颗粒污染物控制技术演示文稿

颗粒污染物控制技术演示文稿第一页，共三十八页。优选颗粒污染物控制技术第二页，共三十八页。一.目前国内主要除尘器现状二.电袋复合式除尘技术第三页，共三十八页。一.目前国内主要除尘器现状

随着经济的快速发展，人民生活水平的日益提高，国家对大气质量控制要求越来越严，同时也对除尘设备的性能及可靠性提出了更高的要求。为了贯彻可持续发展方针，使污染得到有效控制，2003年国家出台了新的排放标准，提高了烟尘、SO２排放标准要求。该标准规定自2004年1月1日起新上火电项目其烟尘排放浓度应控制在50mg/m3以下，一些城市和企业要求低于30mg/m3。电除尘器是目前使用最广泛的除尘设备，占90%以上，但是由于目前燃煤电厂煤种及粉尘特性的变化使电除尘器不能保持较高的除尘效率，达不到国家及地方的排放标准，因此其应用和发展正面临前所未有的危机。其他形式的除尘装置，主要为布袋除尘器，由于我国对布袋除尘器的研究还不够，国产滤料耐温性、耐腐蚀性差，使用寿命短，滤袋需周期性更换，进口滤料因其价格较高而增加设备的运行维护费用。因此目前，布袋除尘在我国从资金和运行维护上还很难被大家所接受。第四页，共三十八页。

1.电除尘器优缺点分析（1）优点：收尘效率高；烟气阻力小，总的能耗低；适用范围广；可处理大容量烟气；捕集到的粉尘干燥；维护保养简单。（2）缺点：①静电除尘器对超细颗粒(如PM2.5)捕集能力有限。主要是因为超细粒子难以荷电、电极振打产生二次扬尘更容易使已捕集的细微粒子逸出。②静电除尘器的除尘效率受诸多因素(如烟温、烟气流速、飞灰特性、含硫量等)影响，波动较大，对静电除尘器的稳定、高效运行造成很大的影响。③国家加强对二氧化硫排放的控制，烟气中二氧化硫的浓度减少使烟尘中比电阻升高，造成静电除尘器的反电晕增强，除尘效率降低。

第五页，共三十八页。2.袋除尘器优缺点分析：（1）优点：①袋除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99%，甚至可达99.%以上。②袋式除尘器可以捕集多种干式粉尘，特别是高比电阻粉尘。③含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋除尘器效率和阻力影响不大。④袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求。除尘器的处理气量可从1～１０６m3/h。⑤袋除尘器也可做成小型的，安装在散尘设备上或散尘设备附近，也可安装在车上做成移动式袋式过滤器，这种小巧、灵活和袋除尘器特别适用于分散尘源的除尘。⑥袋式除尘器运行性能稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作维护简单。第六页，共三十八页。（2）缺点：同样袋除尘器也存在一定的局限，除运行阻力大等问题外，还有如滤袋使用寿命问题(糊袋、烧袋、漏袋和腐蚀磨损都影响滤袋使用寿命)，如何使滤袋使用寿命尽可能的长，减少袋的更换次数，减少日常的维护费用是当前研究的一个热点领域。只要在袋除尘设计阶段根据待处理的烟气性质，选用适当的滤料是可以避免糊袋和烧袋的(对于有些大型的袋除尘器增加了一些如旁路烟道、紧急增温降温辅助设施等以提高其运行的安全系数)，但由于附着在袋上的尘饼必须清除才可以让袋过滤再生．因此滤袋的清灰必不可少，清灰越彻底越好，有利于除尘器稳定连续运行。一方面清灰彻底让滤袋发生激振，另一方面过滤时风速和粉尘颗粒对滤袋的琢磨，这两方面对滤袋的使用寿命就起主要影响。如何尽可能减少清灰次数和大颗粒粉尘对滤袋表面的琢磨成为延长滤袋使用寿命的关键。第七页，共三十八页。二.电袋复合式除尘技术1.电袋复合式除尘技术的介绍2.电袋复合式除尘技术的类型3.电袋复合式除尘技术的工作原理4.电袋复合式除尘技术的技术特点5.电袋复合式除尘技术的应用前景第八页，共三十八页。1.电袋复合式除尘技术的介绍

