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1、电改袋与电袋复合技术的研究 二20世纪60年代，电除尘技术的进步突出表现在开始采用300mm极间距、单层Z385极板、芒刺放电极和饱和电抗器，调压的高压整流设备替代了高压机械整流设备，卧式ESP的结构设计逐步趋于成熟，为ESP的推广使用打下了基础。 (2)初级发展阶段 20世纪70年代,，我国完成了从3m2到60m2共9种规格的系列产品设计，脱离原立式ESP和棒帷式ESP的轨道向前迈了一大步。到70年代末，按装备台数计，有色冶金工业占32，钢铁工业占30，建材工业占18，电力工业占10，其它工业占10，可控硅调压设备迅速取代了老一代供电设备。 (3)提升阶段 20世纪80年代，国务院环办在冶金
2、部安全环保研究院投资建设了第一个电除尘试验台，各产业部门也相继投入力量开展电除尘的研究和建立专业制造厂，同时从瑞典、德国和美国引进了先进的电除尘技术。中国环保产业协会电除尘专业委员会于1985年在武汉成立。七?五期间，国家科技攻关项目中列入了“高效除尘技术的研究课题，课题的研究成果分别被国家科委和国家环保总局列为国家科技成果重点推广项目和最佳实用技术。这一时期我国电除尘技术在深度和广度上都上了一个新台阶。 (4)高速发展阶段 20世纪90年代有不少新产品相继问世，如新型立式ESP、旋转电极ESP、移动式ESP、透镜式ESP、屋顶ESP等。与本体设备配套的专业厂也相继开发出多齿芒刺线，减少“盲区
3、的t3S型放电线，防结露绝缘子和“95高铝系列绝缘产品。1990年在北京召开了第四届国际电除尘会议。总体而言，这一时期我国电除尘技术不仅发展迅速，而且电除尘学术界也极为活跃，取得了令世人瞩目的成绩。 (5)再创新阶段 发展总是相对的，进人21世纪后，随着环保标准的日益严格，传统电除尘技术已无法完全满足要求，尤其在我们这样一个特殊的燃煤大国，ESP吃的是“百家饭，至今仍有一些特殊燃煤烟气(如高铝高硅飞灰)的电除尘技术没有过关，许多经脱硫后的烟尘性质发生变化也给电除尘带来了新课题，特别是使用低硫煤带来的飞灰比电阻普遍增高，ESP效率下降的问题日益突出，面对这种形势国内外电除尘界正在进行新一轮的技术
4、创新。3.1.2电除尘器的工作原理电除尘器是利用高压静电来进行气尘分离的，它除尘基本过程分三个阶段：（1）进入电除尘器内的粉尘粒子先荷电；（2）荷电尘粒移动后沉降（即收尘）；（3）振打使沉积粉尘脱落（即清灰）。当含尘气体通过电极间通道时，电晕电流中的电子和负离子就会吸附到粉尘上，称为荷电。荷电的粉尘在电场的作用下向收尘极运动，最后沉积在收尘极板上并将电荷释放出来，当粉尘沉积到一定厚度时，通过振打装置将粉尘打落入灰斗排出。工业电除尘器在实际运行中，除尘是一个极为复杂的过程，受诸多因素的影响，如图3-1。从理论计算的除尘效率与实际运行数据相差较大，这些因素包括物理、电力、流体力学等，而最强干扰作用
5、，是烟气和粉尘的性质，如粉尘的比电阻；气体的温度和湿度；化学成分；尘粒分布；压力，气体流速等等。图3-1 电除尘荷电和除尘过程图3.1.3电除尘器的优缺点优点：除尘效率高，可达98%以上；烟气通过设备的压力损失低；可以适用的温度范围较广；对于亚微米粒子和粗粒子的除尘效率高；如果运行得当，需要的维护量少。缺点：窑磨工况和负荷的变化等影响其除尘效率；除尘效率受粉尘的比电阻影响大；维修时，需要停止设备运行；二次扬尘情况严重。3.2布袋除尘器3.2.1袋除尘器的发展历程2006年我国袋式除尘技术有了较大的发展。主机、滤料、自动控制的质量和技术水平都有较大的提高。袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度以
