如下:
(1)送、引風機風量不變,但鍋爐出口煙氣濃度變化。
對於袋式除塵器:煙氣濃度的變化只會引起袋式除塵器濾袋負荷的變化,從而導致清灰頻率的變化(自動調節)。含塵濃度高的濾袋上積塵速度快,對應的清灰頻率高,清灰頻率低,不會引起排放濃度的變化。
對於靜電除塵器:煙塵濃度的變化會直接影響粉塵的荷電,所以會直接影響靜電除塵器的除塵效率,最終體現在排放濃度的變化上。通常隨著煙塵濃度的增加,除塵效率提高,排放濃度也會相應增加;粉塵濃度降低,除塵效率降低,排放濃度也會相應降低。
(2)鍋爐煙塵量不變,送、引風機風量變化。
對於袋式除塵器:風量的變化會直接引起過濾風速的變化,從而引起設備阻力的變化,但對除塵效率影響不大。風量增大,設備阻力增大,引風機出力增大;反之,引風機出力降低。
對於電除塵器:風量的變化對設備影響不大,但電除塵器的除塵效率會隨著風量的變化而發生明顯的變化。風量增大,電除塵器電場風速增大,粉塵在電場中的停留時間縮短。電場中的風擾動雖然會增強帶電粉塵的有效驅動速度,但不足以彌補粉塵在電場中停留時間的縮短和二次粉塵的加劇所帶來的負面影響,所以除塵效率會非常明顯。反之,除塵效率會提高,但提高幅度不大。
(3)溫度的變化
對於袋式除塵器:煙氣溫度過低會發生結露,可能造成“粘袋”和殼體腐蝕;如果煙氣溫度過高,超過濾料的允許溫度,就會造成“燒袋”,損壞濾袋。但如果溫度變化在濾料的溫度範圍內,則不會影響除塵效率。造成不良後果的溫度是極端溫度(事故/異常狀態),因此袋式除塵器必須配備有效的保護措施來控制極端溫度。
對於靜電除塵器:煙氣溫度過低,冷凝會造成殼體腐蝕或高壓爬電,但有利於提高除塵效率;煙氣溫度的升高會引起粉塵比電阻的增加,不利於除塵。因此,煙氣溫度會直接影響除塵效率,且影響明顯。
(4)煙氣(或燃煤)物理化學成分的變化
對於袋式除塵器:煙氣的物理化學成分對袋式除塵器的除塵效率沒有影響。但如果煙氣中含有對所有過濾材料都有腐蝕性的成分,會直接影響過濾材料的使用壽命。
對於靜電除塵器:煙氣的理化成分會直接引起粉塵比電阻的變化,從而影響除塵效率,影響很大。最直接的影響就是煙氣中硫氧化物的含量。通常,硫氧化物含量越高,粉塵的比電阻越低,越容易收集粉塵,除塵效率越高;反之,除塵效率越低。此外,化學成分的變化(如矽、鋁、鉀、鈉等。)也會引起除塵效率的明顯變化。
(5)空氣分布
對於袋式除塵器,除塵效率與氣流分布沒有直接關系,即氣流分布不影響除塵效率。但除塵器內的局部氣流分布應盡可能均勻,偏差不能太大,否則會因局部負荷不均勻或射流磨損而造成局部布袋破裂,影響除塵器濾袋的正常使用壽命。
對於靜電除塵器:靜電除塵器對電場中的氣流分布非常敏感,直接影響除塵效率。在電除塵器的性能評價中,氣流分布的均方根指數通常是評價電除塵器質量的重要指標之壹。
5經營與管理的比較
(1)運營管理
袋式除塵器:運行穩定,控制簡單,無高壓設備,安全性好,影響除塵效率的幹擾因素少,排放穩定。由於濾袋是袋式除塵器的核心部件,且相對易碎易損,設備管理要求嚴格。
對於靜電除塵器:運行中對除塵效率的幹擾因素較多,放電不穩定;控制相對復雜,對高壓設備的安全防護要求高。因為電除塵器都是鋼結構,不容易損壞。與布袋除塵器相比,設備管理要求不是很嚴格。
(2)停止和啟動
袋式除塵器:方便,但長時間停運需要保護濾袋。
