采 用旁路气体提高燃煤锅炉电袋复合除尘器的性能的研究

采 用旁路气体提高燃煤锅炉电袋复合除尘器的性能的研究

孟德才

中国葛洲坝集团国际工程有限公司 北京市朝阳区 100025

  摘要：本文建议利用一种少量的可控制的旁路短气流从电除尘器进出进入布袋除尘器进口，以提高电袋复合除尘器的性能。这种旁路气流大约占总烟气量的5-10%，其目的是为了在布袋区入口产生类似于钢炉原始烟气的粉尘粒径分布。这可以避免细微粉尘逃离静电除尘区后造成布袋糊袋。

关键词：电除尘，布袋除尘，电袋复合除尘，飞灰，旁路         一、简介

如今电除尘（ESP）和袋式除尘（FF）可有效用于燃煤锅炉尾气除尘，除尘器型式选择取决于煤的品质、工艺参数及其他的技术条件及经济因素、当地的法规和用户的喜好。通常电除尘器的运行成本较低，而袋式除尘器的一次投资成本较低且尤其适用于粉尘比电阻较高的煤种。当排放浓度要求很低，例如10mg/Nm³以下或者需要脱除挥发性的重金属则更倾向于选择布袋除尘器。

另一种除尘方式是将电除尘器与袋式除尘器相结合。这种组合通常简称为电袋复合式除尘器其最简单的形式是将传统的电除尘器与独立的袋式除尘器相连。而更先进的型式则是将电除器与袋式除尘器装配在同一个壳体内使机构更加紧凑，通常将电除尘与袋式除尘安装在同壳体中的设计被称为电袋复合除尘器。

所有复合除尘方式的目标都是通过上游的电除尘区将烟气中的颗粒分离，使袋区可设计较高的过滤风速，同时将脉冲清灰频率保持在最小值。通常认为，粉尘通过电除尘区后荷电在滤袋表面形成透气性良好的粉饼层，复合除尘方式另一个优点是电除尘在袋区发生故障时可以发挥作用。这个优势特别能吸引那些以前使用过电除尘但没用过袋式除尘的用户。

关于现有的电袋复合除尘器的除尘效率、压差及袋寿命的报告都大相谷庭。在试点单位也不能得出电袋复合除尘比纯袋式除尘更有优势的实验结论。况且电袋复合除尘器增加了投资成本和维护的复杂性，所以很难说复合式除尘器优于纯袋式除尘器。

本文看眼于电袋复合除尘器有机结合电除尘和袋式除尘器两种除尘机理可能遇到的问题，提出了缓解这些问题的途径，以降低压差和减少滤袋破损。

2. 除尘原理

A 电除尘器除尘机制

在电除尘器中，通过高压电极产生电晕放电以产生静电沉淀。高压电场通过尖端放电使通过电场的烟气电离，电离后的离子沿着电场线由电离区向特制的收尘极板移动。离子通过电极间的区域时吸附在烟气的悬浮颗粒上，使颗粒荷电。荷电粉尘在电场力的作用下以远低于离子的速度向收尘极板移动，当荷电粉尘到达阳极板形成粉尘层，通过周期性振打清除。

B袋式除尘器的除尘机制

袋式除尘器将通过滤袋的烟气粉尘过滤，滤袋一般是合成高分子材料或玻璃纤维。更准确的说主要是滤袋表面形成的粉饼层产生过滤作用，这个过程被称作滤饼过滤，而不是将滤袋上每根纤维作为过滤媒介来产生过滤作用。袋式除尘器的粉尘排放在脉冲清灰时达到峰值，这与脉冲清灰过程和煤粉特性有关，而且产生的压力损失与除尘器的排放密切相关。

C 电袋复合除尘器的除尘机制

依据实验数据和工程实践，电除尘与袋式除尘串联的复合式除尘器相比于纯袋式除尘器没有显著优势，经电除尘作用后的粉尘粒径大小在亚微米级，而这种微粒很可能会穿透滤袋。此外，烟气中的粗颗粒被上游的电除尘收集，使得滤袋表面无法形成多空的粉尘块。此外电除尘预先除去粗颗粒粉尘除了会增加粉尘层的阻力，重要的是还会使得细颗粒无法在粉身中凝聚，因此，脉冲清灰后细小的粉尘颗粒会由于轻微的重力沉降在落到灰斗前再次吸附到滤袋上，这使得除尘工况更加恶化，并会导致大量的二次清灰，且每次清灰和再沉降会导致粉尘的穿透和排放。

