電-袋組合式除塵技術(shù)應(yīng)用評述

劉后啟，劉啟元，張曉梅

（天津水泥設(shè)計(jì)研究院，天津 300400）

電-袋組合式除塵技術(shù)應(yīng)用評述

劉后啟，劉啟元，張曉梅

（天津水泥設(shè)計(jì)研究院，天津 300400）

簡要介紹了電-袋組合式除塵器的類型及在我國的發(fā)展概況，重點(diǎn)評述了電-袋組合式除塵器的優(yōu)點(diǎn)，簡要分析了電-袋組合式除塵器濾袋過早破損的原因，并對今后電-袋組合技術(shù)的推廣和應(yīng)用提出了建議。

電-袋組合式除塵器;預(yù)除塵;濾袋阻力;臭氧

1 前言

國內(nèi)外研究電除塵技術(shù)和袋式除塵技術(shù)相結(jié)合的混合式除塵器已經(jīng)有許多年了，其中美國研究最早，結(jié)構(gòu)型式也很多，但實(shí)際投入運(yùn)行的卻寥寥無幾，歐盟國家更少見。迄今為止，電-袋組合式除塵器的結(jié)構(gòu)類型歸納起來，基本上有兩種：一種是電極和濾袋相間排列布置，使電除塵和袋除塵機(jī)理有機(jī)融合在一起，是名副其實(shí)的電-袋組合式除塵器，其典型結(jié)構(gòu)是美國能源與環(huán)境研究中心開發(fā)的一種所謂先進(jìn)的混合式過濾器（The Advanced HybridTMfilter ），其原理見圖1[1]。

圖1 美國先進(jìn)的混合式過濾器示意圖

這種電-袋相結(jié)合的除塵器，通過中間和工業(yè)試驗(yàn)，顯示其性能優(yōu)于單獨(dú)的電除塵器和袋式除塵器。但是，至今未見普遍推廣，可能是由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、維修不便等原因。

另一種電-袋相結(jié)合的除塵器，其特點(diǎn)是上游為電除塵，下游為袋除塵，相當(dāng)于兩臺獨(dú)立的電除塵器和袋式除塵器相串聯(lián)，只不過這二者布置在同一殼體內(nèi)，常見的結(jié)構(gòu)如圖2[1]所示。國外一般將這種構(gòu)造的除塵器稱為混合式過濾器（Hybrid Filter）。早在20世紀(jì)80年代，先后就有瑞士Elex、 丹麥F.L.Smidth Airtech、美國GE Energy BHA和意大利Redecam Group SpA等公司生產(chǎn)過這種混合式除塵器。目前我國已投入運(yùn)行的絕大多數(shù)都是這種電-袋相串聯(lián)的除塵器。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)已申請專利的科研單位和企業(yè)已有十多家，其結(jié)構(gòu)可以說是大同小異。而且基本原理和總體結(jié)構(gòu)與國外產(chǎn)品并無本質(zhì)上的差異。

其實(shí)，我國第一臺電-袋相結(jié)合的除塵器，早在20世紀(jì)70年代，就用于陜西新川水泥廠懸浮預(yù)熱器窯生產(chǎn)線的除塵系統(tǒng)上。由于當(dāng)時(shí)我國電、袋除塵技術(shù)尚不發(fā)達(dá)，未能達(dá)到預(yù)期效果。當(dāng)時(shí)串聯(lián)一臺袋式除塵器，不僅流程復(fù)雜、投資高、電耗高，而且故障頻繁，排放不達(dá)標(biāo)。在90年代后期，該廠將電除塵器、高壓電源和增濕塔進(jìn)行全面改造時(shí)，將袋式除塵器去掉。改造后的排放濃度基本達(dá)到了當(dāng)時(shí)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)≤100mg/m3的要求，而且電耗降低將近40%。

因此，上游電、下游袋這種理念模式的除塵器，國內(nèi)外早在30年前就已經(jīng)問世，而現(xiàn)在大量宣傳和報(bào)道的電-袋組合式除塵器，其原理和結(jié)構(gòu)并無創(chuàng)新，而且不少設(shè)備投入運(yùn)行后，不但未顯現(xiàn)出電-袋組合式除塵器的優(yōu)勢，反而出現(xiàn)了一些比較嚴(yán)重的問題，所以有重新評價(jià)電-袋組合式除塵器的必要。

