- 地（dì）址：
- 河北省泊頭市富鎮開發區
- 傳（chuán）真：
- 0317-8041117
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- 28505225
摘要：介紹了現（xiàn）階（jiē）段國內燃煤鍋爐煙氣除塵技術,包括靜電（diàn）除塵、袋式（shì）除塵和電袋複合除塵的（de）原理（lǐ）、特（tè）點和改進方（fāng）向,並對近年來國（guó）內外發展的（de）煙氣除塵新技術的原理（lǐ）及研究現狀進行評述,展望了國（guó）內燃煤鍋爐煙氣除塵技術的發展前景與技術（shù）方向（xiàng）。
我國是煤炭消（xiāo）費大國，每年消耗原煤約21.5億（yì）t，約70%被燃煤電廠使用。我國能源結構決定了（le）以煤炭為主的火力發電格局。煤炭燃燒會產生大量的（de）粉塵顆粒，其中細微粉塵PM2.5會引起心（xīn）肺呼吸道疾（jí）病，同時也會引起灰霾（mái）天氣，導致大氣能見度下降（jiàng）。
國家環保部於2011年發布了GB13223—2011《火電廠大氣汙染物排放標準（zhǔn）》，規定火力發電鍋（guō）爐煙塵排放濃度高限值為30mg/m3，重點地（dì）區高限值為20mg/m3;2012年發布GB3095—2012《環境空氣（qì）質量標準》，將PM2.5寫入國標，並納入各（gè）省（shěng）市的強（qiáng）製監測範疇;2013年（nián）國務院發布（bù）《大氣汙染防治行動計劃》，明確了具體任務，提出了十條具體（tǐ）措施。隨著各文（wén）件的出台，燃煤鍋爐除塵領域麵臨著前所未有（yǒu）的壓力（lì）和挑戰，僅靠對現有除塵器的常規改造，很難滿足（zú）新的（de）煙塵排放標準。特別對PM2.5的排放控製，成為燃煤電廠亟待解決的（de）難（nán）題。
1我（wǒ）國煙氣除塵技術現狀
目前我國電除塵器的生產規模和（hé）使用數量均居世界首位，電（diàn）除塵技術接（jiē）近（jìn）世界先進水平。布袋除塵器的技術核心在於濾料，隨（suí）著材料科技（jì）的不斷進步，袋式除（chú）塵技術得到廣泛應用。電袋複合除塵技術是基於靜電（diàn）除塵和袋式除塵兩種成熟（shú）的除塵理（lǐ）論，由我國自行研發提出的（de）新型除塵技術，近幾年已在多家電廠成功應用。我（wǒ）國火電廠各除塵方式所占比例見圖（tú）1。
1.1靜電除塵技術
靜電除塵器(ESP)的（de）主要工（gōng）作原理是（shì）在電暈極和收塵（chén）極（jí）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（de）粉塵顆粒分（fèn）別向電暈極（jí）和收塵極運動而沉（chén）積在極板上，使積（jī）灰通過振打裝置落進灰鬥。
由於靜電除塵器基於荷電收塵機理，靜電除塵（chén）器對飛（fēi）灰性質(成分、粒徑、密度、比（bǐ）電（diàn）阻、黏附性等)十分敏感，特別對高比電阻粉（fěn）塵（chén）、細微煙塵捕集（jí）困難，運行工（gōng）況（kuàng）變化對除塵效率也有（yǒu）較大影響。另（lìng）外其不（bú）能捕集有害氣體，對製造、安裝和操（cāo）作水平（píng）要（yào）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、采用電除塵新技術及多種新技術的集成)、電袋複（fù）合除（chú）塵技術、濕式（shì）電除塵技術。
1.2袋式除塵技術
袋式除（chú）塵器的主要工（gōng）作原理包含過濾和清灰（huī）兩部分。過濾是指含（hán）塵氣體中粉（fěn）塵的慣性（xìng）碰撞、重力沉降、擴散、攔截和靜電效（xiào）應等作用結（jié）果。布袋過濾捕集粉塵是利用濾料進行表麵（miàn）過濾和內部深（shēn）層過濾。清灰是指當濾袋表麵的粉塵積聚達到阻力設定值時，清灰（huī）機構將清除濾袋表麵煙塵，使除塵器保持過濾與（yǔ）清灰連續工作。
