【袋委会论文集P310-316】一种新的电袋混合式除尘器

一种新的电袋混合式除尘器黎在时卢徐胜摘要：电袋混合式除尘器是将静电部分（放电极和收尘极）和滤袋交替排列的一种新的布置方式，工业试验证明，它具有除尘效率高、过滤阻力低、运行气布比高的优点。电袋混合除尘器中电与袋的有机结合，使它成为迄今为止综合效率最高、性价比也最高的一种除尘器。关键词：电袋混合除尘器；电除尘；袋除尘；阻力目前国内外电袋结合除尘技术的应用主要有两种形式：一种是前电后袋方式；另一种是静电部分（放电极和收尘极）和滤袋交替排列布置。第一种形式在国内从本世纪初开始已成功应用多年。实践证明，粉尘进入电场后，首先将烟气中的大部分粉尘通过电除尘除去，余下的荷电粉尘进入袋除尘区域后，大部分带负电荷的粉尘吸附到滤袋表面，由于带有同性电荷的粉尘相互排斥，从而在滤袋表面形成排列有序、结构疏松的粉尘层。另外在电场中含异性电荷的粉尘粒子相互碰撞产生电凝并，由小颗粒凝并成大颗粒，因高压电场的作用，使进入滤袋区的荷电粉尘而形成的粉尘层性质发生了重大的变化，既改变了粉尘粒径尺寸，又改变粉尘堆积状态，与常规袋除尘的滤袋表面不带电荷粒子形成的粉尘层相比，粉尘层的透气性更好，清灰性能也更好。另一种形式电袋结合的除尘器是将静电部分（放电极和收尘极）和滤袋交替排列的除尘器，在美国被称为先进的混合式除尘器、在韩国被称为电袋复合型除尘器、在我国被称为嵌入式电袋除尘器或电袋混合式除尘器。结构原理大致相同，示意图如图一所示。图一电袋混合式除尘器这种除尘器将电除尘和袋除尘两种技术在同一气室内有机结合，无论在颗粒收集过程中还是粉尘向灰斗的传送中，二者都能很好地相互作用，提供了极好的颗粒收集效果，克服了传统电除尘中大量细颗粒逃逸的问题，同时解决了传统袋除尘器二次扬尘和反复收集的问题。对于0.1-10μm的颗粒，收集效率超过99.9%且费用低于现有其他技术。这种新型的电袋除尘器的静电区（放电极和收尘极）和滤袋区交替成排布置，入口烟气径直通过静电区，在那里，烟气携带的大部分颗粒在到达滤袋之前被除去，开孔的收尘极板让烟气通向滤袋，滤袋在邻近的静电区紧凑排列布置。静电区所起的另一个重要作用就是在滤袋脉冲清灰的时候，有效地捕集灰饼，从而大大降低了粉尘再次被夹带到滤袋上的可能性。这种开孔的收尘极板除了捕捉荷电的颗粒外，还起着保护任何可能来自电场的对滤袋的静电破坏作用。收尘极和放电极周期性地采用机械振打清灰。由于粉尘在到达滤袋之前大部分已经被电场捕集，其余的荷电粉尘到达滤袋表面形成松散的粉尘层，在线清灰可维持较低且均匀的袋内外压力差，所以过滤风速可比传统脉冲喷吹滤袋高2倍甚至更多。新型电袋混合式除尘器可以在较高的气布比下运行，因此需要的过滤部件更少，系统维护工作量和费用就可大大减少，性能也更加稳定可靠。我国第一台电袋混合式除尘器于2009年7月投入运行，这台工业样机用于某厂75t/h工业锅炉的除尘，是由原有的四电场的电除尘器改造而成（设备基础制作完成），原电除尘第一电场保留，电场长度3m、同极距400mm。原第二到第四电场改为电袋混合式结构，如图二所示，电场部分与滤袋交替排列、滤袋设置在多孔板收尘极板之间，多孔板的开孔率和多孔板与滤袋边缘的距离直接影响到设备的整体布局与设备总体性能。最佳组合参数应通过单项参数测试试验及多项参数联合测试得出，电场通道数量也与滤袋布局有关，必须综合考虑。图二处理18万m3/h烟气的电袋混合式除尘器布置图1、ESP电场长度3m2、电袋混合一室布袋548.6m23、电袋混合二室布袋685.6m24、电袋混合三室布袋685.6m2这台除尘器的设计参数如下：处理烟气量：180000m3/h除尘器有效断面-宽：6800mm高：7500mm第一电场长度：3000mm第一电袋室滤袋过滤面积：548.6m2第二、三电袋室滤袋过滤面积：（各）685.6m2三个电袋室全投入运行时气布比：1.56m/min仅两个电袋室投入运行时气布比：2.34m/min设备安装完毕一次投运成功。