引言
隨著社會的發(fā)展,國家對大氣排放的管控越來越嚴格,各地相繼修訂了大氣污染排放標準限值。面對新排放標準,許多企業(yè)面臨除塵設備性能不穩(wěn)定、排放不達標等問題,急需升級改造現(xiàn)有除塵器或選用新型高效除塵器。
目前,冶金、廠礦、電力等企業(yè)對除塵器的選用存在以下特點:高溫區(qū)域選用電除塵器,例如燒結機整粒除塵、機尾除塵、高爐爐后除塵等多采用電除塵器,其他區(qū)域多選用布袋除塵器。但新限值標準執(zhí)行后,電除塵器排放很難達標,因此選用新型的電袋復合式除塵器和對除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改善是有必要且行之有效的方法。
1除塵原理
1.1電除塵器的除塵原理
電除塵器是通過高壓整流變壓器獲得直流高壓電源,然后在箱體內部的陽極板和陰極線(電暈極)間施加高壓直流電,在陽極板和陰極線之間產(chǎn)生高壓電場,使得陰極線附近產(chǎn)生電暈放電,形成大量的正、負離子和電子。煙氣進入電除塵器后,大顆粒粉塵在重力、均流板作用下自然沉降落入灰斗,其余煙氣穿過均流板、進入電場,粉塵吸附離子或電子而帶電,然后在電場力的作用下,帶電粉塵向異性電極移動、粘附,并向極板、極線釋放電荷。當陽極板、陰極線上粘附的粉塵達到一定厚度時,振打裝置振打極板、極線,使粉塵脫落、進入灰斗,完成粉塵的凈化和收集。
1.2布袋除塵器的原理
布袋除塵器中,含塵氣體從進風口進入箱體后,氣流速度迅速下降,大顆粒粉塵在導流板、重力的作用下直接落入灰斗:其余較細塵粒隨氣流轉折向上進入中間箱體,粉塵積附在濾袋外表面,在濾袋及表面塵餅的篩濾作用下[1],過濾后的氣體透過濾袋進入上箱體,由出風口排出。而粉塵被濾袋篩濾、阻留,在濾袋表面不斷積累、壓實,進出口壓差也隨之變大,當除塵器阻力達到噴吹設定值時,控制系統(tǒng)發(fā)出清灰指令,壓縮空氣在脈沖閥的控制下噴吹袋內,使濾袋產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動,于是灰塵落入灰斗。
2除塵效率影響因素分析
2.1電除塵器除塵效率及影響因素分析
電除塵器是利用高壓強電場使含塵氣體電離、粉塵荷電,然后粉塵在電場力的作用下粘附在極板、極線上,通過振打裝置振打極板、極線清灰,最終粉塵落入灰倉被收集起來。電除塵器可以處理高溫、高濃度、大流量甚至腐蝕性煙氣,壓力損失及阻力小,而且處理的粉塵幾乎不受粒徑的影響,即使對小于1um的粉塵仍有很高的除塵效率。在電除塵器的實際應用中發(fā)現(xiàn),粉塵比電阻是影響電除塵器除塵效率和排放濃度的一個非常重要的因素。粉塵比電阻是衡量粉塵導電性能的一個指標,其數(shù)值上等于單位面積的粉塵在單位厚度時的電阻值。最適于電除塵器工作的比電阻為106~l011Q·cm,在這個數(shù)值范圍以外,電除塵器的性能將下降。
粉塵比電阻對粉塵的粘附性有很大影響,高比電阻會導致粉塵粘附性增大,這樣會導致需要提高除塵器的振打強度以清除電極上的粉塵層,這也將造成正常情況下二次飛揚加大,最終降低除塵器的除塵效率。而粉塵比電阻太低,容易出現(xiàn)粉塵荷電不足,在氣流作用下無法吸附在極板、極線上,最后被氣流帶出電場除塵區(qū)域,進入除塵器出口,影響除塵效果。
電除塵器應用范圍廣,還可用于高溫煙氣治理,但對于冶煉、廠礦、電力等企業(yè)來說,由于粉塵中含有氧化鈣、氧化鉀、氧化鎂等成分,即堿性物料含量大,粉塵比電阻處于較高范圍,除塵效率受到較大影響,排放很難達到新的限值標準。例如燒結廠的燒結粉塵,其比電阻與其堿度(Cao/sio2)有關,當燒結礦的堿度為0.5時,除塵效率為95%,而堿度提高到1.3時,除塵效率則降至85%[2]。
2.2布袋除塵器除塵效率及影響因素分析