6、及微细粉尘、吸湿性粉尘、磨啄性粉尘、易燃易爆粉尘有了更强的适应性；并且在加强清灰、提高效率、降低消耗、减少故障、方便维修方面达到了更高的水平，特别是在设备大型化，处理200万m3以上超大型烟气方面；同时在耐高温、耐腐蚀滤料研发、生产等方面均有较大的突破。3.2.2袋除尘器的工作原理袋式除尘器以滤袋作为过滤材料，靠风机抽风，使整个袋收尘在负压下工作，含尘气体从下部进入到袋收尘中，然后通过滤袋，将粉尘置于滤袋的上，定期将粉尘清除，过滤后的气体经风机排放道大气中去。其过滤原理是尘粒在绕过滤布纤维时因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截。细微的尘粒（粒径为1m以下）则受气体分子冲击不断改变着运动方向，尘粒与纤
7、维碰撞接触而被分离出来。袋式除尘器过滤原理示意见图3-2。图3-2 袋式除尘器过滤原理示意图袋式除尘器的过滤过程分两个阶段：（1）含尘气体通过清洁的滤料，此时起过滤作用的主要是滤料纤维的阻留；（2）当被阻留的粉尘不断增加，一部分粉尘嵌入到滤料的内部，另一部分覆盖在滤料表面形成粉尘层，此时主要靠粉尘层过滤含尘气体。随着除尘器过滤工作的延续，除尘器滤袋表面的粉尘将越积越厚，直接导致除尘器阻力的上升，因此，需要对滤袋表面的粉尘进行定期的清除，即清灰。袋式除尘器的清灰系统及清灰制度的设置合理与否将直接影响到除尘器运行的稳定性、安全性及滤袋的使用寿命。从袋式除尘器的除尘机理来看，除了滤料本身的过滤作用外
8、，袋式除尘器外粘附的粉尘层也有过滤作用，即所谓的“粉尘过滤粉尘”。因此，对袋式除尘器的清灰来说，清灰不能太彻底，因为这样会失去粉尘层的过滤作用，更多的超细粉尘会直接进入滤料内部而引起过滤阻力上升，清灰力过大还会影响滤袋寿命等；清灰太不彻底也不行，因为这样会使滤袋的过滤阻力过高，而影响整个机组的正常运行。另外，袋式除尘器的清灰还必须尽可能地保证整个滤袋及各个区域清灰程度的均匀性，否则会引起整个系统阻力分布不均匀，继而影响到系统内部的气流分布。目前，国内外滤料表面覆膜过滤技术的应用，使袋除尘器的过滤机理都有所改变。这种技术对微细粉尘有更高的捕集率，将粉尘阻留在滤料表面，更容易剥离。不用说1微米的尘
9、粒，就是0.1微米的烟雾，也能获得接近100%的除尘效率，国内生产的袋除尘器可达到99.99%的除尘效率，已趋近“零排放”。其收集作用机理为：(1)惯性捕集：颗粒物与风速都较大时，气流接近过滤材料因受阻而发生绕流，颗粒物则由于惯性作用而脱离流线，直接与纤维碰撞而被捕集。(2)筛分捕集：当颗粒物的粒径大于过滤材料的孔径时，颗粒物无法通过而被捕集。(3)扩散捕集：由于气体分子热运动对微粒的碰撞而产生的布朗运动线，从而撞击到纤维上被吸附，对于越小的微粒越显著，大于0.3µm的微粒其布朗运动减弱，一般不足以靠布朗运动使其离开流线碰撞到纤维上。(4)重力沉降捕集：在过滤速度较小时，气体比较重
10、的颗粒由于重力的作用而脱离流线，沉积在纤维上。3.2.3 袋除尘器的优缺点优点：除尘效率极高，可以达到99.99%以上；除尘效率不受粉尘比电阻、浓度、粒度的影响，窑磨负荷的变化、烟气量的波动对袋式除尘器的出口的排放浓度影响不大；一般袋式除尘器采用分室结构，并在设计中留有裕量，使除尘器可以轮换检修而而不影响窑磨的运行；由于袋式除尘器捕集微细粉尘更有效，它除去飞灰中所含重金属微粒比静电除尘器除去的多；附属设备较少，技术要求没有静电除尘器那么高；缺点：袋式除尘器对操作和维护的要求比较高；窑磨运行中的负荷不稳定，尤其是在点窑、启动、停窑等情况下，烟气的性质也不同，这也会影响袋式除尘器的使用寿命；压力损
11、失较大，一般在1000Pa-1500Pa，甚至更高。若清灰系统失灵，将形成恶性循环，导致阻力急剧升高，甚至影响窑运行。4电改袋的可行性与技术经济性对比4.1 电改袋的可行性烟尘是造成大气污染的主要因素之一，减少大气污染的根本措施就是减少有害物质向大气的排放。目前国家环保标准趋于严格，对污染物排放征收的费用和要求也越来越高。过去只要达标就可以免交排污费，而且排放标准要求也比较低，现在排放标准提高了，采用静电除尘器达标就相对比较困难，而且即使达标了，也会对污染物征收排放费。因此，在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特
