小型燃煤鍋爐煙塵治理方法探析

摘 要：我國燃煤占一次能源消耗總量的75%左右，大氣污染主要來自煤煙型污染[1]。落后的燃燒方式和低水平的污染控制措施是造成大氣嚴重污染的主要原因，燃煤引發的煙塵污染有進一步蔓延的趨勢，對鍋爐煙塵進行全面治理勢在必行。近年來，各級政府加大了對大中型燃煤鍋爐煙塵的整治力度，但對一些小型燃煤鍋爐，比如洗浴中心，小型賓館，餐飲中心等使用鍋爐的整治效果并不明顯。本文主要從燃煤鍋爐的除塵原理入手，對常見除塵方法的特點、效率進行分析，探尋小型燃煤鍋爐經濟、實用、高效的除塵方法。

關鍵詞：燃煤鍋爐；特點；效率；除塵；經濟

1 治理燃煤鍋爐煙塵污染的意義

燃煤鍋爐產生的煙塵主要是PM10以下的微小顆粒物，可以直接進入人的呼吸道，直接危害著人類的身體健康。其中PM2.5（粒徑小于或等于2.5微米的顆粒物）是在燃燒過程產生的，作為我國現今主要燃料的煤的燃燒占據了相當部分。國家對PM2.5的控制相當重視，全國大中城市PM2.5監測基站相繼建成并投入使用。因此，探討經濟實用的燃煤鍋爐煙塵處理技術對改善大氣環境質量，保障人類健康具有重要意義。

2 鍋爐煙塵成分及產生原因

煤炭中可燃成分主要是化學元素碳，約占可燃成分的50-90%，不可燃成分主要是水和灰分，其含量因煤炭品質的不同存在差異。煤炭燃燒時產生煙塵和SO2等有害氣體，煙塵主要由黑煙和飛灰組成。簡言之，煙塵的主要來源是煤的燃燒，煤中的碳形成煙塵中的煙，灰分形成煙塵中的塵。它們的產生量與燃料成分、設備、燃燒狀況有關。改進鍋爐的燃燒方式、正確選擇除塵設備是消除燃煤鍋爐煙塵的主要措施，由于小型燃煤鍋爐的燃燒方式一般比較確定，因此選擇合適的除塵器對治理鍋爐煙塵來說顯得至關重要。

3 燃煤鍋爐除塵器的種類和特點

常見的鍋爐除塵設備有機械式除塵器、濕式除塵器、靜電除塵器和過濾式除塵器：

3.1 機械式除塵器

機械式除塵器是利用重力、慣性力或離心力等機械力凈化含塵氣體的裝置，重力沉降室除塵器、旋風除塵器均屬于此類除塵器。

3.1.1 重力沉降室除塵器

工作原理：煙氣從直徑較小的煙道進入較大空間的沉降室時，氣流速度降低，較大的煙塵顆粒憑借自身重力從煙氣中自然沉降分離出來，達到去除煙塵的目的。

特點：設備結構簡單，維護方便，但空間占用大，且除塵效率低，只適合凈化粒徑不小于20微米的粉塵，除塵效率僅40%-70%，一般用作高效除塵器的預處理工序。

3.1.2 旋風除塵器

也叫離心除塵器，主要有單管旋風除塵器、多管旋風除塵器、旁路式旋風除塵器、擴散式旋風除塵器和水平旋風除塵器等，其工作原理：含塵煙氣從煙道進口進入除塵器后，氣流在除塵器內沿壁筒作旋轉運動，煙塵顆粒在旋轉產生的離心力作用下向筒壁移動并積聚在壁面上，由于重力作用下降到除塵器底部，從集灰斗排出，實現煙、氣分離的目的。

特點：旋風除塵設備投資少，結構簡單，操作方便，常用于去除5-15微米以上的煙塵顆粒，除塵效率70-85%，但去除5微米以下的極細煙塵微粒效果一般。

3.2 濕式除塵器

工作原理：利用水滴或水膜來洗滌含塵煙氣，塵粒被吸附凝聚于水中，從煙氣中分離出來，達到凈化氣體的目的。常見的濕式除塵器除塵效率如下：管式水膜75.6%，麻石水膜88.4%，旋風水膜83.3%，濕式文丘里水膜兩級除塵96.8%，SW型鋼管水膜93%。

