引言

隨著社會(huì)的發(fā)展,國(guó)家對(duì)大氣排放的管控越來(lái)越嚴(yán)格,各地相繼修訂了大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)限值。面對(duì)新排放標(biāo)準(zhǔn),許多企業(yè)面臨除塵設(shè)備性能不穩(wěn)定、排放不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題,急需升級(jí)改造現(xiàn)有除塵器或選用新型高效除塵器。

目前,冶金、廠(chǎng)礦、電力等企業(yè)對(duì)除塵器的選用存在以下特點(diǎn):高溫區(qū)域選用電除塵器,例如燒結(jié)機(jī)整粒除塵、機(jī)尾除塵、高爐爐后除塵等多采用電除塵器,其他區(qū)域多選用布袋除塵器。但新限值標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后,電除塵器排放很難達(dá)標(biāo),因此選用新型的電袋復(fù)合式除塵器和對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改善是有必要且行之有效的方法。

1除塵原理

1.1電除塵器的除塵原理

電除塵器是通過(guò)高壓整流變壓器獲得直流高壓電源,然后在箱體內(nèi)部的陽(yáng)極板和陰極線(xiàn)(電暈極)間施加高壓直流電,在陽(yáng)極板和陰極線(xiàn)之間產(chǎn)生高壓電場(chǎng),使得陰極線(xiàn)附近產(chǎn)生電暈放電,形成大量的正、負(fù)離子和電子。煙氣進(jìn)入電除塵器后,大顆粒粉塵在重力、均流板作用下自然沉降落入灰斗,其余煙氣穿過(guò)均流板、進(jìn)入電場(chǎng),粉塵吸附離子或電子而帶電,然后在電場(chǎng)力的作用下,帶電粉塵向異性電極移動(dòng)、粘附,并向極板、極線(xiàn)釋放電荷。當(dāng)陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)上粘附的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí),振打裝置振打極板、極線(xiàn),使粉塵脫落、進(jìn)入灰斗,完成粉塵的凈化和收集。

1.2布袋除塵器的原理

布袋除塵器中,含塵氣體從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體后,氣流速度迅速下降,大顆粒粉塵在導(dǎo)流板、重力的作用下直接落入灰斗:其余較細(xì)塵粒隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入中間箱體,粉塵積附在濾袋外表面,在濾袋及表面塵餅的篩濾作用下[1],過(guò)濾后的氣體透過(guò)濾袋進(jìn)入上箱體,由出風(fēng)口排出。而粉塵被濾袋篩濾、阻留,在濾袋表面不斷積累、壓實(shí),進(jìn)出口壓差也隨之變大,當(dāng)除塵器阻力達(dá)到噴吹設(shè)定值時(shí),控制系統(tǒng)發(fā)出清灰指令,壓縮空氣在脈沖閥的控制下噴吹袋內(nèi),使濾袋產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動(dòng),于是灰塵落入灰斗。

2除塵效率影響因素分析

2.1電除塵器除塵效率及影響因素分析

電除塵器是利用高壓強(qiáng)電場(chǎng)使含塵氣體電離、粉塵荷電,然后粉塵在電場(chǎng)力的作用下粘附在極板、極線(xiàn)上,通過(guò)振打裝置振打極板、極線(xiàn)清灰,最終粉塵落入灰倉(cāng)被收集起來(lái)。電除塵器可以處理高溫、高濃度、大流量甚至腐蝕性煙氣,壓力損失及阻力小,而且處理的粉塵幾乎不受粒徑的影響,即使對(duì)小于1um的粉塵仍有很高的除塵效率。在電除塵器的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),粉塵比電阻是影響電除塵器除塵效率和排放濃度的一個(gè)非常重要的因素。粉塵比電阻是衡量粉塵導(dǎo)電性能的一個(gè)指標(biāo),其數(shù)值上等于單位面積的粉塵在單位厚度時(shí)的電阻值。最適于電除塵器工作的比電阻為106~l011Q·cm,在這個(gè)數(shù)值范圍以外,電除塵器的性能將下降。

粉塵比電阻對(duì)粉塵的粘附性有很大影響,高比電阻會(huì)導(dǎo)致粉塵粘附性增大,這樣會(huì)導(dǎo)致需要提高除塵器的振打強(qiáng)度以清除電極上的粉塵層,這也將造成正常情況下二次飛揚(yáng)加大,最終降低除塵器的除塵效率。而粉塵比電阻太低,容易出現(xiàn)粉塵荷電不足,在氣流作用下無(wú)法吸附在極板、極線(xiàn)上,最后被氣流帶出電場(chǎng)除塵區(qū)域,進(jìn)入除塵器出口,影響除塵效果。

電除塵器應(yīng)用范圍廣,還可用于高溫?zé)煔庵卫?但對(duì)于冶煉、廠(chǎng)礦、電力等企業(yè)來(lái)說(shuō),由于粉塵中含有氧化鈣、氧化鉀、氧化鎂等成分,即堿性物料含量大,粉塵比電阻處于較高范圍,除塵效率受到較大影響,排放很難達(dá)到新的限值標(biāo)準(zhǔn)。例如燒結(jié)廠(chǎng)的燒結(jié)粉塵,其比電阻與其堿度(Cao/sio2)有關(guān),當(dāng)燒結(jié)礦的堿度為0.5時(shí),除塵效率為95%,而堿度提高到1.3時(shí),除塵效率則降至85%[2]。