12、性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响。目前，国内外用于水泥回转窑除尘都是电、袋两大类除尘器。国内生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处理几百到一百多万立方米风量的含尘废气，进口浓度允许超过100g/Nm³，排放浓度热力设备可控制在50mg/Nm³以下。我国水泥回转窑据统计10%使用袋除尘器，90%使用电除尘器，但随着水泥工业大气污染物排放标准的出台，因袋除尘器除尘效率的稳定性及高除尘效率，国内外均出现“电改袋”的现象。目前国内对环境要求及不达标排放成本提高，有卓识的水泥企业对“电改袋”的呼声也越来越高。4.2 电、袋除尘器技术及经济性对比4.2.1电、袋除尘器技术性
13、对比 电除尘器与袋式除尘器在工作机理上有着质的区别 ，那么不同的机理在技术上体现出来不同表现见表4-1表4-1 电、袋除尘器技术性对比表对比除尘器袋式除尘器静电除尘器出口浓度稳定50mg/Nm3 ,可在30mg/Nm3以下运行三电场100mg/Nm3 ,四电场或低风速50mg/Nm3以下运行除尘效率99.99%98%粉尘性质不受比电阻影响比电阻须104-1011?cm设备结构技术结构简单技术结构复杂稳定性运行稳定可靠极线易脱落、极板易变形、震打故障率高负荷适应性负荷变化适应性好负荷变化适应性差、适应性运行管理复杂湿度、温度控制温度不烧袋、湿度不糊袋即可温度与湿度影响粉尘比电阻、放电电压维护检修
14、在线检修，简单、安全，不用停机离线检修，维护复杂、高压危险，须停机4.2.2电、袋除尘器经济性对比新政策规定，2009年以后不再审批和审批未建的2500t/d以下水泥生产线将不再审批和也不准再建，但在2009年以前所建的水泥生产线大多以2500t/d为主，2010年10月1日后窑磨一体机的粉尘排放标准为50mg/Nm3，此处以2500t/d水泥生产线排放标准50mg/Nm3下的新建袋式除尘器、静电除尘器各部分成本费用对比见表4-2。表4-2 2500t/d水泥生产线新建除尘器经济性对比表2500t/d水泥生产线袋除尘器电除尘器收尘器类型窑头窑尾窑头窑尾设备选型CE192-2*6CE192-2*
15、825/10/4*8/0.4533/12.5/4*8/0.4出口浓度50mg/Nm3 50mg/Nm3 50mg/Nm3 50mg/Nm3 风量320000Nm³/h480000Nm³/h320000Nm³/h480000Nm³/h设备型号CE192-2*6CE192-2*825/10/4*8/0.4533/12.5/4*8/0.4设备重量240t320t315t520t设备费用252万元336万元180万元327.6万元滤袋费用174万元368万元00内部件费用00151万元218万元安装费用.36万元48万元37.8万元69.6万元正常维护5万元5万
16、元7.5万元7.5万元装机功率355KW630KW374KW657KW电耗费用191.7万元340万元202万元354万元说明：a、滤袋更换费（按国产计算）窑头、窑尾滤袋在正常使用条件下，滤袋寿命为24个月以上，一套窑头滤袋价格（Nomex）：174万元；窑尾滤袋价格（P84+PTFE+GLASS)：368万元。b、电除尘器内部件更换费电收尘器正常情况下，每5年维护一次，一次性维护费用（极板整形、更换极线、振打锤、绝缘瓷等），窑头电收尘器需151万元，窑尾电收尘器需278万元。从以上数据可以定性地看出：随着高品质滤袋的使用，袋收尘器一次性投资一般比电收尘一次投资高20%左右，如果采用进口滤料，
