燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物控制技術(shù)研究

初建（中國新型建材設(shè)計(jì)研究院， 浙江 杭州 310000）

燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物控制技術(shù)研究

初建（中國新型建材設(shè)計(jì)研究院， 浙江 杭州 310000）

霧霾天氣的形成，與燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物的排放有著直接的關(guān)系。基于這種認(rèn)識(shí)，本文在分析燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物控制的重要性的基礎(chǔ)上，對(duì)微細(xì)顆粒物的傳統(tǒng)控制技術(shù)和新型控制技術(shù)展開了研究，從而為燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)改造提供指導(dǎo)。

燃煤鍋爐；煙氣；微細(xì)顆粒物；控制技術(shù)

0 引言

霧霾的形成，與大氣中的微細(xì)顆粒物濃度過高有關(guān)，其會(huì)給人體健康帶來較大的威脅。而燃煤鍋爐排放的煙氣中含有大量的微細(xì)顆粒物，將給大氣帶來嚴(yán)重的污染。因此，有必要對(duì)燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物控制技術(shù)展開研究，以便更好的進(jìn)行大氣污染的防治。

1 燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物控制的重要性分析

近幾年來，隨著大氣污染的逐漸加重，人們對(duì)大氣中微細(xì)顆粒物污染的控制問題也越發(fā)重視。而燃煤鍋爐作為微細(xì)顆粒物的主要排放源之一，其所排放的微細(xì)顆粒物量占每年排放的微細(xì)顆粒物排放量總數(shù)的35%左右。在燃煤鍋爐的煙氣中，粒徑小于10μm的顆粒所占比例高達(dá)40%，粒徑小于2.5μm的超細(xì)粉塵占40%～70%。而粒徑小于50μm的顆粒物均為微細(xì)顆粒物，所以可見燃煤鍋爐煙氣的毒害性。因此，只有有效進(jìn)行燃煤鍋爐煙氣中的微細(xì)顆粒物的控制，才能夠減少人類生存活動(dòng)給大氣帶來的污染，從而為人民群眾的身體健康和人類賴以生存的地球提供保護(hù)。

2 燃煤鍋爐煙氣微細(xì)顆粒物的控制技術(shù)研究

2.1 鍋爐煙氣顆粒物傳統(tǒng)控制技術(shù)

在過去較長的時(shí)間里，我國在燃煤鍋爐煙氣顆粒物控制方面大多采取靜電除塵技術(shù)和布袋除塵技術(shù)。使用靜電除塵技術(shù)，可以依靠顆粒核電和電場(chǎng)吸附進(jìn)行除塵。針對(duì)粒徑大于10μm的顆粒，將起到良好的除塵效果，去除效率可達(dá)99%以上。但在顆粒粒徑降到2μm以下后，就難以確保除塵效果［1］。使用布袋除塵技術(shù)，則可以依靠慣性碰撞、擴(kuò)散脫除和攔截進(jìn)行顆粒物去除，在微細(xì)顆粒物控制方面的總體過濾效果較高，但是難以進(jìn)行粒徑小于1μm的顆粒的去除。

（1）濕式靜電除塵技術(shù)

在眾多靜電除塵技術(shù)中，濕式靜電除塵技術(shù)的煙氣顆粒物控制效果較好。使用該技術(shù)，需要使用由煙氣分布裝置、收塵極、電暈極和沖洗裝置等結(jié)構(gòu)組成的管式除塵器。在燃煤鍋爐的濕式煙氣脫硫裝置的煙氣出口，可以進(jìn)行該種除塵器的安裝，以便對(duì)煙氣中的微細(xì)顆粒物進(jìn)行脫除。使用該技術(shù)，能夠有效防止二次揚(yáng)塵，并且裝置應(yīng)用效果不會(huì)受到粉塵比電阻的影響。針對(duì)煙氣中的三氧化硫等酸霧，該技術(shù)的使用能夠起到聯(lián)合脫除作用。從煙氣顆粒物脫除效率上來看，使用該技術(shù)能夠達(dá)到95%的脫除效率，所以該技術(shù)在國內(nèi)外的火電廠中均得到了應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，還要根據(jù)煙氣及污染源的具體情況進(jìn)行除塵器系統(tǒng)的合理布置，目前主要可以使用垂直煙氣流獨(dú)立布置方式、煙氣垂直流與除塵系統(tǒng)整體布置方式和水平煙氣流獨(dú)立布置方式。

