静电除尘和袋式除尘在实际工况的适应性

静电除尘和袋式除尘在实际工况的适应性

摘要主要从粉尘比电阻、硫含量、SiO2、Al2O3等方面来说明在一些实际工况中袋式除尘和静电除尘的适应性。

关键词袋除尘、电除尘、比电阻、SO3、SiO2、Al2O3

1 引言

当前，我国能源结构仍以煤为主，污染严重的大型企业和民用燃煤量都很大，燃煤电厂、水泥生产线以及大型钢铁厂是目前环境污染物排放的主要根源。

第四届袋委会工作总结报告指出，袋式除尘器已成为主流除尘设备，工业应用十分广泛。

应用比例明细如下表1所示。目前，燃煤电厂锅炉烟气除尘主要技术有静电除尘、袋式除尘和电袋复合式除尘三种，从表1可以看出，静电除尘在燃煤电厂除尘领域市场份额占比大，然而燃煤电厂锅炉粉尘排放浓度依旧较高，这与静电除尘的现有技术水平及其较易受粉尘成分影响有较大关系。从2012年01月01日开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13323-2001），明确规定了燃煤锅炉烟尘排放限值为30mg/Nm3，重点地区排放限值为20mg/Nm3。袋式除尘器能较轻易的控制粉尘排放浓度在30mg/Nm3以下，甚至更低。需要指出的是，不需要提高太多的成本，只要严格按照有关标准和规范进行设计、生产、安装和运行，袋式除尘器就能实现粉尘的低浓度排放。随着新标准的实施以及国家环保要求的不断提升，对静电除尘提出了更高的要求，而对于袋式除尘既是机遇，也是挑战。

表 1 不同行业袋式除尘器应用比例明细

行业名称钢铁水泥铝有色垃圾焚烧火电厂

袋除尘比例95% 70% 90% 70% 100% 10%

2 静电除尘和袋式除尘概述

静电除尘和袋式除尘在除尘领域的应用均有着悠久的历史，在符合各自条件的实际工况中，都能较好地控制粉尘的达标排放，在实际应用中均获得了良好的应用效果。静电除尘和袋式除尘在实际应用中各有其优缺点，并且在特定的工况下表现出不同的适应性，简单地将静电除尘和袋式除尘性能进行比较，见下表2。

表 2 电除尘与布袋式除尘性能对比表

序号袋式除尘静电除尘

1 轻易控制排放≤30mg/Nm3，甚至更低除尘效率99%（最好99.5%）

2 技术结构简单，运行全部由PLC控制，易于

管理

技术结构复杂，由于机械震打清灰易损坏电

除尘器配件

3 运行时不受粉尘比电阻值影响，可根据实际

工况条件选取合适的滤袋，已有耐高温、防

静电、防油防水、阻燃等滤料

运行时受粉尘比电阻值影响大

4 运行阻力较高，≤1500Pa，不过随着滤料性

能以及清灰方式的改善，运行阻力的影响已

渐渐减小

≤300Pa

5 分成多个分室，检修时可正常运行需停机检修，且结构复杂，检修难度大

从表2可以看出，袋式除尘器在控制粉尘排放浓度、运行控制、故障检修等方面具有静电除尘不具有的优势。需要特别指出的是，袋式除尘器的运行不受粉尘比电阻值的影响，而电除尘器对粉尘比电阻值的适应性具有较高的要求。粉尘比电阻值大致可划分为如下三个范围：

①低比电阻（＜104）：当粉尘比电阻值在此范围时，粉尘容易形成在极板上的跳跃现

象，进而被气流带出除尘器，造成排放浓度增大；

②104＜ρ＜5×1010：当粉尘比电阻值在此范围时，电除尘器可以正常运行；

③高比电阻（5×1010）：当粉尘比电阻值在此范围时，容易形成反电晕现象，降低除

尘效率。

在除尘效率要求较高（如大于99.9%）或针对特殊的煤质（SiO2和Al2O3的质量分数之和大于90%）时，电除尘器不能满足要求，此时可采用布袋除尘器【1】。

煤的含硫量（燃烧时转化为SO3）对除尘器的运行性能影响最大，燃煤中硫量增加，飞灰的比电阻降低，不易发生高比电阻粉尘的反电晕现象，对除尘器运行是有利的【2】。当前，我国燃煤电厂主要以低硫煤为主要原料，这对于降低粉尘的比电阻值是不利的。