袋式除（chú）塵器好（hǎo）缺點（diǎn）是受濾袋材料（liào）的限製，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（yùn）行阻力在1500Pa左右，有的袋式除塵器（qì）運行不久阻力便超過2500Pa。另外，濾（lǜ）袋易破損、脫落，舊袋難（nán）以有效回收利用。
美國環保署的環境技術認（rèn）證(EnvironmentalTechnologyVerification，ETV)項目對（duì）ePTFE覆膜濾料做過的性能檢測發現濾料覆膜（mó）可（kě）一定程的地控製PM2.5和消除有害氣體，此項目對（duì）袋式（shì）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麵進一步研究（jiū）:濾料覆膜，濾料的改進創新，舊袋的（de）有效回收（shōu）利（lì）用。
1.3電袋複合除塵技術
電袋複合式除塵（chén）器的工作過程是，含塵煙氣進入除塵器後，70%～80%的煙塵在電場內（nèi）荷電被（bèi）收集下來，剩餘20%～30%的細（xì）煙塵被濾袋過濾收集。電袋（dài）複合式（shì）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（chú）塵機理科學合理（lǐ）。
電袋複合式（shì）除塵器主要（yào）有臭氧腐蝕、運行阻力較（jiào）高、投（tóu）資大、占地麵積大（dà）等缺（quē）點，濾袋壽命短及換袋成本高仍是其重要問題。
電袋複合式除塵器的改進有三個方麵:優化靜電除（chú）塵單元和（hé）袋式（shì）除塵單元的長時（shí）間協同作用以及（jí）相對結構布置（zhì），消除靜電除塵單元產生的臭氧，濾料的技術創新。
2煙氣除塵新技術
由於種種實際因素（sù），上述三種除塵器很難滿足煙（yān）氣出口排塵量低於30mg/m3的（de）新標準，尤其對PM2.5的排放控（kòng）製不佳。近年來，國內外學者對除塵新技術進（jìn）行（háng）了大（dà）量的理論研究（jiū）和實驗論證（zhèng），如聚（jù）並技術（shù）、濕式電除塵技術、旋轉電極技術（shù）、高頻電源技術、煙氣（qì）調質技術，許多技術已獲得突破（pò）性進展並初步開始應（yīng）用，但仍需完善和改進（jìn）。
2.1聚（jù）並技術
聚並是指微細粉塵通（tōng）過物理或化學的途徑互相接觸、碰撞而結合成較大顆粒的過程。微細煙塵聚並成較大顆粒後（hòu），更容易被除塵器捕（bǔ）集，提高了（le）微細煙塵的脫除效率。當前國（guó）內外研究的聚並技術主要有:電聚並、湍流（liú）凝並、聲聚並、蒸（zhēng）汽相變聚並、化學聚並和光聚並（bìng）等。
電聚並是各聚並技術中（zhōng）好實用有（yǒu）效的方法。電聚並是通過細顆粒（lì）荷電，促使細顆粒（lì）相互吸引、碰撞、聚並，使細（xì）顆粒團聚成大顆粒（lì）。電聚並的效果（guǒ）取決於粒子的濃度、粒徑、電荷的分布（bù）以及外電場的強弱(圖2)。
澳大利亞Indigo(英（yīng）迪格)技（jì）術有限公司（sī）於2002年推出了Indigo凝聚器（qì）工業產品，至2008年（nián）10月，Indigo凝聚器已經在澳大利（lì）亞、美國、中國等國家的8家電廠中使用（yòng），測試結果表明，PM2.5、PM1.0排放可分別減少80%、90%以上。自2007年始，華北電力大（dà）學和北京大學共同參與國家“863”課題“超細顆粒物聚並新技術開發”，從實驗和理論計算兩方麵對超細顆粒物湍流聚（jù）並技（jì）術進行了大量研究，自（zì）行研發（fā）出一套雙極荷電-湍流聚並裝置。此（cǐ）外，自2011年始，北京大學與長沙理工（gōng）大學合作，設計了2台超細顆粒聚並器，並在（zài）大唐湖南耒陽電（diàn）廠300MW鍋爐機組上（shàng）開展了實驗研究，目前仍在考核實驗，測試結果中超細顆粒聚並效（xiào）果顯著。
該技術不僅能較大幅度提高除塵效率，還能對PM2.5有效控製，工藝簡（jiǎn）單（dān）可靠（kào），有廣（guǎng）闊的應用前景。由於電聚並器一般（bān）安裝在電除塵器的煙道前，其（qí）安裝空間受到了一定限製。另一方麵因煙道內氣流速度大，不適用於收集磨琢性強的煙塵。此（cǐ）外，如何減（jiǎn）少在電聚並器段的壓（yā）力損失也是目前測試階段需要解決的問題。