圖2 上游電除塵、下游袋除塵的組合式除塵器

2 國內(nèi)電-袋組合式除塵器的基本情況

21世紀(jì)初，我國產(chǎn)生了第一臺由窯尾電除塵器改造成的電-袋組合式除塵器，該除塵器投入運(yùn)行后取得的效果，據(jù)報(bào)道與國外某些公司所宣傳的效果基本一致。后經(jīng)報(bào)刊雜志不斷轉(zhuǎn)載，影響面逐步擴(kuò)大。所以各個行業(yè)均躍躍欲試，一時(shí)將電除塵器改為電-袋組合的勢頭猶如雨后春筍。但經(jīng)過這些年的實(shí)踐，除電力行業(yè)在電除塵器改造和新建項(xiàng)目中仍極力推薦采用電-袋組合式除塵器外，其他行業(yè)對電除塵器改造只選擇電-袋組合式除塵器的呼聲有所減弱，在新建項(xiàng)目中采用電-袋組合式除塵器的更不多見。

電力行業(yè)在采用袋式除塵器的過程中，曾經(jīng)過幾起幾落，盡管現(xiàn)在袋除塵技術(shù)日益成熟，濾袋材質(zhì)和清灰技術(shù)都有大的進(jìn)展，但是該行業(yè)對采用袋式除塵器仍一直心有余悸，特別是企業(yè)管理層的領(lǐng)導(dǎo)。在得知電-袋組合技術(shù)能延長濾袋壽命，還能降低阻力，而且通過樣機(jī)試驗(yàn)也取得了良好效果后，便認(rèn)為保留或增設(shè)電場，等于提高了袋式除塵器的保險(xiǎn)和安全系數(shù)，基于這種心理，極力推廣電-袋組合技術(shù)是完全可以理解的。

另外，在電除塵器改造為電-袋組合式除塵器的同時(shí)，一些報(bào)刊雜志也大量發(fā)表文章大加贊譽(yù)，幾乎是千篇一律地宣傳電-袋組合式除塵器的優(yōu)點(diǎn)。但這種一邊倒的論點(diǎn)值得深思，因?yàn)樵S多論點(diǎn)不是輕信國外某些公司宣傳的所謂優(yōu)點(diǎn)，就是人云亦云，所以造成業(yè)內(nèi)很多人始終心存疑慮。筆者也在閱讀國外有關(guān)文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，電-袋組合式除塵器的所謂優(yōu)點(diǎn)，有的不但不能成立，而且還有負(fù)面影響（最具有代表性的觀點(diǎn)可參見本文的參考文獻(xiàn)[2]）。

2012年《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》雜志的第二期和第三期先后發(fā)表了“燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器的應(yīng)用及問題分析”和“燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器濾袋損壞原因分析”兩篇文章，對電-袋相結(jié)合出現(xiàn)問題的分析以及所列舉的數(shù)據(jù)，都充分說明電-袋組合式除塵器并非像之前一些媒體宣傳報(bào)道中所描述的那樣完美，也證明了業(yè)內(nèi)很多人對電-袋組合式除塵技術(shù)中的問題的疑慮不無道理。

當(dāng)然，任何技術(shù)問題，由于人們的經(jīng)驗(yàn)和獲得信息的渠道有所不同，存在不同的看法和觀點(diǎn)是完全正常的。上述兩篇文章雖然不能概括電-袋組合技術(shù)出現(xiàn)問題的全貌，但至少從一個側(cè)面提醒人們對電-袋組合技術(shù)的推廣不要盲目過熱，同時(shí)也提醒業(yè)內(nèi)人士對應(yīng)用電-袋組合技術(shù)出現(xiàn)的問題要客觀認(rèn)真對待，不能片面地只報(bào)喜不報(bào)憂。對技術(shù)問題出現(xiàn)分歧，甚至出現(xiàn)針鋒相對的爭論，都要冷靜認(rèn)真對待，因?yàn)榧夹g(shù)問題只會愈辯愈明，更有利于技術(shù)的發(fā)展。

3 關(guān)于電-袋組合式除塵器的優(yōu)點(diǎn)

