生物質鍋爐煙氣治理技術

康景宏

（福建龍蘭環?？萍加邢薰?，福建 龍巖 364000）

1 引言

目前，國內眾多小微企業在開發本地竹資源、進行竹制品工業生產活動過程中，產生了大量邊角料。為充分利用這些生物質能，降低企業生產成本，生物質鍋爐由此應運而生得到推廣使用，但隨之也成為分散式的大氣污染源。

傳統生物質鍋爐的煙氣治理有兩種技術：一是采用水膜除塵器，不僅除塵效率低，且煙氣會帶走大量的水分，并產生白煙現象，影響達標排放；二是采用布袋除塵器，但由于煙溫過高、煙氣夾帶火星和焦油等原因，導致布袋除塵器出現燒袋、糊袋和破袋現象，影響設備正常運行。

某竹炭生產廠的生物質鍋爐規格為12t/h，燃料為竹屑、竹粉等，采用“微霧除塵器+濕式靜電除塵器”工藝技術路線，系統投運后，設備運行穩定，粉塵達標排放并消除了白煙現象。

2 生物質鍋爐煙氣特性

生物質鍋爐煙氣具有如下特性：1）煙氣中粉塵顆粒粒徑小、濃度大、比電阻大、比重小；2）生物質燃燒不充分，煙氣夾帶火星；3）煙氣排放溫度高，通常為170℃～190℃；4）煙氣量受燃燒工況影響大，在3.4萬～3.6萬m3/h之間波動；5）450℃～500℃溫度區間為生物質炭化過程，此過程中，生物質會熱解生成大量的焦油并蒸發混合至煙氣中；6）在氧氣供應不足，燃燒不充分的情況下，生物質會轉變為具有很強黏性的炭黑；7）煙氣含有HCl和SO2成分，會腐蝕煙氣治理設備。

3 生物質鍋爐煙氣治理方案的確定

生物質鍋爐煙塵粒徑小、比重小，采用傳統的水膜除塵器作為煙氣治理設備，粉塵不易被水膜捕捉，除塵效率低；煙溫高，會帶走大量水分，產生白煙現象。煙氣中粉塵的黏性強，夾帶火星和焦油，采用布袋除塵器作為煙氣治理設備，常出現燒袋、糊袋和破袋現象，降低濾袋的使用壽命，增加設備的維護費用。此外，傳統處理設備都無法捕捉PM2.5粉塵顆粒。

基于生物質鍋爐的煙塵具有粒徑小、親水性好等特性，采用能形成多層“微霧層”的微霧除塵器。煙塵穿過“微霧層”與微霧結合、凝聚，黏附有微霧的粉塵顆粒之間相互聚集，形成一個細微粉塵顆粒成長為粉塵大顆粒并沉降去除的煙氣凈化的過程。微霧除塵器預處理后的煙氣流入濕式靜電除塵器，通過電暈極使粉塵荷電、收塵極收塵、定時噴淋沖洗等過程，去除煙氣中的細微粉塵顆粒物，煙氣達標排放。該煙氣治理技術對PM10以下粉塵捕集率為90%，其中PM2.5粉塵捕集率達到30%[1]。

4 生物質鍋爐及其煙氣治理工藝流程（如下圖）

工藝流程圖

5 微霧除塵器選型設計

5.1 設計參數（見表1）

表1 微霧除塵器設計參數

5.2 微霧除塵器系統設計

5.2.1 材料選型

根據微霧除塵器工作特點和煙氣腐蝕性特性，設備本體選用SS304L不銹鋼。

5.2.2 微霧層發生器

微霧層發生器為微霧除塵器的核心設備，其微霧層形成的好壞，直接影響微霧除塵器的運行。

通過向微霧層發生器霧化噴嘴提供高動能的水或水氣混合流體，產生超聲波震蕩，水被霧化形成“微霧層”，微霧粒徑≤10μm。霧化噴嘴材料選用SS316L不銹鋼。

微霧層發生器收塵原理是基于微霧顆粒和粉塵顆粒粒徑接近，能增大粉塵顆粒與微霧碰撞接觸機率，而黏結在一起。微霧粒徑越小，凝聚的機率越大，粉塵因而變大加重而沉降。

6 濕式靜電除塵器選型設計

6.1 設計參數（見表2）

表2 濕式靜電除塵器設計參數

6.2 選型設計

根據濕式靜電除塵器工作特點和煙氣腐蝕性特性，設備本體選用SS304L不銹鋼。

6.3 陰極線和陽極板選型

濕式靜電除塵器陰、陽極的選型設計準確與否，影響到設備運行過程中性能的好壞。

煙氣經微霧除塵器預處理后，煙溫降低、濕度增大，且具有腐蝕性。因此，陰極線采用三角芒刺線設計，材料為SS304L不銹鋼；陽極板選用818型陽極板，材料為SS304L不銹鋼。

6.4 清灰方式

濕式靜電除塵器清灰方式采用噴淋沖洗系統，清除沉降在陰極線和陽極板上的粉塵。系統選型設計準確與否，影響到設備運行過程中性能的好壞。噴淋系統噴嘴采用霧化效果極佳的噴嘴，以保證在陽極板表面形成連續、厚度均勻的水膜，達到極好的清灰效果。霧化噴嘴材料選用SS316L不銹鋼。

6.5 控制系統

濕式靜電除塵器控制系統分為低壓和高壓控制系統。低壓控制系統采用西門子S7-200，對噴淋沖洗系統、絕緣子加熱系統、熱風吹掃系統、水泵（噴淋水泵、循環水泵和給水水泵）等進行實時監控和控制。該系統預留DCS接口，可向DCS實時傳送和接收數據。高壓控制系統采用CHMOS 16位單片機。對高壓硅整流變壓器的一次電壓電流、二次電壓電流進行實時數據采樣和控制。

7 小結

微霧除塵器和濕式靜電除塵器作為一種先進的煙氣治理設備，結構簡單、運行維護成本低，同時具有協同脫除多種污染物的功能[2]。

該系統于2017年6月通過試運行并投入使用，投運至今，微霧除塵器和濕式靜電除塵器各系統運行穩定，煙塵測試折算濃度小于15mg/Nm3，實現了煙塵超低排放。

生物質鍋爐灰渣和微霧除塵器、濕式靜電除塵器收集的廢水中富含鉀鹽，是植物生長不可或缺的營養素，可用于經濟作物的澆灌施肥，實現資源的回收利用，具有良好的經濟和環境效益。

[1] 林國鑫，陳小利，鄭巖峰，黃建華.濕式電除塵器-應對PM2.5超低排放新武器[C]，第15屆中國電除塵學術會議論文集，2013.

[2] 李進昌.濕式電除塵器在生物質鍋爐中的應用探索[J].企業技術開發月刊， 2016，35（12）：51-52.