静电除尘器和布袋除尘器都是工业上普遍使用的高效除尘器。但在一些特殊的场合，如大流量、较高温度、电晕特性差的气流、高比电阻粉尘、超细粉尘等,单独使用电除尘器或布袋除尘器,其经济性都是很差的。为解决这一难题,近年来国外出现了一种将静电除尘器与布袋除尘器结合在一起新型除尘技术，即静电布袋混合式除尘技术。有研究表明，不带电的粉尘沉积在滤袋表面为密实平整结构，而预荷电的粉尘沉积在滤袋表面呈现松散的凹凸不平结构，这种松散结构有利于降低气流的通过阻力。第九页，共三十八页。

根据国外的相关资料介绍：美国是国际上较早开始电袋复合除尘器研究的国家，并已在一些发电厂应用。最具代表性的就是美国ELEX司的混合式除尘器和美国GORE公司的混合式除尘器。第十页，共三十八页。ELEX公司的混合除尘器由2个单元组成,前1单元是完整的电除尘器,后1单元是完整的布袋除尘器。大量粉尘经过电除尘器后,剩余带静电的粉尘进入布袋除尘区,最后除尽。第十一页，共三十八页。

GORE公司的混合除尘器,电除尘器和布袋除尘器处于同一单元中,90%的粉尘在电场中被除去,10%的带静电粉尘通过多孔板阳极进入布袋与阳极板构成的收尘区域,从而得以除尽。第十二页，共三十八页。

国内对电袋复合式除尘器技术的研究与开发在上世纪九十年代基本处于空白状态，仅有少数研究院所对荷电后的粉尘影响布袋捕集效率的关系做过一些实验研究。国内第一台电袋复合式除尘器于2002年推出，并在水泥厂成功投入工业运行。2004年，这种新型除尘器应用于电站锅炉除尘改造工程，创造了电力行业的应用实例，使这一技术的实践领域不断拓宽。第十三页，共三十八页。2.电袋复合式除尘技术的结构类型(1)“静电-布袋”并列式这种方式是将1排袋滤器和1组电极相间排列,实现了电除尘与袋式除尘机理的有机融合,其形式如图1所示。它既适用于新建的设备,也适用于老电除尘器的改造。第十四页，共三十八页。图1”静电-布袋”并列式第十五页，共三十八页。第十六页，共三十八页。(2)“静电布袋”串联式(前电后带式)

这种形式的联合除尘方式,前级收尘为电除尘,后级为袋式除尘(如图2)。这种除尘器特别适用于已投产不达标,场地受到限制的电除尘器的改造,一般情况是保留原除尘器的前级电场,将后级电场改为袋式除尘。由于不增加原电除尘器的宽度、高度,改造的工作量小,施工周期短,投资可低于单独采用袋式除尘器或电除尘器的费用,同时排放质量浓度可长期稳定保持在50mg/m3以下,性能优越。第十七页，共三十八页。图2”静电-布袋”串列式第十八页，共三十八页。第十九页，共三十八页。(3)预荷电+布袋(静电增强型)

含尘气流先通过预荷电区,在高压电场中,粉尘充分荷电并凝并成较大的粒子,然后由袋式除尘器收集。还有的在袋式除尘器内设置电场,可加与荷电尘粒极性相同的电场,也可加与荷电尘粒极性相反的电场。极性相同时,电场力与流场力相反,尘粒不断透过纤维层,效率很高,同时由于排斥作用,沉积于滤袋表面的粉尘层较疏松,过滤阻力减小,使清灰变得更容易一些。第二十页，共三十八页。(4)电袋一体化式此种形式又称嵌入式电袋复合除尘器．嵌入式电袋复合除尘器是对每个除尘单元，在电除尘中嵌入滤袋结构，电除尘电极与滤袋交错排列。嵌入式电袋复合除尘技术的主要技术特点和原理与串联式电袋复合除尘技术相似。这种电袋除尘在国外已有成功应用．总除尘效率在99.993％～99.997％范围。尽管电袋一体化式结构更紧凑，气体经过的路径短而本体阻力小等诸多方面性能均优于串联式电袋复合除尘技术．但也存在选择适当的电场参数以解决电极放电对滤袋的影响、滤袋更换、电极与滤袋嵌入结构布置等问题。第二十一页，共三十八页。图3电袋一体化1.含尘气体入口2.净气出口3.净气室4.除尘室5.储灰斗6.导流板7.内外圆收尘极板8.电晕线9.覆膜折皱式滤袋第二十二页，共三十八页。3.电袋复合式除尘技术的工作原理3.1静电除尘和过滤除尘机理

