燃煤電廠除塵器對微細粉塵捕集效率對比試驗

王 勇，徐曉虎

（1.浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆憬?諸暨 311800；2.東北大學，沈陽 110004）

1 概述

目前，國內燃煤電廠的除塵器形式主要有電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器三類。隨著民眾環(huán)保意識和國家有關標準的提高，政府和民眾對空氣中細微顆粒物引起的污染越發(fā)關注。為了確定燃煤電廠各型除塵器對PM10及PM2.5細微粉塵的脫除效率，國內某環(huán)保公司聯(lián)合北京能源投資（集團）有限公司對該公司正在運行的電除塵器、袋式除塵器及電袋復合除塵器這三種型式的除塵器進行了PM10及PM2.5級粉塵排放特性的對比研究。獲得的試驗數據對燃煤電站除塵設備選型及相關標準的制定具有重要的指導意義。

該試驗的依據及相關儀器見表1；沖擊器分級規(guī)格見表2。

表1 測試依據及相關儀器

表2 沖擊器分級規(guī)格

DLPI（Dekati?Low Pressure Impactor）是由芬蘭坦佩雷大學開發(fā)的一款先進的氣溶膠粒子分布和濃度監(jiān)測儀器（見圖1）。采用經典的Anderson多級沖擊式分級原理，由13個串級構成，可以檢測中位徑為30nm到10μm粒徑范圍的氣溶膠粒子分布[1]。

圖1 DLPI沖擊器

2 測試方法

按照HJ/T 93-2003的要求，本次試驗以承重法為準。測試流程見圖2。

圖2 測試流程圖

（1）效率測試

測點分別設置在除塵器的進口和出口煙道并采取網格化布點方式，用自動煙塵/氣測試儀進行測試，通過動態(tài)記錄煙氣流量、溫度、靜壓、動壓和當地大氣壓及取樣重量等參數換算成煙塵濃度的方式，計算出除塵器的除塵效率。

（2）PM10、PM2.5濃度測試

測點設在除塵器出口，采用等速采樣方法進行采樣，通過串級低壓沖擊儀進行分級收塵，最后利用電子天平對所收集的各級粉塵進行稱重，然后進行數據處理[2]。

3 測試結果

3.1 袋式除塵器

機組負荷200MW，燃煤為山西陽泉、內蒙古依泰混煤，煤粉細度（R90）22%，收到基灰分31.03%。袋式除塵器有4個入口及4個出口，出口煙道4m×1.5m，采樣量0.8m3（標態(tài)，下同），煙氣溫度121℃。測試結果見表3，分級效率見表4。

從表3可以看出：袋式除塵器的除塵效率高達99.937%，屬高效除塵器。出口排放濃度只有22mg/Nm3，滿足現行的國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2012）。從表4可見，出口煙道排放的粉塵中PM10占絕大部分，其中部分屬于危害極大的PM2.5。

表3 袋式除塵器測試結果

表4 袋式除塵器分級效率

3.2 電袋復合除塵器

機組負荷190MW，燃煤為山西陽泉、內蒙古依泰混煤，煤粉細度（R90）22%，收到基灰分27.93%。除塵器有2個入口、4個出口，出口煙道4m×1.5m，采樣量0.8m3。煙氣溫度131℃。測試結果見表5，分級效率見表6。

表5 電袋復合除塵器測試結果

表6 電袋復合除塵器分級效率

從表5可以看出：電袋復合除塵器的除塵效率高達99.948%，屬高效除塵器。出口排放濃度17.2mg/Nm3，同樣滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2012），從表6可見，出口排放的粉塵中同樣是PM10占絕大部分，部分屬于危害極大的PM2.5。

3.3 電除塵器

機組負荷600MW，燃煤為準格爾長焰低硫煙煤，煤粉細度（R90）11.84%，收到基灰分23.15%。除塵器有4個入口，4個出口，出口煙道4.2m×4.2m，采樣量0.8m3。測試結果見表7，分級效率見表8。

表7 電除塵器測試結果

表8 電除塵器分級效率

從表7可以看出：電除塵器的除塵效率高達99.722%，也屬高效除塵器。但出口排放濃度達75mg/Nm3，遠高于《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2012）30mg/Nm3的要求。從表8可見，出口排放的粉塵中PM10及PM2.5所占的比重較袋式除塵器和電袋復合除塵器低，這說明電除塵器對微細粉塵的捕集效率要低很多。

4 數據分析及討論

電袋復合除塵器、袋式除塵器、電除塵器三種類型除塵器排放濃度對比情況見表9。

表9 三種類型除塵器排放濃度對比

從表9可以看出，這三種類型除塵器無論出口排放總質量濃度還是PM10和PM2.5級的質量濃度，按照從低到高的順序均是電袋復合除塵器、袋式除塵器和電除塵器。其中，電袋復合除塵器和袋式除塵器的出口排放濃度滿足我國現行的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2012）中低于30mg/Nm3的要求，但電除塵器的出口排放濃度達75.0mg/Nm3，遠超現行的標準。該數據表明電除塵在現在苛刻的環(huán)保標準要求下面臨新的挑戰(zhàn)。

從測試結果（表10）可以看出，除塵效率按照由高到低的次序依次為電袋復合除塵器、袋式除塵器及電除塵器。這三種除塵器均屬高效除塵器。電袋復合除塵器、袋式除塵器在過濾微細粉塵方面較電除塵器更優(yōu)。

表10 三種類型除塵器效率對比 （單位：%）

5 結論

（1）電除塵器、電袋復合除塵器和袋式除塵器均屬高效除塵器，但電除塵器的效率低于電袋除塵器和袋式除塵器。

（2）電袋復合除塵器和袋式除塵器的出口排放均小于30mg/Nm3，可滿足國家現行的火電廠大氣污染物排放標準要求。但電除塵器的出口排放濃度達75.0mg/Nm3，不能滿足該標準的要求，電除塵器面臨新的挑戰(zhàn)。

（3）電袋復合除塵器和袋式除塵器對PM10級粉塵的捕集效率均在90%以上，但電除塵器對PM10級粉塵的捕集效率只有44%。電袋復合除塵器和袋式除塵器PM2.5級粉塵的捕集效率也高于電除塵器。

（4）電除塵器是有近百年運行史的高效除塵器。盡管目前在應對新標準上面臨著一些困難，但最近幾年電除塵器在一些諸如煙氣調質、移動極板清灰、煙道凝聚器、濕式除塵等方面也取得了顯著的進步。相信隨著這些技術的成熟，電除塵器應能滿足現行的環(huán)保標準要求。

[1] MARJAMAKI M,KESKENIN J,CHEN D R,et al.Performance evaluation of the electrical low-pressure impactor(ELPI)[J].Journal of Aerosol Science,2000,31(2):249-261.

[2] J. Zhu, Q. Zhao, Y. Yao, etc, “Effects of high-voltage power sources on fine particle collection efficiency with an industrial electrostatic precipitator”, Journal of Electrostatics 70 (2012) 285-291.