在调试期间锅炉不是满负荷工作，烟气量有波动，三个电袋室全部工作时气布比在1.25~1.4m/min之间，投运初期调试的测试数据见表一。测试条件编号1234第一电场通电通电停电停电第一电袋室通电停电通电通电第二电袋室通电停电通电通电第三电袋室通电停电关闭通电设备阻力，Pa4501000800~1100550表一不同工况条件下电袋混合式除尘器的运行阻力从表一的数据可以看出：1、从第一电场到最后一个电袋室的电区全部供电的情况下，阻力最低，仅450Pa，第一电场停止供电后，阻力有所提高，增加到550Pa，电袋混合式除尘器是否需要前置一个电场，可根据具体情况确定。2、第一电场通电、后置的三个电袋混合室不供电，除尘器阻力迅速上升到1000Pa左右。这种工作方式类似前电后袋的布局，表明串联式的电袋除尘器阻力远高于并联式（电袋混合式）电袋除尘器的阻力。原因在于滤袋紧邻着电场，滤袋表面的粉尘都已获得充分荷电，荷电粉尘的凝并及荷同性电荷粉尘间的互相排斥导致阻力显著降低。3、当第三电袋室关闭后，过滤风速增加约56%、阻力也相应提高近一倍。尽管如此，这个数值仍处于袋除尘器正常工作的范围之内，最经济的过滤风速要根据各种条件综合决定。样机投入运行后，基本上未进行过检修。由于烟囱排放很“干净”，一直未进行效率测定。正常工作17个月后，2010年11月曾利用现场停炉的机会进入除尘器内作了一次较全面的观察检验。几张有代表性的照片见图3、图4、图5。从照片中真实地感受到有无电场的巨大差异。电袋的合理配置使两者互不干扰，主要构件未出现碰擦、磨损或变形，除发现有若干个电磁阀出现故障外，其它构件都完好无损。从操作室查看运行数据，在除尘器全部供电的情况下，设备阻力较一年前增加约100Pa，分析原因有二：一是脉冲阀损坏较多，相当于正常运行的滤袋减少；二是锅炉正常运行后，产生的烟气量较投运初期增加。在检查中还注意到以下现象：1、滤袋表面堆积的粉尘层较纯袋除尘器表面堆积的粉尘层疏松得多（参见图6资料照片中的对比），因此可以期望电袋混合式除尘器可以较纯袋除尘器大幅度提高气布比。2、多孔板靠近滤袋的一面也堆积了粉尘，说明这种组合形式产生电袋互动，即电区的振打清灰和袋区的喷吹时产生的二次扬尘可被对方捕集，有效地减少了粉尘反复收集的问题。3、一直处在强电场工作下的电袋混合室内，滤袋工作近两年尚完好无损，说明尽管工作环境离不开“臭氧”，但未发现它影响滤袋寿命的迹象。总之，近两年工业试验已达到以下目的：1、电袋混合式除尘器确保进入袋室的粉尘饱和荷电，实现了过滤阻力低、运行气布比高的目标。2、有效地解决了滤袋清灰时的二次扬尘和反复收集的问题，减轻了滤袋的负荷。3、实现了高气布比条件下的高除尘效率。4、电袋混合除尘器中电与袋的有机结合，使它成为迄今为止综合效率最高的一种除尘器，性价比最高。5、电袋混合除尘器对呼吸性粉尘及有害重金属微粒也有较高的净化效率，但定量检验尚需留待日后进行。6、两年的实践证明，本样机设计参数合理，构件配置得当，在继续跟踪样机运行的基础上总结经验，为电袋混合式除尘器大型化创造了条件。附照：图3电袋场内底部照片图4电袋场内滤袋表面积灰情况图5脉冲阀失效后整排滤袋表面积灰厚度均超过1cm，但粉尘层很松散滤袋表面收集的未荷电粉尘滤袋表面收集的荷电的粉尘图6滤袋表面粉尘荷电与否积聚状况的对比（资料照片）读后感想：以上是工业样机，复合电场为3个，通过测试数据，只有两个电场即可得到国家排放要求，但长远看，到2016年国家全面检测PM2.5颗粒物，前面增加一个电场是有必要的，这样将灰尘反复荷电，颗粒物凝聚而被布袋吸收，目前国内正在研发扑集PM2.5颗粒物的滤料。