(1)静电除尘机理:

含尘气体高速进入除尘器时，由于断面扩大，风速减小，较大的粉尘颗粒在惯性及重力作用下首先沉积下来。在侧进风的迎风面没置导流板，一方面起减阻作用，另一方面由于惯性作用刘粉尘有一定的收集作用。空气在一般情况下被认为是绝缘体，但空气中也有极少量的电子、离子存在。当把含尘气体置于非匀强高压静电场(由线、板或线、管等组成的电场)中时，在线上施以负高压(如40kV以)，高压线周围2～3mm内空气中的电子在电场力作用下被加速到具有极高的能量(可达6keV以上)，它碰到其它空气分子时就会轰击出新的电子来，新、旧电子在高压电场中继续被加速⋯第二十三页，共三十八页。一时间大量电子、离子像雪崩一样产生(即“电子雪崩”)，使空气由绝缘状态变为微弱导电状态这种现象称为空气电离，此时在放电极上出现电晕放电。电晕放电产生的大量电子、离子通过碰撞、扩散等作用使含尘气流中的粉尘荷电，荷电的粉尘在电场中趋向异性电极运动，大部分沉积在极板上，从气流中分离出来。由于该装置采用环行电场，在电场外侧粉尘颗粒所受的离心力与电场力一致，从而提高粉尘颗粒在电场中所受的合力。粉尘颗粒所受的离心力大小与其运动的轨道半径r和角速度存在如下关系：第二十四页，共三十八页。

电场风速要求低于1．5m／s甚至更小，气体在电场中停留时间为2-10s，就该装置来说电场风速设计低于1m／s，粉尘在电场中最大平均停留时间为5s，离心力相对于静电力非常小，可以不予考虑。第二十五页，共三十八页。(2)滤袋除尘机理在滤袋除尘中有深层过滤和表面过滤之分。深层过滤首先要形成过滤粉尘初层，即所谓的“尘饼”，尽管其过滤初始阻力较小，但其存在清灰再生困难，随着清灰的次数增多，其清灰再生后阻力增加，因而其清灰次数相应增多，将加速滤袋的磨损，最终导致其不能用。而采用表面覆膜的滤袋，尽管其初始阻力较大，但不存在形成粉尘初层的问题；由于覆膜滤料表面光滑易清灰，因此再生清灰容易、再生清灰后阻力恒定，有利于采用定时清灰。分析可知，粉尘在电场中充分荷电，除去粗尘，剩下荷电不充分但可在电场中被极化进入滤袋除尘，而覆膜滤袋对微细粉尘有很高的除尘效率。分析可知，粉尘在电场中充分荷电，除去粗尘，剩下荷电不充分但可在电场中被极化进入滤袋除尘，而覆膜滤袋对微细粉尘有很高的除尘效率。

第二十六页，共三十八页。3.2荷电粉尘及温度对滤袋过滤特性的影响

在袋过滤采用外滤负压式时，滤袋清洁气体侧由于压强小，分子的平均自由程大，分子间距较大；滤袋含尘气体侧由于气体通过滤袋的截面减小，分子速度呈梯度增加(由远离滤袋外侧向滤袋中心表面靠近)；根据流体力学原理，气体的流动应满足伯努利方程，气体流动的压头减小，速头应增加，所以分子速度呈梯度增加。而粉尘粒子由于惯性，其速度很难与气体分子达到同步，使含尘浓度分布均匀的气体变为由外到内含尘浓度呈梯度增加的不均匀气体。粉尘浓度的增加有利于微细粉尘的凝聚(由于微细粉尘的比表面积很大)，使得粉尘颗粒增大成为可能，有利于滤袋的过滤以增强其过滤特性。第二十七页，共三十八页。

同时粉尘粒子在电场中得以荷电或极化，根据电荷的基本性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，在浓度递增的情况下，增加了粉尘相互接触的几率，从而增加了粉尘粒子搭接增粗的效果。如在电场中粉尘粒子荷为同种电荷，由于同种电荷相互排斥而产生的库仑力与空气对粉尘的粘性动力相当使粒子减速，粉尘浓度增加得多，更有利于接触凝聚。第二十八页，共三十八页。考虑温度对其的影响，温度升高，分子平均自由程增加，但气体分子平均动能增加，宏观上表现为气体粘度增加，粉尘粒子所受粘性动力增加，粉尘所荷电荷作用减弱，从而导致滤袋过滤特性降低，除尘器运行阻力增大。可以从物理模型上得以说明，见图2。第二十九页，共三十八页。