综上，煤质的硫含量、SiO2以及Al2O3含量对粉尘比电阻值影响颇大，而比电阻值又会限制静电除尘器的正常运行，这使得静电除尘在实际应用中具有一定的局限性。

3 案例分析

北京某电厂(编号1#）、内蒙古某电厂（编号2#）、黑龙江某电厂（编号3#）、河北某电厂（编号4#）、河南某电厂（编号5#）、广东某电厂（编号6#）的煤质成分情况如下表3所示。

表3 实际工况煤质成分含量

电厂编号

实际工况的煤质成分含量（%）

SiO2+ Al2O3SO3

1# 90.98 0.54

2# 89.70 0.24

3# 85.07 0.24

4# 84.88 1.08

5# 89.96 1.03

6# 88.14 1.18

1#

2#3#4#5#6#

5101520253035404550556065707580859095100煤质中二氧化硅和三氧化二铝含量分析

质量分数（%）

工况序号

SiO2+Al2O3

图1 燃煤电厂煤质二氧化硅和三氧化二铝含量分析

1#

2#3#4#5#6#

12345678910煤质中三氧化硫含量分析

质量分数（%）

工况序号

SO3

图2 燃煤电厂煤质三氧化硫含量分析

河北某电厂（编号1号）、天津某电厂（编号2号）、青岛某电厂（编号3号）、内蒙古某电厂（编号4号）、黑龙江某电厂（编号5号）、河南某电厂（编号6号）、山西某电厂（编号7号）、贵州某电厂（编号8号）粉尘比电阻值如下表4所示。

表4 实际工况粉尘比电阻值（Ω.cm）

电厂编号设计煤种比电阻实测值

1号 2.08*1011至9.16*1012

2号 2.38*1011至1.90*1013

3号 1.12*1011至6.99*1011

4号8.50*108至1.14*1011

5号 1.28*109至6.25*1011

6号 3.10*1010至4.80*1012

7号7.70*109至2.15*1012

8号 5.50*1010至8.50*1011

从表3结合图1和图2可以看出，收集的6个燃煤电厂，煤灰中SiO2和Al2O3的质量分数之和是比较大的，有些甚至已经大于90%；加之煤灰中SO3含量较低，不利于降低粉尘的比电阻值，这样对于电除尘器的运行是不利的。

从表4可知，收集的8个燃煤电厂，除尘器运行时，粉尘的比电阻值偏大，已经超出电除尘器合适的比电阻工作范围104＜ρ＜5×1010，根据粉尘比电阻值对静电除尘影响可知，此时电除尘器已不能保证正常运行。

综上，静电除尘器在表3和表4所示工况中的除尘效率将大大降低，甚至出现粉尘浓度排放超标的现象。而袋式除尘器就不易受粉尘比电阻、煤的硫含量、SiO2以及Al2O3含量的影响，在本文列举的实际工况中，在采用布袋除尘或者电袋复合除尘设备后，实际运行效果良好，粉尘排放浓度均可以控制在≤30mg/Nm3。

4 结语

随着《火电厂大气污染物排放标准》（GB13323-2001）的实施，对除尘技术提出了更高的要求。与此同时，在进行除尘器选择时，当粉尘比电阻值不在104＜ρ＜5×1010范围时，布袋除尘器或者电袋复合式除尘器能较好地适应该工况条件，以保证较高的除尘效率，实现达标排放。

参考文献

[1]余成印等.布袋除尘器在大型电厂中的应用与选型. [J].内蒙古电力技术，2011,2（4）：1-1.

[2]白云凤等.论影响火电机组电除尘器除尘效率的因素[A]；第十三届中国电袋除尘学术会议论文集

[C];2011:2-2.