電袋復合除塵器與脈沖布袋除塵器技術經濟比較

環保部和質監總局聯合發布了新修訂的GB/T 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》，2012 －01 －01 起實施，其中煙塵的排放質量濃度由原來的50 mg/m 3 變為 30 mg/m 3 。隨著我國環保力度的加大，新建和技改項目采用效率高、排放濃度低、適應性強的除塵設備已成為發展趨勢，目前電廠燃煤機組中多采用電場靜電除塵器，排放標準達不到新的環保要求，因此技術改造不可避免。電袋復合除塵器和低壓長袋脈沖除塵器作為尾部煙氣凈化設備，因其除塵效率高，受鍋爐燃燒工況和粉塵特性影響小，運行穩定等在技改中得到廣泛應用。


一、兩種除塵器工作原理介紹
1)電袋復合式除塵器
爐尾煙氣先通過電除塵區后再緩慢進入后級布袋除塵區，一般前置 1 ～2 個電場，后級采用脈沖或反吹風式布袋除塵器(以下提到的電袋復合除塵
器布袋區域均以臥式反吹風布袋除塵器為例) ，前級靜電電場能預收煙氣中 50% ～ 80% 的粉塵量，剩下煙塵由后級布袋除塵進行深度去除，布袋除塵區捕集的粉塵量僅為入口的 1/4。濾袋粉塵負荷量大大降低，清灰周期得以大幅延長;除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，可以長期保持穩定、可靠地運行，排放質量濃度低于30 mg/m 3 。

2)脈沖布袋除塵器
脈沖布袋除塵器由箱體、灰斗和脈沖清灰系統等部分組成。當含塵氣體從進風口進入灰斗后，由于箱體內截面積比煙道內大，加之氣流方向改變，一部分較粗粉塵顆粒由于慣性作用直接落下，起到_的預除塵作用。進入灰斗的氣流向上進入箱體，當通過濾袋時，粉塵被阻留在濾袋外表面。凈化后的氣體進入濾袋上部的靜氣室匯集到出風口經煙囪排入大氣。清灰過程開啟脈沖閥用壓縮空氣進行脈沖噴吹清灰，利用壓縮空氣將粉塵從濾袋上剝離。

二、性能比較

1)結構形式
與脈沖布袋除塵器相比，電袋復合除塵器多了1 ～2 級電場進行靜電除塵，但增加的靜電除塵并不能對等減小布袋除塵器的規模，因為布袋數量主要取決于煙氣流量和過濾風速，并不取決于含塵濃度。雖然可選用_高過濾風速減少過濾面積，由于布袋的過濾風速基本取決于材料本身，而與入口濃度關系不大，所以布袋數量減少有限。

2)清灰機理
脈沖布袋除塵器的除塵效率受濾料材質和濾料表面粉塵層特性影響。新濾袋直接使用時除塵效率較低，經過一段時間使用后，濾袋上附著的粉塵達到 2 ～3 g/m 2 時，除塵效率能_過 90%，粉塵達到150 g/m 2 時，除塵效率可_過99%。脈沖清灰后，大部分粉塵從濾袋上剝離，但還會殘留一些。殘留的粉塵量會達到動態平衡，除塵效率一般大于 99%，甚至_過 99. 9%。正常狀態下，脈沖布袋除塵器對粉塵中 ＜ 1 μm 粉塵的除塵效率通常大于 90%。因為濾袋表面附著的粉塵層增厚，增加了對細粉塵的過濾效率，同時也增加了部分阻力，過于稀薄的粉塵層會降低收集微細粉塵和重金屬的效率。在電袋復合除塵器中，前置電場除去 80%的粉塵，經過電場后的荷電粉塵進入布袋除塵區域。由于荷電粉塵互相排斥，形成的粉塵層較疏松，使 2. 5 μm 及以下的微細粉塵容易進入濾料內層，阻塞濾料內層孔隙，增大阻力，且不能通過脈沖噴吹剝離，縮短濾袋壽命，同時部分微細粉塵穿過濾袋造成_標排放。延長濾袋使用壽命的方法是預涂灰，這種方法在電廠中也較常用。但預涂灰勞動強度大，對周邊環境有_的污染，并不適用于工業用戶。另外，布袋除塵器在高過濾風速下，如濾袋表面無_厚度的粉塵層，微細粉塵很易穿過濾料的孔隙，這是在動態過程中，電袋復合除塵器難以捕集微細粉塵的主要原因。一般電袋復合除塵器所選用的扁袋除塵器是單列雙層重疊的扁袋結構形式，濾袋之間間隙較小，清灰后上層濾袋剝離的粉塵易落到下層濾袋表面造成二次污染，影響清灰效率 。

3)技術特點
反吹風布袋除塵器利用高壓風機作為氣源，其過濾、反吹狀態的轉換，均通過三通閥的翻板動作實現。所以三通閥的質量直接影響除塵器的漏風率、清灰強度等使用參數。三通閥的翻板動作依靠推桿電機動作，其行程存在_的慣性延遲，所以在控制中會設置_的調整時間，靠慣性使閥板到位。但三通閥的加工精度、潤滑程度、使用時間、使用環境等均會引起慣性運動變化，實際使用中，閥板穩定運動很難控制。所以反吹風除塵器采用的三通閥，漏風率都比較大，系統密封不嚴密。不需反吹時，風機受負壓作用，風管向里進風，反吹時，由于漏風，有一部分壓力損失，反吹強度不足，清灰能力弱。理論上橫插式扁袋除塵器一大特點是可側面換袋，操作環境好，節省換袋空間，但實際使用中效果并不理想。扁袋除塵器花板上安裝孔很窄，由于除塵器內部濾袋為水平布置，濾袋上積聚的粉塵使扁袋下部成鼓形，_出孔的寬度，換袋時濾袋抽出_困難，時常與花板碰撞，導致濾袋上的粉塵落到出風管內和操作平臺上，造成二次污染。脈沖布袋除塵器無機械傳動結構，箱體上控制閥板和噴吹的氣動閥均為開關量控制，不存在行程誤差的問題，因使用脈沖噴吹，清灰強度大、效果好，較少產生糊袋現象。

