电袋复合式除尘器的应用及技术探讨

引言

随着社会的发展,国家对大气排放的管控越来越严格,各地相继修订了大气污染排放标准限值。面对新排放标准,许多企业面临除尘设备性能不稳定、排放不达标等问题,急需升级改造现有除尘器或选用新型高效除尘器。

目前,冶金、厂矿、电力等企业对除尘器的选用存在以下特点:高温区域选用电除尘器,例如烧结机整粒除尘、机尾除尘、高炉炉后除尘等多采用电除尘器,其他区域多选用布袋除尘器。但新限值标准执行后,电除尘器排放很难达标,因此选用新型的电袋复合式除尘器和对除尘系统进行优化改善是有必要且行之有效的方法。

1除尘原理

1.1电除尘器的除尘原理

电除尘器是通过高压整流变压器获得直流高压电源,然后在箱体内部的阳极板和阴极线(电晕极)间施加高压直流电,在阳极板和阴极线之间产生高压电场,使得阴极线附近产生电晕放电,形成大量的正、负离子和电子。烟气进入电除尘器后,大颗粒粉尘在重力、均流板作用下自然沉降落入灰斗,其余烟气穿过均流板、进入电场,粉尘吸附离子或电子而带电,然后在电场力的作用下,带电粉尘向异性电极移动、粘附,并向极板、极线释放电荷。当阳极板、阴极线上粘附的粉尘达到一定厚度时,振打装置振打极板、极线,使粉尘脱落、进入灰斗,完成粉尘的净化和收集。

1.2布袋除尘器的原理

布袋除尘器中,含尘气体从进风口进入箱体后,气流速度迅速下降,大颗粒粉尘在导流板、重力的作用下直接落入灰斗:其余较细尘粒随气流转折向上进入中间箱体,粉尘积附在滤袋外表面,在滤袋及表面尘饼的筛滤作用下[1],过滤后的气体透过滤袋进入上箱体,由出风口排出。而粉尘被滤袋筛滤、阻留,在滤袋表面不断积累、压实,进出口压差也随之变大,当除尘器阻力达到喷吹设定值时,控制系统发出清灰指令,压缩空气在脉冲阀的控制下喷吹袋内,使滤袋产生急剧的膨胀和冲击振动,于是灰尘落入灰斗。

2除尘效率影响因素分析

2.1电除尘器除尘效率及影响因素分析

电除尘器是利用高压强电场使含尘气体电离、粉尘荷电,然后粉尘在电场力的作用下粘附在极板、极线上,通过振打装置振打极板、极线清灰,最终粉尘落入灰仓被收集起来。电除尘器可以处理高温、高浓度、大流量甚至腐蚀性烟气,压力损失及阻力小,而且处理的粉尘几乎不受粒径的影响,即使对小于1um的粉尘仍有很高的除尘效率。在电除尘器的实际应用中发现,粉尘比电阻是影响电除尘器除尘效率和排放浓度的一个非常重要的因素。粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的一个指标,其数值上等于单位面积的粉尘在单位厚度时的电阻值。最适于电除尘器工作的比电阻为106~l011Q·cm,在这个数值范围以外,电除尘器的性能将下降。

粉尘比电阻对粉尘的粘附性有很大影响,高比电阻会导致粉尘粘附性增大,这样会导致需要提高除尘器的振打强度以清除电极上的粉尘层,这也将造成正常情况下二次飞扬加大,最终降低除尘器的除尘效率。而粉尘比电阻太低,容易出现粉尘荷电不足,在气流作用下无法吸附在极板、极线上,最后被气流带出电场除尘区域,进入除尘器出口,影响除尘效果。

电除尘器应用范围广,还可用于高温烟气治理,但对于冶炼、厂矿、电力等企业来说,由于粉尘中含有氧化钙、氧化钾、氧化镁等成分,即碱性物料含量大,粉尘比电阻处于较高范围,除尘效率受到较大影响,排放很难达到新的限值标准。例如烧结厂的烧结粉尘,其比电阻与其碱度(Cao/sio2)有关,当烧结矿的碱度为0.5时,除尘效率为95%,而碱度提高到1.3时,除尘效率则降至85%[2]。

