摘要：指出了為達(dá)到最新的大氣污染物超低排放的標(biāo)準(zhǔn)，目前鍋爐改造主要采用管束式除塵除霧或濕式電除塵兩種除塵技術(shù)。通過分析討論和比較這兩種技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和不足之處，以期為相關(guān)的鍋爐房超低排放中的除塵系統(tǒng)的改造提供參考方案。


關(guān)鍵詞：管束式；除塵器；除塵技術(shù)

1引言

隨著大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，勝利油田燃煤鍋爐原有配套的環(huán)保設(shè)施已不能滿足最新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，接下來的改造中必須采取新的工藝方法降低污染物排放水平。現(xiàn)在，應(yīng)用最廣泛的超低排放技術(shù)為管束式除塵除霧器技術(shù)和濕式電除塵器技術(shù)，兩種技術(shù)方案都可以滿足煙塵排放濃度小于5mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)。要合理選擇燃煤鍋爐超低排放除塵方案，需要對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析。

2管束式除塵除霧器

2.1管束式除塵除霧器的除塵機(jī)理

管束式除塵除霧器是除霧除塵設(shè)備，應(yīng)用于濕法脫硫塔飽和凈煙氣攜帶的霧滴和塵的脫除凈化。

管束式除塵除霧器是主要依賴于吸收塔上部低溫飽和凈煙氣中含有大量細(xì)小霧滴的特點(diǎn)，利用大量細(xì)小霧滴高速運(yùn)動(dòng)條件下增加粉煤灰顆粒與霧滴碰撞的機(jī)率，霧滴與粉煤灰顆粒凝聚從而實(shí)現(xiàn)對(duì)此部分極微小粉煤灰塵和霧滴的捕悉脫除。

管束式除塵除霧器的工作原理可簡單表述為通過粉煤灰顆粒、霧滴的凝聚、捕悉和湮滅的3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在煙氣高速旋流、劇烈混合、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。

凝聚是指大量的細(xì)小液滴與顆粒在高速運(yùn)動(dòng)條件下碰撞機(jī)率大幅增加，易于凝聚、聚集成為大顆粒，從而實(shí)現(xiàn)從氣相的分離。

捕悉是指細(xì)小的液體顆粒跟隨氣體與分離器中的持液層充分接觸后，被液體捕悉實(shí)現(xiàn)分離；除塵器筒壁面的液膜會(huì)捕悉接觸到其表面的細(xì)小液滴，尤其是在增速器和分離器葉片的表面的過厚液膜，會(huì)在高速氣流的作用下發(fā)生“散水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，在葉片上部形成了大液滴組成的液滴層，穿過液滴層的細(xì)小液滴被捕悉，大液滴變大后跌落回葉片表面，重新變成大液滴，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)小霧滴的捕悉。

湮滅是指細(xì)小的液體顆粒被拋灑至分離器的表面時(shí)，形成附著液膜從煙氣中脫離出來；經(jīng)過加速器加速后的氣流高速旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)，氣流中的細(xì)小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離，向筒體表面方向運(yùn)動(dòng)。而高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液膜層。

從氣體分離的細(xì)小霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉，實(shí)現(xiàn)細(xì)小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。湮滅過程中顆粒物與旋轉(zhuǎn)的液膜層相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較少，液膜層又有效的避免了細(xì)小霧滴和顆粒物直接撞擊筒壁形成更細(xì)小的二次霧滴或顆粒物。

2.2管束式除塵除霧器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

管束式除塵除霧器是一種具有凝聚、捕悉、湮滅作用的裝置，它由管束筒體和多級(jí)增速器、分離器、匯流環(huán)及導(dǎo)流環(huán)組成。

根據(jù)不同的煙氣及除塵效果要求，可選擇不同的增速器、分離器、匯流環(huán)進(jìn)行多級(jí)組合。首先，流經(jīng)一級(jí)分離器將煙氣中的較大霧滴和顆粒物進(jìn)行脫除，然后經(jīng)過增速器增速后進(jìn)入二級(jí)分離器，脫除粒徑更為細(xì)小的霧滴和顆粒物。

同時(shí)利用匯流環(huán)控制各級(jí)內(nèi)筒壁的液膜厚度，以確保高速條件下不產(chǎn)生更細(xì)小的二次霧滴。為保證除塵效果，裝置內(nèi)設(shè)置了多級(jí)增速器、分離器、匯流環(huán)，強(qiáng)化了氣流運(yùn)動(dòng)，延長了氣體停留時(shí)間，提高了除塵器對(duì)粉塵顆粒的分離效果。最后的氣流排出口設(shè)置導(dǎo)流環(huán)，防止氣流的二次夾帶。