17、则为50-60%；由于袋收尘器采用覆膜滤料，系统阻力有所降低，电收尘器运行费用高于袋收尘器；袋收尘器的排放浓度能够稳定50mg/Nm3 ,可在30mg/Nm3以下运行，经过工艺改进可以使出口浓度10mg/Nm3，几乎为零排放,除尘设备。而电收尘器需在严格保证制造和安装质量的前提下，采用四个电场或者小风速的情况下，才能保证设备长期运行在50mg/Nm3。实际运行中袋式除尘器的排放浓度仅仅静电除尘器的约10%，因此，少缴的排污费约为静电除尘器的10%。按照目前国家征收排污费的情况来看，采用袋式除尘器后每年的排污费少缴部分是相当可观的，至少上百万到几百万元。从目前实际运行情况来看，一次滤袋的更换费用
18、只需要1.52年排污费比电除尘器的少缴部分就可以抵偿，另外，据国外资料介绍，袋式除尘器有约15%左右的脱硫效率，这可以减少SO2的排放量，同样减少排污费。4.3 电改袋和电袋复合技术方案与经济性分析4.3.1电改袋的几种技术方案电除尘器的改造并不是一成不变的，它需要根据电除尘器本身的实际使用情况（壳体锈蚀、漏风等现象），根据电除尘器周围的空间情况（脉冲阀安装及检修平台布置或者顶部吊门装置等现象），遵循节约改造成本的原则灵活确定技术改造方案。但目前国内采用的方案不外乎下面两种情况：拆除原电除尘器重新上新袋式除尘器“电换袋 新型脉喷袋式除尘器的结构紧凑，即使窑系统技改后产量大幅度提高，原电除尘器的
19、空间一般是可以安装一台袋式除尘器的。作为烟气调质的增湿塔与电除尘器配套时，需要将烟气温度从320降至150左右，而与袋式除尘器配套使用时只要降至260或200以下(由所选滤袋而定)，所以技改前的烟气调质系统完全可以使用。 此方案的优点：不受其他条件制约，袋式除尘器选用经优化的标准配置，除尘器的技术指标和经济指标最佳。可根据需要采用离线清灰方式或在线清灰方式，可以通过袋式除尘器内的预除尘及均风装置将烟气预除尘和负荷均匀分配，保证袋式除尘器不同位置的滤袋负荷基本相同，还可通过隔离阀门实现在线不停机维修和换袋。当然，如有必要完全可以根据原有电除尘器的基础调整袋式除尘器的基础。其缺点是施工周期长，原有
20、电除尘器的灰斗和壳体未能充分利用。 保留电除尘器部分壳体和灰斗改为袋式除尘器 “电改袋 保留电除尘器壳体、灰斗、管道，承重基础、物料输送系统。去除电除尘器内部的各种部件，包括极线、极板、振打系统、变压器、上下框架、多孔板等等。 在壳体内安装花板、挡板、气体导流系统，在结构体上部安装根据现场实际情况设计的净气室。根据净气室及通道的位置来安装人孔门、走道及扶梯。 要正确选择和安装滤袋。采用覆膜玻纤或P84纤维滤袋，正常运行温度应控制在滤料耐受温度之下。袋式除尘器的滤材选择至关重要，主要取决于风量、气流温度、湿度、除尘器尺寸、安装使用要求及价格成本。选择合适的滤材对整个工程的成败起着举足轻重的作用没
21、有合适的过滤介质改造后的袋式除尘器未必会优于原有的电除尘器。更有甚者错误的选择滤袋会导致其快速损坏，增加更多的维护工作量。只有合理的设计、选型和安装滤袋才会保证高效率除尘及最少的维护量。 正确选择和安装清灰系统。清灰系统主要包括压缩空气管线，脉冲阀、气包、喷吹管等。 此方案的优点：缩短施工周期，可减少一定的设备投资。其缺点是：受原有电除尘器结构(尤其电除尘器的梁、柱位置)的制约，改造后的袋式除尘器很难构成最佳配置，具体体现在：滤袋在除尘器内很难按最佳方式布置 滤袋的间距、每只阀门清灰滤袋的数量(清灰面积)滤袋的长度、清灰气路系统的各项参数等很难作到最佳匹配，影响脉喷清灰效果。 4.3.2电改袋技术经济性分析电改袋的方案分析还以2500t/d为例： 如果使粉尘排放浓度达到国标标准，拆除原有设备而新建的成本由4.2.2可知见4-2。 相关的主题文章： 电除尘器4724256