三．.提高电袋复合除尘器性能的可行性

上面总结的电除尘和袋式除尘在除尘机制上的几个方面对于研究电袋复合式除尘器的性质很重要，电除尘对0.1um-lum级微粒的除尘效果很低，而对于大于微米级的微粒有很好的除尘效果，易于穿透袋式除尘器滤袋的细微粒恰好也是电除尘无法吸收的。显然，这种巧合使得将袋式除尘与电除尘串联的复合式除尘的概念显得没有优势。另外滤袋表面形成的粉饼的特性和随着时间而变化的压差都与滤袋上的进口粉尘的特性有很大关系。尤其是，细小微粒相对较窄的粒径分布使得粉饼的通透性很低，且对于给定厚度的粉尘的压差也增加了。由此可见，使用电袋复合除尘器而预期的低负载、低袋区压差和低脉冲清灰频率在很大程度上被抵消了，故细微颗粒粉尘更容易造成糊袋和增加压差。

袋式除尘器的另一个问题是粉尘落入滤袋下的灰斗的问题，脉冲清灰时剥落的粉尘在落到灰斗前会再次吸附在滤袋上。再吸附的粉尘数量与粉尘特性有关，非常细小的粉尘自受重力作用的沉降速度非常慢，会经历多次的二次吸附，而大粉尘会很容易沉降到灰斗中。通过电装复合除尘器中电除尘的预分离，粒径分布集中在10-20um的细小粉尘。由于没有粗颗粒形成的粉尘层，细小颗粒会悬浮在烟气中并多次的吸附在滤袋上。这会增加脉冲清灰频率以使压差保持在规定范围，同时也就增加了粉尘的穿透和排放。然而，通过优化袋区的气流分布可以使粉尘更易落人灰斗，向下流动的烟气流即所谓的重力气流，会和重力共同作用使粉尘向灰斗移动。相比于独立的袋式除尘器，重力气流对于电袋复合除尘器中的袋区显得更加重要。

另一种提高电袋复合除尘器性能的方法是从电除中引出一小股旁路烟气以增加袋区人口粉尘的平均粒径。占总烟气量5~10%的小股烟气由电除器的旁路直接进入到袋区入口区域，虽然这个概念有点违反常理，但最近的分析表明这种方法可以提高电袋复合除尘器滤袋使用寿命，降低粉尘排放。这种方法的主要目的是向袋区入口输入一定量的粗颗粒，使滤袋表面形成更多的多孔粉饼，以减少细小粉尘的对滤袋的穿透，同时，从电场区出来的细小粉尘会与旁路的粗粉尘相互凝聚，以减少细小粉尘数量并有助于重力沉降。

四．结论

锅炉出口电除尘器作用后而改变的粉尘颗粒，含亚微米级额粒和很少的粗颗粒，对其下游的布袋除尘器是不利的。细小粉尘进入滤袋内部而形成的无法穿透粉饼层，使得电较复合除尘器方案中由前端电场带来的效果不如纯袋除尘器减少入口浓度的效果。另一方面，电袋复合除尘器中电场区出口粉尘的细小粉尘在脉冲清灰后受重力作用的沉降很缓慢，这使得粉尘在其落入灰斗前，会再多次吸附在滤袋上。因此必须增加脉冲清灰频率来解决由于粉尘缓慢沉降而造成的滤袋堵塞和排放增加。如果滤袋室内的烟气设计为重力气流，即烟气从上向下流动，那么这个问题就会得到缓解。

最后的结论是,旁路烟道从电区引入的粗颗粒可以改善袋区进口的粒径分布。可调节的旁路系统可以调节混合烟气的粒径分布，以使袋区达到最佳性能。由于旁路烟气占总烟气量的5-10%，所以袋区入口处的粉尘浓度仍然很低，但是其粒径分布与锅炉尾部排除的原始粉尘的粒径分布很相似，这使得袋区的运行工况接近于独立的袋式除尘器，且由于入口粉尘浓度低，所以脉冲清灰频率更低。当特殊情况发生时，如滤袋破损或锅炉故障，则可关闭旁路烟道，这时除尘器以传统的电袋复合除尘器方式运行。

参考文献

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