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实现燃煤锅炉烟尘"恒稳低排"的几点思考

布袋除尘器与电除尘器比较有以下长处：可处理添加的通风量；当工艺状况改动时，能够改动过滤介质。在用于干法脱硫体系时，可适当进步脱硫功率，可随时替换破损过滤元件，能长期确保高效运转。袋式除尘器可规划成多个单独单元，完成在线检修和维护。布袋除尘器与电除尘器比较有以下长处：除尘功率高，可捕集0.3nm以上的粉尘，使含尘气体净化刀15mg/m³乃至以下，结构比较简单，操作维护便利，造价和运转费用远低于电除尘器；维护减少、可在线维护；对进口粉尘的性质改变无太准确的-要求。

为了实现燃煤电厂烟尘排放质量浓度小于10mg/m³的"恒稳低排"目标，在总结上述先进、成熟科研成果及成功案例的基础上，结合多年科研、工程设计及现场服务等经验，提出以下几点思考和建议。
1、超细、高密过滤材料及结构的优化升级是重要方向和手段
高性能过滤材料是布袋除尘器技术革新的核心，随着低排放和PM2.5捕集等新趋势和需求，高性能过滤材料的开发及其结构的优化升级更显迫切和重要。开发超细纤维面层滤料的目的是获得以表面隔离为主的高效净化效果。研究表明，采用1.0dtex的纤维取代3.3dtex的纤维，聚酯滤料就可获得双倍的纤维过滤面积；与此同时，由于超细纤维表面可高效隔离更多、更细粉尘，所以超细纤维排放率会因其面积的增加而下降。
新型过滤材料的研发方向以超细纤维为代表，以滤料结构的优化升级为主线。近期"超细致密"、"精细过滤"等技术核心已有重大突破，主要包括纳米过滤材料、海岛纤维过滤材料、超细面层滤料、发泡涂层和水刺滤料等，对2.5μm以下微细颗粒的捕集效率均达98%以上。这些新型过滤纤维及滤料结构的成功开发与应用，为低排放和PM2.5的高效捕集奠定了坚实的基础。针对小于10mg/m³的低排放，采用新型"超细、高密"过滤材料完全可实现。
2、气流组织与气流分布至关重要
为实现低排放，进一步提高微细粒子(PM10，PM2.5)的捕集率是核心和关键，不合理的气流组织与气流分布设计极易造成滤袋过早破损，低排放将无从谈起。因而，袋式除尘器气流组织与分布必须高度重视和精心设计。须重点把握以下原则：(1)精确计算、周密组织气流，力求使含尘气流合理分布、均衡分配、利于粉尘沉降，严格避免含尘气流直接冲刷滤袋；(2)严格控制进风速度，避免含尘气流高速冲刷滤袋，并促进粗尘粒预沉降；(3)避免灰斗进风，采取中部进风，引导气流"自上而下"舒缓地进入过滤区域，使进气流动方向与粉尘沉降方向保持一致，利于微细粒子沉降，减轻粉尘二次吸附；
(4)控制气流上升速度，宜将其控制在1.0m/s以下，尽可能减轻清灰后粉尘的"再吸附"，减少含尘气体与滤袋的摩擦和冲刷，利于延长滤袋寿命。
3、合理选择过滤风速
过滤风速是袋式除尘器设计的关键技术参数，直接与过滤阻力、运行能耗、滤袋寿命和设备造价密切相关，也在一定程度上影响出口排放浓度。鉴于燃煤锅炉烟气微细粒子高效捕集和低排放要求，过滤风速建议小于0.9m/min为宜。
4、清灰理念及其清灰技术的革新
(1)革新清灰理念，调整"强力清灰"为"适度清灰"。强力清灰难免会造成对除尘骨架的过度清灰，其弊端主要有滤饼易过度破碎，微粒易渗入滤料内部，进而穿透和逃逸造成排放超标；粉饼的二次破碎，不利于快速沉降，二次吸附现象加重，也不利于滤袋实现长寿命。结合燃煤电厂烟尘特性，建议采用"适度清灰"的清灰新理念，以使"适度清灰"后的尘饼出现"袋壁下滑"效果，更利于获得低排放和滤袋的"长寿命"。
(2)变革清灰模式，减轻粉尘再吸附，提高清灰效率。采用"跳跃+离散"的清灰方式，可明显减轻顺序清灰带来的严重的"粉尘再吸附"现象，有效提高清灰效率；同时，使仓室之间获得"均衡清灰"的效果，促使袋式除尘器阻力更低、更加平稳和均衡。
5、避免采用过度研光、表面极其光洁的滤袋
一般用户往往偏向于表面极其光滑的滤料，常对普通滤料表面进行过度研光处理，以此认为滤料具有较好的性能。虽然，滤料表面光洁利于清灰粉尘的剥离，但过度研光的除尘器布袋会使其表面闭塞，无形中减少了过滤面积、增加过滤风速。假设滤料因过度研光而有50%的表面孔隙被闭塞，则剩余的一半必须承受两倍的过滤速度，势必加剧粉尘穿透并增加阻力。基于此原因，对于流动性较好的燃煤烟尘，推荐使用不研光的烧毛表面，以使纤维孔隙保持通畅。
6、净化工艺或装备的集成与优化
针对特定烟气条件或PM2.5的高效捕集及"恒稳低排"的高标准要求，其实现的关键问题之一是对PM2.5微细粒子的有效捕集，通过对净化工艺或装备进行适度集成与优化，以期获得满意效果，也为有效技术途径之一。
(1)"凝聚器+FF"处理工艺。该净化工艺的主要目的是通过凝聚器将超细粒子进行聚并使其"粗大化"，以大幅提高包括袋式除尘器(FF)在内的除尘设备对超细粒子的捕集效率，利于实现低排放。
(2)静电增强纤维过滤技术。该技术在微细粒子捕集方面具有独特性和优越性，其形式也是由"预荷电区"和"纤维过滤区"组成，过滤区的纤维滤料大多加有与尘粒极性相同的电场，故有别于常规的"前电后袋"式的电袋复合除尘器。
静电增强纤维过滤器与静电除尘器在捕集方法和机理上有本质区别，前者的收尘间距是纤维或粉尘层孔隙，比后者小2~3数量级；后者只有带电粒子才能被捕集，而前者由于带电纤维使粒子产生极化现象，即使不带电的粒子也能被捕集。
静电增强纤维过滤技术在捕集效率、过滤风速、过滤阻力和运行费用等诸多方面显示其优越性能。特别是对0.01~1μm的气溶胶粒子有极高的捕集效率(超过90%)。可见，静电增强纤维过滤技术的采用，必将提高袋式除尘对超细粒子的净化效率，为袋式除尘实现燃煤锅炉烟尘的"恒稳低排"增添有效、可选的技术手段。
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