2.2濕式電除塵技術
濕式電除塵（chén）技術與幹法靜電除塵技術（shù）對粉塵捕集的原理基本相同，兩者結構也類似（sì）。所不同的是清灰方式，濕式除塵器取消了（le）傳統的機械振打清（qīng）灰方式，通過煙氣與水接觸使（shǐ）飛灰（huī）沉降。根據濕式除塵（chén）器原理和結構的不同，有自（zì）激式除塵（chén）、麻石水膜除塵、噴淋（lín）式除塵三種主要形式。
日本中部電力碧南電廠五台機組(3×700MW+2×1000MW)使用濕式（shì）靜電除塵器（qì）後，其排放濃度長期（qī）穩定在2～5mg/m3，遠低於日本（běn）國家標準和新國標的要（yào）求，表明濕式（shì）靜電除塵器能高效地除去煙氣中的煙塵[6]。2010年，由中國重（chóng）型（xíng）機械研究院有限公司設計的（de）濕式電（diàn）除塵器應用於（yú）浙（zhè）江某工業窯爐生產線，實測煙塵排放遠低於設計（jì）值（zhí）(30mg/m3)達到20mg/m3以下，低可達到12mg/m3，且設備運行穩定[7]。濕式靜電除塵器衝洗水對煙氣有（yǒu）洗滌作用，對煙氣的脫硫及去除重金屬離子有一定作用，尤其對控製PM2.5效（xiào）果明顯(圖3)。
濕（shī）式靜電除塵器也有一（yī）些缺陷:濕式靜電除塵器布置在（zài）脫硫係統後，場地空間（jiān）受限製（zhì）;雖然濕（shī）式靜電除塵（chén）係統的衝洗水采用閉式循環，但由於水（shuǐ）中（zhōng）含塵量增加，仍需不斷補充原水;其大量部件長期（qī）處於潮濕環境，對材料的耐腐蝕性要求較高。
2.3旋轉電極技術
旋轉（zhuǎn）電極式電除塵器與常規（guī）電除塵器（qì）的除（chú）塵原理完全相同，在（zài）清灰方式上有很（hěn）大改變。旋轉電極是由若幹（gàn）個小塊極板固（gù）定在板鏈上低速旋轉，極板由原來的整體壓型（xíng）板改為小塊極板，通過板鏈帶動旋轉。其（qí）清灰方式采用旋轉鋼刷清灰，從根本上改變了常規電除塵器的振打裝置清（qīng）灰，徹底（dǐ）避免了振打清灰造成的二次揚塵，同時也解（jiě）決了高比電（diàn）阻粉塵的“反電（diàn）暈”問題]。
早在20世紀70年代，國外（wài）就旋轉電極技術做了大量研（yán）究。其中（zhōng）日本日立公司首次研發出移動電極式電除塵技術(MEEP)。在我國，自2010年以來，浙江菲達（dá）環保科技股份有（yǒu）限公司研發（fā）生產的大型燃煤電站配套旋轉電極式電除塵器，先後應用於內蒙古（gǔ）包頭第yi熱電（diàn）廠300MW機（jī）組、內蒙古達拉特（tè）電廠330MW機組，經過測試，該除塵器各項技術指標達到或優於設計（jì）要求，粉塵出（chū）口排放濃度達到30mg/m3以下]。
旋轉電極式電（diàn）除塵器能較大限度地減少二次（cì）揚塵，避免反電暈效應，從（cóng）而大幅提高除塵效率，顯著降低煙氣出口PM2.5濃度。由於不需另占空間，隻需將固定電（diàn）場改成旋轉電極式電場（chǎng），特別適合於（yú）老機（jī）組電除塵器（qì）改造。同時也具有常規電除塵器的阻力損失小，運行維護費用低等優點(圖4)。
旋（xuán）轉（zhuǎn）電極式電除塵器也有部分缺陷（xiàn），其結構相對複雜（zá），對製（zhì）造和安裝工藝要（yào）求較高，具有一定的局限性。另外（wài），其長時間穩定運行的可靠性仍（réng）需考證。
2.4高頻電源（yuán）技術
高頻電源采用（yòng）現代電力電子（zǐ）技術，是將工頻交流經三相整流橋整（zhěng）流（liú）成約（yuē）530V的直流（liú），再經逆（nì）變電路變成20kHz以上的高（gāo）頻交流電流，好（hǎo）後通過高頻變壓器升壓和頻（pín）整流器整流濾波，形成40kHz以上的高頻脈動直流，供給電除塵器電場。其功率控製方法有脈衝高度（dù）調製、脈衝寬度調製和脈衝頻率調製3種方法。目（mù）前，多數高頻電源采用的是脈衝頻率調製方法。