2.2布袋除尘器除尘效率及影响因素分析

布袋除尘器结构简单,除尘效率高,运行稳定,维护方便,被广泛用于治理非高温扬尘环境,回收粉状物料。影响布袋除尘效果的主要因素是过滤风速和滤袋。过滤风速越低,布袋对粉尘的净化效果越好,但要得到较低的过滤风速,需要加大箱体尺寸、增加过滤面积等,将引起设备造价上升。而滤袋用来阻留粉尘,是粉尘净化、过滤的核心材料,其性能和质量直接影响除尘器的排放指标、寿命、造价等。在选择滤袋时要针对工况的烟气特性、粉尘特性和运行环境选用合适的布袋材质,提高粉尘的净化效果,保证布袋除尘器性能。

布袋除尘器除尘效率虽高,但布袋耐温差,不宜超过300℃,而高温布袋价格昂贵,维护费用高。布袋除尘器除尘效率与过滤风速、布袋材质密切相关,为单纯追求排放指标,选用较低的过滤风速或好材质的布袋,又会引起造价、投资及维护费用增加。布袋除尘对于高温、高腐蚀、强气流、潮湿环境等场所应用具有一定的局限性。

3电袋复合式除尘器

为解决复杂工况下的粉尘污染问题,使生产环境满足环保标准的要求,电袋复合式除尘器应运而生。这种除尘器通过电除尘与布袋除尘有机结合、扬长补短,充分发挥了电除尘和布袋除尘各自的优势,展现出其独特的性能:高效除尘,应用范围广,对复杂工况适应性强,投资、运营费用较低。

3.1电袋复合式除尘器的原理

电袋复合式除尘器是将电除尘器与布袋除尘器在箱体结构上实现连接、组合,把两者的除尘机理有机结合、融为一体,粉尘通过电场、布袋的两次净化,然后排入大气。一般采用嵌入式和串联式两种方式实现电除尘和布袋除尘的结合。

嵌入式结构是整个除尘器的电场和布袋交叉布置,实现粉尘的净化、过滤,排入大气,但适用性差,维护困难且费用较高。

串联式结构是整个除尘器分为前、后两部分,前段是电场除尘,后段是布袋除尘。高温烟气首先进入电场进行初级除尘和降温,使粉尘浓度下降,其余粉尘荷电进入布袋区域进行净化、过滤,粉尘比电阻不利于电场净化的粉尘也进入该区域进行净化、过滤,最后粉尘汇集到灰斗,净化的空气排入烟囱。

3.2电袋复合式除尘器的除尘效率及优点

从除尘机理和实际运行效果来看,粉尘比电阻不合适的灰尘进入布袋过滤、净化,新型电袋复合除尘器不仅消除了因粉尘比电阻问题引起的电除尘效率下降的缺点,而且荷电粉尘易粘附在布袋上形成二次过滤层,提高了布袋过滤、净化的效率。而且经过电场的重力沉降、初级净化、冷却,进入布袋区的烟尘工况条件有所改善,此区域的粉尘颗粒、浓度、温度、风速都变小,更利于布袋过滤,使除尘效率更稳定高效,布袋使用寿命延长,也降低了运行维护费用和投资。

电袋复合式除尘器实际上强化了电场和布袋除尘的作用,达到了单一的电除尘器或布袋除尘器不能达到的除尘效果:

(1)因为电场除尘作用,细微尘粒可以有效捕集,即使PM2.5的微粒也能有效收集,弥补了布袋除尘的不足。

(2)消除了粉尘比电阻对电场除尘的不利影响,适用性广,尤其是对工业炉窑粉尘的净化。

(3)改善了进入布袋除尘区域的烟尘工况,且荷电粉尘利于粉尘凝聚,布袋表面容易形成二次过滤层、保护层,提高了布袋过滤、净化的效果,使除尘器运行稳定高效,延长了布袋寿命,降低了运行维护费用,且投资较少。

(4)可实现高气布比下的超高收尘效率,即适当提高布袋的过滤风速、减少过滤面积,从而降低造价、节约费用。电除尘器比收尘面积降低,袋式除尘器的过滤风速可达3.0m0min,除尘效率更高,达99.99%。

4结语

综上所述,电袋复合式除尘器集电除尘与布袋除尘的优点于一身,适用于冶炼、厂矿、电力等企业粉尘、烟气环境的治理,更加高效、节能、稳定和经济。