關(guān)于上游電、下游袋組合式除塵器的優(yōu)點(diǎn)，許多文獻(xiàn)和刊物上都有報(bào)道，諸如壓降小、濾袋壽命長、除塵效率不受粉塵特性的影響、效率穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、對細(xì)微粉塵的捕集效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、排放濃度低、運(yùn)行阻力低、節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低等等。雖然表述優(yōu)點(diǎn)的說法不盡相同，但是歸納起來，主要有以下兩點(diǎn)，本文針對這些說法，予以分析評述。

（1）上游電除塵區(qū)具有預(yù)除塵的作用，能捕集入口氣體含塵濃度的80%，甚至更高。這有利于降低袋除塵區(qū)的含塵濃度，增加濾袋的清灰周期，從而延長濾袋的使用壽命。

筆者認(rèn)為，對現(xiàn)有電除塵器的改造，保留一個或兩個電場作為預(yù)除塵，可節(jié)省部分資金，這點(diǎn)有可取之處。但現(xiàn)實(shí)情況是，袋除塵區(qū)的粉塵濃度雖然降低了，但是過濾風(fēng)速并未提高，一般仍保持在1.0m/min左右，最高也不超過1.2m/min。這意味著電-袋組合式除塵器的效果主要還是取決于袋除塵規(guī)格的大小。根據(jù)筆者的測算，過濾風(fēng)速至少＞1.4m/min，電袋組合才有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。既然過濾風(fēng)速不增加，袋除塵的規(guī)格不縮小，那么保留電場就沒有必要了。至于新設(shè)計(jì)的除塵器更無增設(shè)電場的必要，既然袋式除塵器能滿足環(huán)保要求，為何要增加電場，使除塵器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，備品備件增多，給操作管理帶來更多麻煩呢？也如何談得上電袋組合能使結(jié)構(gòu)緊湊和占地面積小呢？因此說電-袋組合技術(shù)節(jié)能和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)并不能成立。

至于說保留電場可降低袋除塵器出口的濃度，有利于延長濾袋的使用壽命的理由，也并不充分。因?yàn)閷⒈Ａ綦妶龈脑斐沙两凳摇T性除塵之類的預(yù)除塵裝置，不僅能同樣達(dá)到捕集大顆粒粉塵的效果，而且結(jié)構(gòu)簡單，可大大節(jié)省用于電除塵的能耗。何況預(yù)除塵除去大顆粒粉塵是否對袋除塵清灰有利業(yè)內(nèi)還存有不同的觀點(diǎn)。所以說電-袋組合技術(shù)可以節(jié)能和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)只是一種美好的想象。

（2）上游電、下游袋的組合式除塵器的運(yùn)行阻力比常規(guī)袋式除塵器低，這點(diǎn)也是普遍認(rèn)為電-袋組合技術(shù)具有的主要優(yōu)點(diǎn)之一。其理由是“電除塵區(qū)不僅起預(yù)除塵的作用，而且能使細(xì)微粉塵凝聚成大顆粒，使濾袋表面沉積的粉塵具有松散的結(jié)構(gòu)，因此過濾阻力比常規(guī)袋式除塵器低”。

而國外有的文獻(xiàn)有與之相左的觀點(diǎn)。認(rèn)為現(xiàn)有的電-袋組合式除塵器都不能有效地捕集雙極性的荷電粒子，上游電除塵區(qū)將大顆粒的粉塵除掉，會使下游袋除塵區(qū)的壓降增大[2]。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)的專家也有類似的觀點(diǎn)。

江得厚等人在“燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器的應(yīng)用及問題分析”（見《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》2012年第2期）中，介紹了部分電-袋組合式除塵器投入運(yùn)行后，不僅濾袋出現(xiàn)大面積損壞的情況，而且運(yùn)行阻力也大大超過設(shè)計(jì)值。分析阻力增大的原因，認(rèn)為“前置電除塵區(qū)除去80%的粉塵，部分荷電的微粒進(jìn)入袋濾區(qū)，由于荷電的細(xì)微粉塵不易建立粉塵層,互相排斥形成稀松的粉塵層，使2.5μm以下的微細(xì)粉塵容易進(jìn)入濾布的內(nèi)層，逐步增加了阻力”。例如一臺300WM機(jī)組的電-袋復(fù)合式除塵器，運(yùn)行5個月后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，濾袋下部已有粉塵進(jìn)入60%。同時(shí)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，阻力已達(dá)到1500Pa以上。參考文獻(xiàn)[3]還介紹：“據(jù)當(dāng)前收集到的資料，所有電-袋復(fù)合式除塵器在運(yùn)行一年左右后，阻力都達(dá)到1000～1200Pa”。這一數(shù)值雖然不算高，但是與有的報(bào)道說“阻力長期穩(wěn)定在800Pa以下”有相當(dāng)大的差距。

