我國是煤炭消費大國,每年消耗原煤約21.5億t,約70%被燃煤電廠使用。我國能源結構決定了以煤炭為主的火力發電格局。煤炭燃燒會產生大量的粉塵顆粒,其中細微粉塵PM2.5會引起心肺呼吸道,同時也會引起灰霆天氣,導致大氣能見度下降。
環保部于2011年發布了GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》,規定火力發電鍋爐煙塵排放濃度限值為30mg/m3,地區限值為20mg/m3;2012年發布GB3095-2012《環境空氣質量標準》,將PM2.5寫入國標,并納入各省市的強制監測范疇;2013年國務院發布《大氣污染防治行動計劃》,明確了具體任務,提出了十條具體措施。隨著各文件的出臺,燃煤鍋爐除塵面臨著很大的壓力和挑戰,僅靠對現有除塵器的常規改造,很難滿足新的煙塵排放標準。特別對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規模和使用數量龐大,電除塵技術毫不遜色于發達。布袋除塵器的技術核心在于濾料,隨著材料科技的不斷進步,袋式除塵技術廣泛應用。電袋復合除塵技術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,近幾年已在多家電廠成功應用。
1、靜電除塵技術
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,所產生的強電場使氣體電離、粉塵荷電,帶有正、負離子的粉塵顆粒分別向電暈和收塵運動而沉積在板上,使積灰通過振打裝置落進灰斗。
由于靜電除塵器基于荷電收塵機理,靜電除塵器對飛灰性質(成分、粒徑、密度、比電阻、勁附性等)敏感,特別對高比電阻粉塵、細微煙塵捕集困難,運行工況變化對除塵效率也有較大影響。另外其不能捕集氣體,對制造、安裝和操作水平要求較高。
對現有靜電除塵器提效改造技術有三種可行方向:改進靜電除塵器(包括靜電除塵器擴容、采用電除塵及多種的集成)、電袋復合除塵技術、濕式電除塵技術。
2、袋式除塵技術
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、擴散、攔截和靜電效應等作用結果。布袋過濾捕集粉塵是利用濾料進行表面過濾和內部深層過濾。清灰是指當濾袋表面的粉塵積聚達到阻力設定值時,清灰機構將濾袋表面煙塵,使布袋除塵器保持過濾與清灰連續工作。
袋式除塵器大缺點是受濾袋材料的限制,在高溫、高濕度、高腐蝕性氣體環境中,除塵時適應性較差。運行阻力較大,平均運行阻力在1500Pa左右,有的袋式除塵器運行不久阻力便超過2500Pa。另外,濾袋易破損、脫落,舊袋難以回收利用。
美國環保署的環境技術認證(ETV)項目對ePTFE覆膜濾料做過的性能檢測發現濾料覆膜可程的地控制PM2.5和氣體,此項目對袋式除塵技術的發展有較好的引導作用。改進袋式除塵器可從三個方面進一步:濾料覆膜,濾料的改進創新,舊袋的回收利用。
3、電袋復合除塵技術
電袋復合式除塵器的工作過程是,含塵煙氣進入除塵器后,70%~80%的煙塵在電場內荷電被收集下來,剩余20%~30%的細煙塵被濾袋過濾收集。電袋復合式除塵器兼容了靜電除塵器和袋式除塵器的優點,較好的彌補了兩者的不足,除塵機理合理。
電袋復合式除塵器主要有臭氧腐蝕、運行阻力較高、投資大、占地面積大等缺點,濾袋壽命短及換袋成本高仍是其重要問題。
電袋復合式除塵器的改進有三個方面:優化靜電除塵單元和袋式除塵單元的長時間協同作用以及相對結構布置,靜電除塵單元產生的臭氧,濾料的。