（2）電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合除塵技術(shù)，是將布袋除塵技術(shù)和靜電除塵技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的除塵技術(shù)。利用靜電除塵技術(shù)的靜電場(chǎng)，就可以有效去除燃煤鍋爐煙氣中的大顆粒，利用布袋除塵技術(shù)，則能夠使煙氣中的微細(xì)顆粒物得到去除。使用該種除塵技術(shù)，可以使除塵器保持穩(wěn)定的運(yùn)行效果，并且能夠降低除塵器的運(yùn)行負(fù)荷，所以能夠使設(shè)備的壽命得到延長。就目前來看，市場(chǎng)使用的電袋復(fù)合除塵器主要有兩種，即電袋分體式除塵器和電袋一體式除塵器［2］。經(jīng)過了一段時(shí)間的發(fā)展，電袋復(fù)合除塵器目前的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，但是在布袋單元和靜電單元結(jié)合方面仍然存在著一定的問題。而利用該種除塵技術(shù)進(jìn)行粒徑不小于10μm的顆粒物的去除，能夠達(dá)到99.5%的脫除效率，但不適合在濕法除塵中應(yīng)用。

2.2 鍋爐煙氣顆粒物的新型控制技術(shù)

自2012年以來，國家就提出了粉塵排放濃度的新標(biāo)準(zhǔn)，即要求排放濃度不超過30mg/m3。而燃煤鍋爐目前主要采取的濕式靜電除塵技術(shù)和電袋復(fù)合除塵技術(shù)，在煙氣脫硫處理后還會(huì)產(chǎn)生較多的細(xì)微粉塵，并且與脫硫生成物一起與氣溶膠疊加起來，所以將導(dǎo)致煙氣排放較難達(dá)到國家要求。因此，還需要使燃煤鍋爐煙氣中的微細(xì)粉塵得到進(jìn)一步去除，以便滿足國家的規(guī)定要求。考慮到燃煤鍋爐煙氣綜合治理采取的濕法脫硫工藝，還需要使用濕式靜電除塵技術(shù)進(jìn)行飽和濕煙氣的處理［3］。為強(qiáng)化濕式靜電除塵技術(shù)的除塵效果，可以將傳統(tǒng)除塵器的除塵原理與靜電凝并技術(shù)、荷電噴霧技術(shù)和水膜清灰技術(shù)結(jié)合起來，從而使?jié)袷届o電除塵器的清灰方式得到優(yōu)化，繼而使除塵器能夠以較高效率進(jìn)行煙氣中的微細(xì)顆粒物的脫除。

（1）荷電噴霧技術(shù)

所謂的荷電噴霧技術(shù)，其實(shí)就是利用荷電水霧進(jìn)行煙塵的捕捉。使用該技術(shù)，需要使用霧化的水荷電，并且利用顆粒物的慣性碰撞和靜電引力作用使其與荷電霧滴結(jié)合起來。所以，使用荷電噴霧技術(shù)，能夠使粉塵顆粒凝聚，從而使粉塵的體積變大。而通過改變粉塵的比電阻范圍，則能夠利用收塵電場(chǎng)進(jìn)行粉塵的捕集。從水霧的捕塵機(jī)理上來看，粉塵的捕集是在重力、慣性碰撞和擴(kuò)散等多種機(jī)理的作用下完成的，所以其機(jī)理相對(duì)復(fù)雜。而在水霧荷電化后，其主要會(huì)通過截留、慣性碰撞和靜電力進(jìn)行顆粒物捕捉［4］。需要注意的是，霧滴荷電主要捕集的是粒徑在2μm以下的粉塵，與之接觸的粉塵則比較容易粘附在水滴上，從而凝聚成大的顆粒。因此在經(jīng)過收塵電場(chǎng)時(shí)，氣流中的大顆粒就會(huì)被脫除。

（2）靜電凝并技術(shù)