2.2布袋除塵器除塵效率及影響因素分析

布袋除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,除塵效率高,運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)方便,被廣泛用于治理非高溫?fù)P塵環(huán)境,回收粉狀物料。影響布袋除塵效果的主要因素是過(guò)濾風(fēng)速和濾袋。過(guò)濾風(fēng)速越低,布袋對(duì)粉塵的凈化效果越好,但要得到較低的過(guò)濾風(fēng)速,需要加大箱體尺寸、增加過(guò)濾面積等,將引起設(shè)備造價(jià)上升。而濾袋用來(lái)阻留粉塵,是粉塵凈化、過(guò)濾的核心材料,其性能和質(zhì)量直接影響除塵器的排放指標(biāo)、壽命、造價(jià)等。在選擇濾袋時(shí)要針對(duì)工況的煙氣特性、粉塵特性和運(yùn)行環(huán)境選用合適的布袋材質(zhì),提高粉塵的凈化效果,保證布袋除塵器性能。

布袋除塵器除塵效率雖高,但布袋耐溫差,不宜超過(guò)300℃,而高溫布袋價(jià)格昂貴,維護(hù)費(fèi)用高。布袋除塵器除塵效率與過(guò)濾風(fēng)速、布袋材質(zhì)密切相關(guān),為單純追求排放指標(biāo),選用較低的過(guò)濾風(fēng)速或好材質(zhì)的布袋,又會(huì)引起造價(jià)、投資及維護(hù)費(fèi)用增加。布袋除塵對(duì)于高溫、高腐蝕、強(qiáng)氣流、潮濕環(huán)境等場(chǎng)所應(yīng)用具有一定的局限性。

3電袋復(fù)合式除塵器

為解決復(fù)雜工況下的粉塵污染問(wèn)題,使生產(chǎn)環(huán)境滿(mǎn)足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求,電袋復(fù)合式除塵器應(yīng)運(yùn)而生。這種除塵器通過(guò)電除塵與布袋除塵有機(jī)結(jié)合、揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短,充分發(fā)揮了電除塵和布袋除塵各自的優(yōu)勢(shì),展現(xiàn)出其獨(dú)特的性能:高效除塵,應(yīng)用范圍廣,對(duì)復(fù)雜工況適應(yīng)性強(qiáng),投資、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低。

3.1電袋復(fù)合式除塵器的原理

電袋復(fù)合式除塵器是將電除塵器與布袋除塵器在箱體結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)連接、組合,把兩者的除塵機(jī)理有機(jī)結(jié)合、融為一體,粉塵通過(guò)電場(chǎng)、布袋的兩次凈化,然后排入大氣。一般采用嵌入式和串聯(lián)式兩種方式實(shí)現(xiàn)電除塵和布袋除塵的結(jié)合。

嵌入式結(jié)構(gòu)是整個(gè)除塵器的電場(chǎng)和布袋交叉布置,實(shí)現(xiàn)粉塵的凈化、過(guò)濾,排入大氣,但適用性差,維護(hù)困難且費(fèi)用較高。

串聯(lián)式結(jié)構(gòu)是整個(gè)除塵器分為前、后兩部分,前段是電場(chǎng)除塵,后段是布袋除塵。高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入電場(chǎng)進(jìn)行初級(jí)除塵和降溫,使粉塵濃度下降,其余粉塵荷電進(jìn)入布袋區(qū)域進(jìn)行凈化、過(guò)濾,粉塵比電阻不利于電場(chǎng)凈化的粉塵也進(jìn)入該區(qū)域進(jìn)行凈化、過(guò)濾,最后粉塵匯集到灰斗,凈化的空氣排入煙囪。

3.2電袋復(fù)合式除塵器的除塵效率及優(yōu)點(diǎn)

從除塵機(jī)理和實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看,粉塵比電阻不合適的灰塵進(jìn)入布袋過(guò)濾、凈化,新型電袋復(fù)合除塵器不僅消除了因粉塵比電阻問(wèn)題引起的電除塵效率下降的缺點(diǎn),而且荷電粉塵易粘附在布袋上形成二次過(guò)濾層,提高了布袋過(guò)濾、凈化的效率。而且經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的重力沉降、初級(jí)凈化、冷卻,進(jìn)入布袋區(qū)的煙塵工況條件有所改善,此區(qū)域的粉塵顆粒、濃度、溫度、風(fēng)速都變小,更利于布袋過(guò)濾,使除塵效率更穩(wěn)定高效,布袋使用壽命延長(zhǎng),也降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和投資。

電袋復(fù)合式除塵器實(shí)際上強(qiáng)化了電場(chǎng)和布袋除塵的作用,達(dá)到了單一的電除塵器或布袋除塵器不能達(dá)到的除塵效果:

(1)因?yàn)殡妶?chǎng)除塵作用,細(xì)微塵粒可以有效捕集,即使PM2.5的微粒也能有效收集,彌補(bǔ)了布袋除塵的不足。

(2)消除了粉塵比電阻對(duì)電場(chǎng)除塵的不利影響,適用性廣,尤其是對(duì)工業(yè)爐窯粉塵的凈化。

(3)改善了進(jìn)入布袋除塵區(qū)域的煙塵工況,且荷電粉塵利于粉塵凝聚,布袋表面容易形成二次過(guò)濾層、保護(hù)層,提高了布袋過(guò)濾、凈化的效果,使除塵器運(yùn)行穩(wěn)定高效,延長(zhǎng)了布袋壽命,降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,且投資較少。

(4)可實(shí)現(xiàn)高氣布比下的超高收塵效率,即適當(dāng)提高布袋的過(guò)濾風(fēng)速、減少過(guò)濾面積,從而降低造價(jià)、節(jié)約費(fèi)用。電除塵器比收塵面積降低,袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速可達(dá)3.0m0min,除塵效率更高,達(dá)99.99%。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述,電袋復(fù)合式除塵器集電除塵與布袋除塵的優(yōu)點(diǎn)于一身,適用于冶煉、廠(chǎng)礦、電力等企業(yè)粉塵、煙氣環(huán)境的治理,更加高效、節(jié)能、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)。