因此，認(rèn)為上游電、下游袋的除塵器的運(yùn)行阻力比常規(guī)袋式除塵器低的理由很值得推敲。

4 關(guān)于濾袋的使用壽命

無論是采用常規(guī)的袋式除塵器還是采用電-袋組合式除塵器，濾袋的使用壽命都是人們最為關(guān)注的問題。就水泥工業(yè)窯尾袋式除塵器而言，濾袋的材質(zhì)多采用玻纖覆膜，其使用壽命一般為2年左右。但也有在3年以上的記錄，甚至有的在5年以上。因?yàn)闉V袋壽命的長短，固然首先取決于濾袋生產(chǎn)廠家采用的材質(zhì)，但是用戶運(yùn)行的工況條件以及操作、維護(hù)和管理的因素也至關(guān)重要?，F(xiàn)在一些用戶在招標(biāo)時(shí)，不管何種材質(zhì)的濾袋，都要求保證使用壽命在3年以上，這種要求有些脫離實(shí)際。因?yàn)閷τ诓＠w覆膜濾料，一般廠家只保證2年。如果一定要保證3年，就要選用昂貴的P84濾料，而電-袋組合式除塵器濾袋的選用也應(yīng)該符合這種情況。至于說電-袋組合除塵器的濾袋使用壽命要長于常規(guī)的袋除塵器的說法，至少目前還沒有足夠的實(shí)績來證明這一觀點(diǎn)。相反，熱電廠電-袋組合除塵器濾袋的壽命達(dá)不到預(yù)期的并不罕見。如有關(guān)文章指出：截至2010年5月，我國燃煤電廠135MW以上機(jī)組運(yùn)行的47臺電-袋復(fù)合式除塵器中，已有70%的設(shè)備出現(xiàn)PPS濾袋強(qiáng)度嚴(yán)重下降、大面積破損的情況。國內(nèi)外幾個較大的生產(chǎn)濾袋的廠家，供應(yīng)熱電廠常規(guī)袋式除塵器的濾袋，有兩個廠家分別有運(yùn)行90個月和73個月的運(yùn)行業(yè)績，但是用在電-袋組合除塵器上的濾袋，在1～2年間就發(fā)生了破袋的情況，這種情況應(yīng)引起有關(guān)部門的重視[3]。

至于破袋的原因很多也很復(fù)雜，就是常規(guī)袋式除塵器也存在濾袋過早破損的情況，但是電-袋組合式除塵器的上游電除塵區(qū)產(chǎn)生臭氧對濾袋的腐蝕，不少文獻(xiàn)認(rèn)為是主要原因之一。關(guān)于臭氧腐蝕問題，現(xiàn)在存在較大的分歧，有的文章介紹，通過某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)，臭氧對PPS濾袋并無大礙。而在現(xiàn)實(shí)中，電-袋組合式除塵器的濾袋損壞速度比常規(guī)袋式除塵器的濾袋要快，而且實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的結(jié)果往往有一定的局限性，不可能完全模擬工況條件不時(shí)變化的復(fù)雜情況。因此估計(jì)這一分歧在短時(shí)期內(nèi)很難統(tǒng)一，有待有關(guān)濾料生產(chǎn)廠家進(jìn)一步地深入研究和更多應(yīng)用實(shí)踐的觀察總結(jié)。

筆者認(rèn)為，臭氧對玻纖材質(zhì)的濾袋確實(shí)無影響，但是對PPS的濾袋就很難說了。根據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，PPS的主要缺點(diǎn)就是抗氧化性差。一般要求含氧量＜14%（體積），而且對溫度極為敏感。若含氧量達(dá)到12%，則耐溫＜140℃，即含氧量越高，耐溫越低，溫度每增加10℃，化學(xué)反應(yīng)速度加快1倍，3年的使用壽命就會降到一年半。