從結(jié)構(gòu)上來看，靜電凝并除塵器將由收塵區(qū)和凝并區(qū)組成。在使用該種除塵技術(shù)時(shí)，需要沿著氣流方向依次完成凝并區(qū)和收塵區(qū)的布置。其中，凝并區(qū)由反電暈極板和電暈極板構(gòu)成，其上有針狀芒刺。通過實(shí)現(xiàn)芒刺的交錯(cuò)布置，則能夠防止除塵器放電產(chǎn)生的正、負(fù)離子電量被中和，所以能夠使外加電壓得到提高。在燃煤煙氣中的微細(xì)顆粒物流經(jīng)由電暈極板和反電暈極板組成的電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)中的大部分離子將發(fā)生碰撞，繼而使其中一部分粉塵荷正電，另一部分則為荷負(fù)電。在放電產(chǎn)生的電場(chǎng)力和強(qiáng)離子風(fēng)驅(qū)動(dòng)下，帶正電粉塵則會(huì)運(yùn)動(dòng)至電暈極板一側(cè)，帶負(fù)電的會(huì)運(yùn)動(dòng)至反電暈極板，繼而使大量荷電顆粒被收集下來［5］。而受到離子風(fēng)和電場(chǎng)力的雙重作用，電場(chǎng)中存在的大量荷電顆粒都會(huì)凝并，然后形成粒徑較大的顆粒團(tuán)，并且分別被凝并區(qū)和收塵區(qū)收集下來。

（3）水膜清灰技術(shù)

在電場(chǎng)上進(jìn)行細(xì)霧滴小流量噴嘴設(shè)置，可以在電場(chǎng)中噴入細(xì)微水滴，從而在陽極板上形成連續(xù)均勻流動(dòng)的水膜，繼而使吸附在其上的灰塵被收集起來。利用該原理，連續(xù)水膜系統(tǒng)可以進(jìn)行電場(chǎng)中大量粉塵的收集，所以能夠使?jié)袷届o電除塵器的除塵效果得到提升。所以，利用水膜清灰技術(shù)，濕式靜電除塵器的除塵效果在很大程度上取決于水膜系統(tǒng)的噴霧噴嘴分布情況。因?yàn)椋挥写_保噴嘴合理分布，才能夠在極板表面形成均勻的水膜，從而使電場(chǎng)的異常放電現(xiàn)象得到降低，并且使吸塵器的收塵效果得到明顯提升［6］。此外，使用該技術(shù)還需要進(jìn)行沖洗系統(tǒng)的設(shè)置，以便將除霧器、氣流分布板和極板上的粉塵沖刷出裝置內(nèi)部，繼而使除塵器保持穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語

總而言之，在對(duì)燃煤鍋爐煙氣的微細(xì)顆粒物進(jìn)行控制時(shí)，還要關(guān)注粒徑較小的微細(xì)顆粒物的脫除問題。因?yàn)椋S著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，只有加強(qiáng)對(duì)微細(xì)顆粒物的控制，才能夠確保燃煤鍋爐的使用符合國家要求。為此，企業(yè)還要認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)煙氣控制技術(shù)的技術(shù)缺陷，并且加強(qiáng)新的煙氣控制技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，從而使燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)得到有效改造。

［1］李冬梅.燃煤鍋爐煙氣汞污染控制技術(shù)淺析［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2011，08（31）：62-63+75.

［2］沈浩.濕式電除塵器用于控制燃煤煙氣污染物的測(cè)評(píng)［J］.電力與能源，2014，01（35）：54-58.

［3］趙永水.燃煤電廠PM2.5微細(xì)顆粒物控制新技術(shù)——旋轉(zhuǎn)電極式電除塵性能特點(diǎn)及安裝技術(shù)［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2012，04（26）：1-4.

［4］史妍婷，杜謙，高建民，等.燃煤鍋爐PM2.5控制現(xiàn)狀及改進(jìn)建議［J］.節(jié)能技術(shù)，2013，04（31）：345-348+352.

［5］劉帥，鄧雙，黃家玉，等.燃煤鍋爐一次PM2.5的監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)［J］.能源與環(huán)境，2015，01：24-27+30.

［6］胡月琪，召輝，馮亞君，等.北京市燃煤鍋爐煙氣中水溶性離子排放特征［J］.環(huán)境科學(xué)，2015，06：1966-1974.

初建，男，山東人，漢族，大學(xué)本科，研究方向：化工、鍋爐及環(huán)保。