最初在圆形滤袋表面上附着一层带电粉尘(一般带负电)，因此在滤袋的周围空间产生了非均匀电场，使其具有轴对称特点，当粉尘颗粒在滤袋表面累积到一定程度，由其产生的电场对向滤袋表面趋近的带电粉尘库仑力将足够大，这时粉尘颗粒所受粘性动力几乎与库仑力相当，作用力方向相反，可以认为粉尘颗粒处于受力平衡状态。在标准状态下，气体中的粉尘颗粒所受力为粘性动力、库仑力：第三十页，共三十八页。若F2=F1,即这时可认为颗粒已处于受力平衡状态。对于确定的过滤速度和粉尘颗粒来说，温度升高，增大，r。减小，从而导致粉尘颗粒之间接触相对变得紧密，不利于气体通过，导致滤袋过滤特性降低。第三十一页，共三十八页。4.电袋复合式除尘技术的技术特点电袋复合除尘器作为静电除尘器和布袋除尘器的有机结合．充分发挥了两种除尘器各自的优势。同常规静电除尘器、布袋除尘器相比，电袋复合除尘器具有以下优点：第三十二页，共三十八页。（1）机理科学，技术先进可靠常规静电除尘器除去烟气中80％～90％的粉尘通常只需要一级电场即可实现。其它的几个电场用来除去剩下的10％～20％的粉尘。由于静电除尘器每个电场要有独立的电源和控制装置，这样不仅造成占地面积大，控制系统复杂，还引起初投资和运行费用高的问题。复合除尘器充分利用了静电除尘器的这一特性，又发挥了布袋除尘器性能稳定、除尘效率高的特点。同时，静电布袋除尘器利用静电除尘、布袋除尘两种现有的成熟除尘技术，技术可靠性高，研发相对容易。（2）压降小，滤袋寿命长同布袋除尘器相比，电袋复合除尘器的布袋单元负荷低，压力损失小，因而可以选择较长的清灰周期和较低的喷吹压力，延长了滤袋的寿命。第三十三页，共三十八页。（3）除尘效率不受粉尘特性影晌，效率稳定，适应性强常规电除尘器的除尘效率受煤种、锅炉负荷和工况、粉尘比电阻等诸多因素的影响，造成稳定性差甚至不能正常工作。复合除尘器能发挥布袋单元对煤种适应范围广泛、受锅炉负荷变化及烟气量波动影响小、不受粉尘比电阻的影响等特性，使整体除尘效率稳定可靠。（4）结构紧凑，占地面积小与布袋除尘器相比，静电单元除去了大部分的粉尘，大幅降低了滤袋负荷，因而可以选择较高的过滤风速，所需滤袋数量少，结构紧凑，占地面积减少。同时，可以选择较大的滤袋间距，解决了脉冲布袋除尘器因滤袋较密而在清灰时引起二次扬尘和再收集问题。第三十四页，共三十八页。（5）除尘效率高，对微细粉尘分级除尘效率高电袋复合除尘的除尘效率能达99.9%以上，能实现出口粉尘排放浓度低于30mg/m3，从运行的电袋复合除尘器来看，粉尘排放浓度可以低于10mg／m3

；粉尘荷电后，静电力作用增强，对细微粒子的捕集效率也有所增强。（6）除尘费用低在初投资上，静电除尘单元只设一级电场，可以避免静电除尘器高昂的设备费和土建费：布袋除尘单元中，所需滤袋少，滤袋以及相应设施的费用也大大减少。在运行费用上，阻力小，能耗低，滤袋更换周期增长，总的运行费用比同容量的静电除尘器和布袋除尘器都低。第三十五页，共三十八页。

由分析可知，静电布袋复合除尘器技术优势明显，经济性突出。从我国燃煤电厂除尘现状来看，该技术非常具有开发的必要性。然而，静电布袋复合除尘器也存在需要解决的问题，包括：（1）静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式，结合间烟气分配的均匀性问题。大型静电除尘器通常采用卧式，但在布袋除尘单元，烟气要求从下向上流动，而气流的均匀性既影响静电除尘单元的除尘效率，又影响布袋除尘单元中布袋的寿命。