布袋除塵器結構簡單,除塵效率高,運行穩(wěn)定,維護方便,被廣泛用于治理非高溫揚塵環(huán)境,回收粉狀物料。影響布袋除塵效果的主要因素是過濾風速和濾袋。過濾風速越低,布袋對粉塵的凈化效果越好,但要得到較低的過濾風速,需要加大箱體尺寸、增加過濾面積等,將引起設備造價上升。而濾袋用來阻留粉塵,是粉塵凈化、過濾的核心材料,其性能和質量直接影響除塵器的排放指標、壽命、造價等。在選擇濾袋時要針對工況的煙氣特性、粉塵特性和運行環(huán)境選用合適的布袋材質,提高粉塵的凈化效果,保證布袋除塵器性能。
布袋除塵器除塵效率雖高,但布袋耐溫差,不宜超過300℃,而高溫布袋價格昂貴,維護費用高。布袋除塵器除塵效率與過濾風速、布袋材質密切相關,為單純追求排放指標,選用較低的過濾風速或好材質的布袋,又會引起造價、投資及維護費用增加。布袋除塵對于高溫、高腐蝕、強氣流、潮濕環(huán)境等場所應用具有一定的局限性。
3電袋復合式除塵器
為解決復雜工況下的粉塵污染問題,使生產(chǎn)環(huán)境滿足環(huán)保標準的要求,電袋復合式除塵器應運而生。這種除塵器通過電除塵與布袋除塵有機結合、揚長補短,充分發(fā)揮了電除塵和布袋除塵各自的優(yōu)勢,展現(xiàn)出其獨特的性能:高效除塵,應用范圍廣,對復雜工況適應性強,投資、運營費用較低。
3.1電袋復合式除塵器的原理
電袋復合式除塵器是將電除塵器與布袋除塵器在箱體結構上實現(xiàn)連接、組合,把兩者的除塵機理有機結合、融為一體,粉塵通過電場、布袋的兩次凈化,然后排入大氣。一般采用嵌入式和串聯(lián)式兩種方式實現(xiàn)電除塵和布袋除塵的結合。
嵌入式結構是整個除塵器的電場和布袋交叉布置,實現(xiàn)粉塵的凈化、過濾,排入大氣,但適用性差,維護困難且費用較高。
串聯(lián)式結構是整個除塵器分為前、后兩部分,前段是電場除塵,后段是布袋除塵。高溫煙氣首先進入電場進行初級除塵和降溫,使粉塵濃度下降,其余粉塵荷電進入布袋區(qū)域進行凈化、過濾,粉塵比電阻不利于電場凈化的粉塵也進入該區(qū)域進行凈化、過濾,最后粉塵匯集到灰斗,凈化的空氣排入煙囪。
3.2電袋復合式除塵器的除塵效率及優(yōu)點
從除塵機理和實際運行效果來看,粉塵比電阻不合適的灰塵進入布袋過濾、凈化,新型電袋復合除塵器不僅消除了因粉塵比電阻問題引起的電除塵效率下降的缺點,而且荷電粉塵易粘附在布袋上形成二次過濾層,提高了布袋過濾、凈化的效率。而且經(jīng)過電場的重力沉降、初級凈化、冷卻,進入布袋區(qū)的煙塵工況條件有所改善,此區(qū)域的粉塵顆粒、濃度、溫度、風速都變小,更利于布袋過濾,使除塵效率更穩(wěn)定高效,布袋使用壽命延長,也降低了運行維護費用和投資。
電袋復合式除塵器實際上強化了電場和布袋除塵的作用,達到了單一的電除塵器或布袋除塵器不能達到的除塵效果:
(1)因為電場除塵作用,細微塵粒可以有效捕集,即使PM2.5的微粒也能有效收集,彌補了布袋除塵的不足。
(2)消除了粉塵比電阻對電場除塵的不利影響,適用性廣,尤其是對工業(yè)爐窯粉塵的凈化。
(3)改善了進入布袋除塵區(qū)域的煙塵工況,且荷電粉塵利于粉塵凝聚,布袋表面容易形成二次過濾層、保護層,提高了布袋過濾、凈化的效果,使除塵器運行穩(wěn)定高效,延長了布袋壽命,降低了運行維護費用,且投資較少。
(4)可實現(xiàn)高氣布比下的超高收塵效率,即適當提高布袋的過濾風速、減少過濾面積,從而降低造價、節(jié)約費用。電除塵器比收塵面積降低,袋式除塵器的過濾風速可達3.0m0min,除塵效率更高,達99.99%。
4結語
綜上所述,電袋復合式除塵器集電除塵與布袋除塵的優(yōu)點于一身,適用于冶煉、廠礦、電力等企業(yè)粉塵、煙氣環(huán)境的治理,更加高效、節(jié)能、穩(wěn)定和經(jīng)濟。
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