對於靜電除塵器:方便,可以隨時停機。
(3)維修和保養
對於袋式除塵器:可實現不停機維護,即在線維護。
對於靜電除塵器:檢修時壹定要停機。
6設備投資比較
(1)對於常規的煙氣和粉塵條件(主要指適用於靜電除塵器的煙氣),兩種除塵器的排放濃度要滿足目前較低的環保要求(如120mg/m3),袋式除塵器的初投資比靜電除塵器高20% ~ 35%。
(2)對於低硫、高比電阻粉塵和高SiO2 _ 2、al2o 3粉塵,兩種除塵器應滿足目前較低的環保要求(如1.20mg/m3),靜電除塵器和袋式除塵器初投資相當或靜電除塵器投資較高。
對於典型煤種的鍋爐,如準格爾煤田、渤海灣煤田,電除塵器的投資要高於布袋除塵器。
(3)正常情況下,要達到相同的除塵效率或相同的排放濃度,靜電除塵器的投資通常高於袋式除塵器。以呼和浩特電廠200MW機組為例,同等條件下,在保證排放濃度達標的前提下:
袋式除塵器:每臺機組除塵器投資小於2000萬元;確保排放濃度低於50mg/m3。
靜電除塵器:按電場4,比集塵面積為1.30 m2/m3·s,達標排放濃度為1.20mg/m3。每臺靜電除塵器需要投資約2500萬元。
7運行和維護成本的比較
(1)運行能耗
袋式除塵器:風機能耗大,清灰能耗小。
對於靜電除塵器:風機耗能少,電場耗能多。
但壹般來說,兩種除塵器的耗電量是相當的。對於靜電除塵器難以收集的粉塵,或者當靜電除塵器的電場超過4個電場時,靜電除塵器的能耗高於布袋除塵器,也就是說此時靜電除塵器的運行成本高於布袋除塵器。如果按照1.20mg/m3的環保標準要求計算,靜電除塵器的電場必須在4以上才能保證達標排放,因此其電耗必須高於袋式除塵器。
(2)維護成本
袋式除塵器的維護費用主要是濾袋的更換費用。由於袋式除塵器的排汙費用遠低於靜電除塵器,如果袋式除塵器使用1.5 ~ 2年,可以抵消壹次更換濾袋的費用。
電除塵器的維護費用主要是集塵電極(陽極板)、陰極絲和振打錘的更換。這個費用高,但是更換間隔時間比較長,6年左右。
(3)經濟效益分析
在實際運行中,袋式除塵器的排放濃度約為靜電除塵器的10%,因此電廠袋式除塵器實際支付的排汙費約為靜電除塵器的1/10。以目前國家征收排汙費的情況來看,采用袋式除塵器後每爐/年少交的排汙費相當可觀,達到百萬元。此外,袋式除塵器的脫硫效率在5%左右,還可以減少電廠二氧化硫的排汙費。
總之,隨著國家環保標準要求的日益嚴格,電除塵器要想達到排放標準,必須采用4級以上電場的除塵器。此時靜電除塵器的初投資已經高於袋式除塵器,4電場以上(或4電場高比積塵面積)靜電除塵器的運行電耗遠高於袋式除塵器。因此,即使靜電除塵器達標排放,其初投資和運行費用也比袋式除塵器高。此外,靜電除塵器的排放濃度始終是袋式除塵器的10倍左右。按照目前新的排汙收費制度,即使排放濃度達標,也要按粉塵排放量收費。因此,在同樣的排放標準下,靜電除塵器需要比袋式除塵器付出更多。因此,從性價比來看,袋式除塵器將成為工業粉塵治理的首選。
8摘要
綜上所述,雖然袋式除塵器和靜電除塵器都可以處理煙塵等顆粒汙染物,但由於原理不同,各有利弊。因此,在選擇吸塵器時,需要根據具體情況和條件,根據用戶的實際需求,選擇合適的吸塵器,才能達到理想的效果。
參考資料:/jswt/n1446.html