2.3管束除塵器的除塵效果保證措施

管束除塵器的除塵效果保證有以下幾種措施。

（1）延長管束筒體的高度，保證氣體在管束內(nèi)的停留時(shí)間，確保脫除的效率。

（2）選取更高效率的增速器和分離器，提高對(duì)極小粒徑的霧滴和顆粒物的脫除效率。

（3）選擇更為合理的導(dǎo)流環(huán)，最大程度的避免高速氣流引起的二次夾帶問題。

2.4管束式除塵除霧器模組在吸收塔的安裝和運(yùn)行

（1）管束式除塵除霧器采用模塊化設(shè)計(jì)，其布置在噴淋層上部即原除霧器的位置，可完全代替常規(guī)除霧器的使用功能，且除霧除塵效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前常用的屋脊式除霧器。

（2）對(duì)于新建脫硫機(jī)組，僅需設(shè)置一層與屋脊式除霧器強(qiáng)度相當(dāng)?shù)闹瘟?，直接將管束式除塵除霧器模組安裝在梁上即可完成安裝。對(duì)于改造脫硫機(jī)組，僅需拆除原有除霧器層，保留最底層除霧器大梁即可完成改造工作量，管束式除霧器的安裝在原有梁上即可。原有上層除霧器梁可根據(jù)實(shí)際布置情況確定是否需要拆除。

（3）管束式除塵除霧器內(nèi)無復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)，無結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，其沖洗水的沖洗頻率、沖洗水量和沖洗水電動(dòng)閥門數(shù)量均要少于常規(guī)的屋脊式除霧器。

（4）管束式除塵除霧器無動(dòng)設(shè)備，無電氣設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)簡單。

3濕式電除塵器

濕式靜電除塵器簡稱WESP，是一種高效而經(jīng)濟(jì)的除塵設(shè)備，主要用于高效率且連續(xù)的去除煙氣中細(xì)微顆粒粉塵，一般作為除塵系統(tǒng)的末級(jí)設(shè)備，可有效去除濕法脫硫無法收集的塵、酸霧、水滴、PM2.5等有害物質(zhì)，而且達(dá)到了5mg/Nm3超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。近年有多個(gè)濕式電除塵器項(xiàng)目投產(chǎn)，是凈化煙氣粉塵的較實(shí)用設(shè)備。

濕式電除塵器的工作原理是利用電場荷力，將煙氣中的粉塵和液滴吸附到陰陽極表面，并用水噴淋進(jìn)行清洗。濕式電除塵器用水噴淋時(shí)，在陰陽極表面形成水膜，使陰陽極表面吸附的粉塵和液滴隨水膜向下流入灰斗中，并最終排出，凈化后的超凈煙氣通過煙囪排入大氣。因?yàn)闆]有振打極板產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵，濕式電除塵器可以達(dá)到很低的排放濃度。

濕式電除塵器能有效去除煙氣中的氨、銨鹽、SO3酸霧、PM2.5、細(xì)小液滴、汞等重金屬，去除率可達(dá)90%以上，使出口煙氣處于酸霧幾乎被全部去除的比較“干”的狀態(tài)，有效地降低了SO3酸霧冷凝對(duì)煙囪造成的腐蝕速度，并且大大降低了煙氣的渾濁度，并具有SO2聯(lián)合脫除的效果。對(duì)于2.5～5μm的顆粒物具有近100%的脫除率；對(duì)PM2.5具有98.2%脫除率，PM0.1～PM1顆粒物具有88.7%～93.9%脫除率，詳見圖1顆粒物分級(jí)脫除效率曲線。


由于排放煙氣中冷凝水霧的降低和SO3濃度的降低，可使煙氣酸露點(diǎn)提高，煙囪壁面酸的沉降減少，大大降低腐蝕。

目前濕式電除塵器主要有3大技術(shù)體系，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)勝利油田供熱鍋爐的特點(diǎn)，選取目前在國內(nèi)外電力行業(yè)中市場占有率最高的導(dǎo)電玻璃鋼濕式電除塵器作比較。

導(dǎo)電玻璃鋼濕法電除塵器的技術(shù)特點(diǎn)：導(dǎo)電玻璃鋼濕式電除塵器（以下簡稱濕電除塵器）是專門為脫硫尾氣處理研制的，現(xiàn)在濕電除塵器在化工、冶金、電廠等行業(yè)應(yīng)用成熟，但其處理的氣量一般較小。