電-袋組合除塵技術(shù)的上游電除塵區(qū)產(chǎn)生臭氧，臭氧分子極不穩(wěn)定，是比氧氣更為強(qiáng)烈的氧化劑，而且可以在較低溫度下進(jìn)行氧化，“在高溫和一定濕度下易與煙氣中的其他成分迅速反應(yīng)，特別是與NO反應(yīng)生成NO2，NO2是侵蝕性氧化劑，對PPS有很強(qiáng)的腐蝕性，O3因與其他成分反應(yīng)迅速，但是很難單獨(dú)測到?？蓽y量電除塵器進(jìn)口NO和出口的NO2來折算O3的質(zhì)量濃度”[5]。O3加速PPS濾袋腐蝕應(yīng)該說是濾袋損壞的主要原因，因此說臭氧加速PPS濾袋的氧化腐蝕是主要原因。

5 結(jié)語

電-袋組合式除塵器一直在國內(nèi)普遍的贊譽(yù)聲中推廣，現(xiàn)在筆者提出不同的見解，旨在希望通過爭論，更好地推進(jìn)除塵技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為此，提出以下建議：

（1）電-袋組合除塵技術(shù)可以作為現(xiàn)有電除塵器進(jìn)行改造的方案之一，但不是首選方案，因?yàn)榫唧w還要看殼體的完好情況。如果電除塵器年久失修，殼體和內(nèi)部構(gòu)件有明顯腐蝕，那么保留一個或兩個電場就沒有什么價(jià)值了。

（2）新建項(xiàng)目沒有增設(shè)電除塵器的必要。比如，熱電廠如果煤質(zhì)成分有利于采用電除塵器，還是應(yīng)采用電除塵器，畢竟電除塵器的一次性投資和日常維護(hù)費(fèi)用較低；如果熱電廠的煤質(zhì)特差，采用增加電場也難以使排放達(dá)標(biāo)的，還是以采用袋式除塵器為宜。既然單獨(dú)采用電除塵或袋式除塵器就能達(dá)標(biāo)，那么就完全沒有必要多此一舉的采用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜電-袋組合式除塵器了。

（3）除電力行業(yè)外，現(xiàn)在已采用電-袋組合式除塵器的其他行業(yè)，也應(yīng)該認(rèn)真、實(shí)事求是地總結(jié)能否延長濾袋的使用壽命，以及除塵設(shè)備的阻力是否有所降低的問題，如果這兩方面與常規(guī)袋式除塵器持平或并沒有優(yōu)勢，那么今后繼續(xù)推廣采用電-袋組合式除塵技術(shù)的意義也不大。

（4）有關(guān)部門應(yīng)組織相關(guān)單位和專家，對現(xiàn)有運(yùn)行中的電-袋組合式除塵器的實(shí)際應(yīng)用效果、經(jīng)驗(yàn)，以及存在的問題，進(jìn)行全面深入的調(diào)查，正確引導(dǎo)市場，促進(jìn)除塵技術(shù)的改進(jìn)、創(chuàng)新和發(fā)展。

[1]王麗麗，等.電袋復(fù)合式除塵器技術(shù)研究進(jìn)展[Z].中國科技論文在線.

[2]Dr.Henry V.Krigmont etc.A New Multi-Stage Collector（MSCTM）Concept.

[3]江得厚，等.燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器的應(yīng)用及問題分析[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012（2）.

[4]江得厚，等.燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器濾袋損壞原因分析[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012（3）.

[5]江得厚，等.燃煤電廠電-袋復(fù)合除塵器不是最佳組合[C].中國電力：火電廠環(huán)境保護(hù)綜合治理技術(shù)研討會論文集，2009.

Comment on Precipitation Technology & Application of Electricity-Bag Combination

LIU Hou-qi, LIU Qi-yuan, ZHANG Xiao-mei
(Tianjin Academy of Cement Design, Tianjin 300400, China)

The paper introduces briefly the precipitator types of electricity-bag combination and the development situation in our country; comments the advantage of the precipitator of electricity-bag combination; analyzes briefly the reasons of the broken filter bag of the precipitator of electricity-bag combination and puts forward suggestions on popularization and application of electricity-bag combination technology.

precipitator of electricity-bag combination; pre-precipitation; filter bag resistance; ozone

X701.2

A

1006-5377（2012）10-0027-04