4)使用壽命
電袋復合除塵器通過設置前級電場，粉塵量可被吸附 40%～80%，進入后級布袋區含塵濃度降低，對布袋的物理磨損比脈沖除塵器小。布袋使用壽命主要由材料本身的抗化學磨損和物理磨損的特性決定，電袋復合除塵的靜電除塵作用能減少布袋的物理磨損，但在布袋材料本身能接受的物理磨損范圍內，濾袋壽命主要取決于化學磨損。在目前的工況下，排煙溫度一般設定 120 ～150 ℃，從經濟性考慮，一般采用 PPS 濾袋或玻纖濾袋。而前級電除塵器電場產生臭氧使煙氣中的 NO，SO 2 生成 NO 2 ，SO 3 。NO 2 ，SO 3 等含量增加，PPS 濾袋受到高濃度煙氣氧化成分如 NO 2 和 H 2 SO 4 氣溶膠影響必然產生硝化與硫酸磺化，引起下游的濾袋強度下降導致破損，特別是 SO 3 提高了酸露點溫度，低負荷運行時，煙氣有可能在酸露點溫度以下運行，加速濾袋酸腐蝕。東北大學某科研小組也證實了電袋復合除塵器前級電場放電產生的臭氧可加速 PPS 濾料氧化的觀點。電廠一般解決方法是在運行時調低電除塵器區的運行電壓、電流(或火花頻率次數)，但調低上述參數會造成電除塵區的粉塵捕集效率降低 ，增加后級布袋除塵區的粉塵濃度，而反吹風式布袋除塵器屬于弱清灰，要求含塵濃度低，一般為 5 g/m 3 以內，濃度過高時會因清灰強度不足而造成糊袋，增加設備運行阻力。對于 PPS 布袋而言，電袋復合除塵器與脈沖布袋除塵器濾袋破損的原因有很大不同。前者一般是大量濾袋同時出現破損，強度全面下降，濾料失效，主要是由于受到氧化等化學損傷;后者一般是部分濾袋破損，且強度未發生全面下降，濾料并未失效，可通過在線檢修繼續使用。若采用玻纖材質濾袋，雖可在_程度上避免氧化的問題，但玻纖濾袋要求過濾風速低，增加了占地面積和投資成本。要解決上述問題，可在后級布袋除塵部分采用 PTFE 材質濾袋，既可抗氧化，又可提高過濾風速，但 PTFE 材質濾袋價格較高，會增加使用成本。

5)布袋除塵器發展歷史
自 1881 年德國一工廠的機械振打清灰布袋除塵器獲得_授權并開始商業化生產以來，布袋除塵器的發展已有 100 多年歷史。中國在 20 世紀
50 年代從蘇聯引進首臺機械振打加反吹風布袋除塵器。1957 年，T． V． Reinaner 發明脈沖噴吹布袋除塵器，除塵器內部無運動部件，被認為是布袋除塵器的一次技術革命。但在 20 世紀 90 年代前，因存在脈沖閥壽命短，濾料透氣性低等問題，脈沖布袋除塵器一直未得到廣泛普及。反吹風除塵器以其處理煙氣量大、維護方便等優點在有色金屬、鋁電解、鋼鐵工業、水泥工業、電力工業等行業中得到廣泛應用。但反吹風除塵器存在過濾風速低，在粉塵濃度高或粉塵潮濕的情況下易糊濾袋，凈化效率低等問題。隨著脈沖閥使用壽命可靠性的提高及濾料的發展，目前大型布袋除塵器已由反吹風為主導轉為以長袋脈沖布袋除塵器為首要選擇 。對于一般的小型工業鍋爐而言，可采用行吹式和氣箱式脈沖除塵器，200000 m 3 /h 風量以上可采用低壓長袋脈沖除塵器降低占地面積和單位鋼耗。

三、經濟性比較





四、結 論
1)電廠燃煤機組普遍采用的 4 個電場靜電除塵器排放達不到新國標要求，技術改造勢在必行，原電除塵器可改為電袋復合除塵器或脈沖布袋除塵器，可根據業主要求選定。
2)電除塵器改造成電袋復合除塵器，可保留原來 1 ～2 個電場，后級改為布袋除塵器，可充分利用現有設備，改動較小，改造費用低，可達標排放，但電袋復合除塵器一般不用于新建燃煤機組的建設。目前燃煤機組普遍采用低壓長袋脈沖除塵器作為煙氣除塵設備。
3)運行費用方面，由于布袋除塵器初始阻力較大，導致引風機功率大，因此電耗比電袋復合除塵器高，但維護費用要低的多，脈沖布袋除塵器的主
要維護費用為_換濾袋和脈沖閥膜片。以 75 t/h鍋爐尾部除塵為例，采用脈沖布袋除塵器一個檢修期(3 a)比采用電袋復合除塵器節省運行維護費用約 20 萬元。
綜上所述，電袋復合除塵器在電廠改造項目中應用較多，對于改造項目，原電除塵器中的 4 個電場可保留前 1 ～2 個，降低改造費用，但在新建項目應用中，特別是7 ～42 MW 中小型工業鍋爐應用中，與脈沖布袋除塵器相比，其過濾風速要求較低，需要增加靜電部分的運行維護人員和費用，整體運行費用較高，操作較復雜。新建電廠項目和中小型工業鍋爐煙氣除塵宜選擇脈沖布袋除塵器。