現(xiàn)多采用采用蜂窩式導(dǎo)電玻璃鋼管束和改良高效的鉛銻合金或2205雙相不銹鋼芒刺電暈極線，具有導(dǎo)電性能好、除塵效率高、耐腐蝕性能良好、強(qiáng)度好、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，能滿足絕大多數(shù)鍋爐使用要求。

濕法電除塵器在正常使用操作情況下故障率非常低的，當(dāng)然日常的養(yǎng)護(hù)也是很重要的，要隨時(shí)觀測二次電壓和電流的數(shù)值，如果在短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)并呈下降趨勢(shì)，則說明極線或陽極管內(nèi)部受污染了，應(yīng)及時(shí)沖洗。

4濕式電除塵器與超凈脫硫技術(shù)的對(duì)比

為保證煙氣出口粉塵排放濃度達(dá)到5mg/Nm3以下的標(biāo)準(zhǔn)，不論是管束式除塵除霧器方案或濕式電除塵器方案，都需要脫硫塔煙氣入口的塵濃度不能超過30mg/Nm3。因此這兩種方案都需要按照煙氣協(xié)同治理的理念，采用合理有效除塵技術(shù)控制前端塵的排放濃度，包括前端脫硫前布袋除塵或者靜電除塵技術(shù)，也包括脫硫塔內(nèi)的托盤、噴嘴、導(dǎo)流板等一系列裝置。兩種方案的主要區(qū)別在對(duì)脫硫塔高效除霧器或濕式電除塵器的選擇上。

管束式除塵除霧器與濕式電除塵器對(duì)比如表1所示。


從上述比較可以看出，濕式電除塵器相對(duì)管束式除塵除霧器技術(shù)：

（1）設(shè)備投資高，濕式電除塵器需要進(jìn)行陽極管、陰極線、高壓電源等一系列配件，投資成本大，運(yùn)行電耗高。

（2）系統(tǒng)復(fù)雜，需要有維持高壓電場的電控設(shè)備，對(duì)于濕式電除塵器中的金屬極板類，還需要增加專用的廢水處理系統(tǒng)，更增加了設(shè)備投資成本及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

（3）場地要求高，濕式電除塵器一般單獨(dú)布置，占用場地面積大，有些方案在脫硫塔頂部布置，但對(duì)脫硫塔強(qiáng)度和后部煙道布置的要求較高，而管束式除塵除霧技術(shù)僅稍增加脫硫塔高度即可，對(duì)于改造項(xiàng)目有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（4）管束式除塵除霧技術(shù)雖然有多個(gè)項(xiàng)目通過環(huán)保驗(yàn)收，也有較成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但結(jié)合勝利油田現(xiàn)有的供熱鍋爐房來說，鍋爐房運(yùn)行過程中，負(fù)荷變化極大，對(duì)于管束式除塵除霧器來說可能存在運(yùn)行不穩(wěn)定的情況。

（5）濕式電除塵器對(duì)于細(xì)微顆粒除塵效果更好，而且對(duì)于煙氣中的SO3、煙囪常見的石膏雨及重金屬微顆粒也有很高的脫除率，煙氣的凈化程度要高于管束式除塵除霧技術(shù)。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，濕式電除塵器對(duì)細(xì)微顆粒和重金屬處理的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出。

5結(jié)論

濕式電除塵器和管束式除塵除霧器技術(shù)是目前燃煤鍋爐除塵系統(tǒng)為達(dá)到超凈排放而采用的兩種技術(shù)，遵循煙氣協(xié)同治理理念，配合布袋除塵或靜電除塵、強(qiáng)化噴淋等技術(shù)手段，兩種方案對(duì)于超細(xì)粉塵、SO3、石膏液滴均有很高的脫除效率，可以滿足污染物的超低排放要求。

管束式除塵除霧器技術(shù)節(jié)約投資、系統(tǒng)簡單可靠、施工及維護(hù)方便、場地要求較低，因此在鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定的狀態(tài)前提下，場地、工期或資金緊張的工程中具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)；濕式除塵器對(duì)煙氣的凈化程度高，尤其對(duì)于超細(xì)粉塵、重金屬和SO3酸霧等污染物有很強(qiáng)的捕集能力，而且適應(yīng)能力強(qiáng)，場地限制較少的工程中可以滿足更高的污染物排放要求。

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