特點：采用此法去除效率較高，還可去除煙氣中一定量的二氧化硫。但除塵污水需要進行處理后外排，否則將造成二次污染。

3.3 靜電除塵器

靜電除塵器是通過強電場使塵粒帶電，在靜電場的作用下分離、捕集粉塵的煙氣凈化裝置。

工作原理：是通過高壓使煙氣中塵粒電離，在電場作用下，氣流中粉塵荷電與氣體分離。

特點：和其他除塵設備比較，靜電除塵設備不僅占地少，而且節約能源，除塵效率高達99%左右，常用于去除煙氣中粒徑0.01-50微米塵粒，且適應性廣，在煙氣溫度高、壓力大的情況下同樣適用。

3.4 過濾式除塵器

過濾式除塵器是利用過濾介質將塵粒從含塵氣體中分離和捕集的除塵設備。袋式除塵器就是一種比較常見的過濾式除塵器，它利用濾料表面形成的粉塵初層和積塵層過濾粉塵，通過慣性碰撞效應、篩濾效應和擴散效應，實現去除粉塵目的。此類除塵器由過濾裝置、清灰裝置、控制裝置和輸灰裝置組成，各裝置發揮各自功能，使除塵設施正常運行。

特點：袋式除塵器適于去除粒徑在0.1-20um的塵粒，對捕集細粒更為有效，除塵效率可達99%以上。排放煙塵濃度小于50mg/m3，甚至可達10mg/m3[2]。設備結構相對比較簡單，維護操作方便。適用范圍廣，即可用于鍋爐煙塵除塵，也可用于改善作業場所的空氣質量。

4 各類除塵器的除塵效果分析

根據縣環境監測站對全縣165臺小型燃煤鍋爐的除塵器和廢氣監測統計，安裝單管旋風除塵器的占2.3%，安裝多管旋風除塵器的占58.8%，安裝濕式除塵器的占37.5%，安裝靜電除塵器的僅1.4%。使用多管旋風除塵器和濕式除塵器占比最大，約占總數的96.3%。安裝單管旋風除塵器鍋爐煙塵排放濃度平均為325mg/m3，除塵效率為71.0%；多管旋風除塵器鍋爐煙塵平均排放濃度為225 mg/m3，除塵效率約82.4%；濕式除塵器煙塵排放濃度為105-186 mg/m3，除塵效率為84.5-88.2%；靜電除塵器排放煙塵濃度為62mg/m3，除塵效率達98.5%。

監測統計結果表明，靜電除塵器的除塵效率最高，可達98.5%，且煙塵排放濃度較低；濕式除塵器除塵效果其次，除塵效率為86.2%；干式除塵器效果較差，除塵效率僅82.4%，其中單管旋風除塵器效果最差，除塵效率僅71%，且極易發生因操作不當或本身缺陷導致的煙塵超標排放現象。

5 結束語

通過分析可以看出，傳統的重力沉降室除塵器基本已被淘汰，但旋風除塵中比較落后的單管旋風除塵其仍占據了相當比例，此法處理的煙塵排放濃度高，除塵效率遠低于其他除塵方式，且容易因操作不當引發超標排放，此種除塵器應逐步予以淘汰。濕式除塵排放廢水需要進行處理，否則容易造成二次污染。袋式除塵和靜電除塵技術和設備已經比較成熟，煙塵排放濃度較低，適應性廣，運行費用經濟合理，適于在小型燃煤鍋爐除塵領域進行推廣。

參考文獻

[1]于海龍，白靜，聶立輝.煤和油頁巖燃燒脫硫技術研究[J].煤炭轉化，2007，3：82.

[2]于軍，等.燃煤鍋爐袋式除塵技術發展與應用前景[J].節能與環保，2005，2：41.