NakhornThonglek等（děng）人通（tōng）過對常規靜電除塵器和高頻脈衝電源（yuán）式除塵（chén）器做對比試驗發現，高頻脈衝式除塵器不僅能量消耗低並且除塵效（xiào）率更（gèng）高，可在9000V條件下長時間運行而無火花或閃（shǎn）絡現象。我（wǒ）國於21世紀初開始自（zì）主（zhǔ）研製該項技術，上海外高橋第三（sān）發（fā）電有限公司8號機組(1000MW)節能改造（zào），采用（yòng）國電環境保護研究院研製的HF-01型高（gāo）頻電源，在日常運行工況條件下監測，煙（yān）塵排放濃度由42mg/m3下降（jiàng）至17mg/m3，減排59.5%，電除塵器能降低71.7%。其結果同樣說明高頻（pín）電源式除塵器除塵效率（lǜ）高，並且可以大幅度減少電能損（sǔn）耗。另外，其控製方式靈活多樣，可根據電除塵器運行工況選擇好合適的電壓波形。
高頻電（diàn）源的（de）成（chéng）功實踐令電源技術水平有質的飛躍，使（shǐ）電除塵器有更廣闊的（de）適用範圍。越來越嚴格的排放標準也激勵著高頻電源技術向（xiàng）更成熟、更完善、更現代（dài）化的方向發（fā）展，相信高頻電源技術（shù）將會為除塵領（lǐng）域做出更（gèng）大貢獻。
2.5煙氣調質（zhì）技術
煙氣調質技術是指（zhǐ）在除塵器前（qián）對煙氣進行調質處理，向煙氣中注入調質劑，改變煙塵的一些物理化學特性，如飛灰比電阻（zǔ），化學（xué）成（chéng）分，黏附性（xìng），顆粒的形態等。調質後的煙塵更容（róng）易被除塵器捕捉，從（cóng）而（ér）提高除塵效率。用於實驗研（yán）究的調質劑有無水氨、氨溶液、硫酸、三（sān）氧化硫、磷酸、氯化鈉等，目前應用較多的調質劑是SO3。
在國外，SO3調質技術己（jǐ）經是一項成熟的技術，被不（bú）少公司采用。例如（rú）在過去20年中（zhōng），世界各地大（dà）電廠安裝應用了500多台由美國Wellco公司研發的SO3煙氣調質（zhì）裝置，並且運行效果良好。我國在新世紀初就對煙氣調質技術進行了大量的實（shí）驗研究，並且在多家電廠測試應用，例如華潤電力登封有限公司一期2×320MW機組電除塵（chén）器原先（xiān）的除塵效率隻有98.5%左右，引入煙氣調質係統後，除塵效率大於99.8%。
煙氣調質技術可保留電除塵器阻力低、可靠（kào）性高的特點。調質係統具有集成度高、全自動控製、維（wéi）護費用（yòng）低、操作靈活、占用空間小等優點，特別適合老機組的（de）提效改（gǎi）造。針對高比電阻工（gōng）況下提（tí）高除塵效率也是一項實用的補丁技術。需要注意（yì）的是，煙氣調質技術並不適用於所（suǒ）有工況，需（xū）要對煤種、煙氣條件和煙塵性質分析後使用。
3各（gè）新式除塵技（jì）術綜合比較
各新（xīn）式除塵（chén）技術比較見表1。
4建議與（yǔ）展望
燃煤（méi）鍋（guō）爐排放的大量粉塵已經給大（dà）氣環境和人類健康帶來了嚴重威脅，國家（jiā）對工（gōng）業粉塵的治理已經提高到一個前所未有的（de）高度。節能環保行業（yè）被列為國（guó）家（jiā）七大戰略新興產（chǎn）業之首，在（zài）“十二五”期間，工業煙氣（qì）除（chú）塵（chén）行業將麵臨更大的機遇和挑戰。目前國內（nèi）大多除塵設備相對（duì）老舊，煙塵排放量遠不能達到低（dī）於30mg/m3的新要求。結合我國目（mù）前（qián）除塵現狀（zhuàng），提出以下建議:
1)逐步淘（táo）汰老舊除塵設備，找到相對適合改造（zào）的新（xīn）除塵技術。對新建燃煤電廠的常規除塵器進行升（shēng）級改造，使其達到新的煙塵排放標（biāo）準。
2)加快除塵新技術的研發和應用，積極引（yǐn）進國外已成功工業化的新（xīn）式（shì）除塵技術，開發和示範（fàn）適合我國（guó）國情的煙氣除塵技術。
3)針對PM2.5排放控製，結合新（xīn）除塵技術對我國煤種（zhǒng）適應性的研究，進一步對新（xīn）技術優化集成（chéng），實現（xiàn）綠（lǜ）色環保與清潔電力生產的目標。
