对火电厂除尘技术的探究

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　　摘要：火电厂尾气烟尘中的微细粒子是影响城市大气质量和能见度的主要因素并严重危害人体健康。本文对电除尘与袋式除尘在净化效率、设备阻力、运行耗能、等多方面进行了比较。
　　关键词：火电厂；电除尘；袋式除尘
　　1 概述
　　火电厂在能源利用过程所带来的污染是多方面的，大气污染是其中较为突出的方面而在大气污染问题中，烟尘排放问题又是一个重要因素。
　　我国发电仍将以燃煤发电为主，根据2008年的统计数据，在全部发电机组中火电机组899台(含11台燃气轮机组)， 装机容量之和为202332.02MW， 占总装机容量的77.08% 。随着国家经济持续发展对能源尤其是电能的需求仍会持续增长，预计 “十二五”期间国家批准投建的发电机组仍将是火电机组。当前我国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨电厂烟尘排放量约350万吨，占全国工业烟尘排放量的35%， 其中微细粒子排放量超过250 万吨。可见电厂除尘任中而道远。
　　目前全球的除尘技术主要有四种（机械除尘，湿式除尘，静电除尘，过滤式除尘）。火力发电厂除尘器经历从干式旋风除尘-多管旋风除尘-麻石水膜除尘-静电除尘过滤式除尘的过程。本文主要就电除尘与袋式除尘进行比较。
　　2 电除尘与袋式除尘的技术经济比较
　　电除尘器与袋式除尘器的除尘机理截然不同，各自的结构、特点及使用场合也存在差异。现从以下几个方面进行比较分析。
　　2.1 净化效率
　　电除尘器和袋式除尘器均属高效除尘设备，一般设计除尘效率均在99.5％以上。理论上，电除尘器效率可达99.9％以上，但实际运行时其效率通常会受到烟尘的比电阻、浓度、粒径分布、温度、湿度、清灰效果以及腐蚀等因素的影响，除尘效率会显著下降。实际运行效率大多在96％～99.5％之间。袋式除尘器利用筛分、拦截、扩散、惯性碰撞、静电效应作用等机理对粉尘进行过滤，使其具有极高的除尘效率，实际工程应用中一般高达99.95％以上，并且效率稳定，不受烟尘成分和性质的影响。特别是能有效捕集微细粒子PMl0。
　　2.2 设备阻力
　　设备阻力是运行能耗的组成部分。电除尘器最显著的特点是设备阻力低，对于四电场电除尘器通常小于400Pa；而袋式除尘器设备阻力相对较高，通常在900～1300Pa之间。就此而言，电除尘器占有优势。
　　2.3 运行能耗
　　电除尘器运行可比能耗主要表现在：高压电源的运行功率、保温箱电加热器的功率及烟气经电除尘器流动所消耗的阻力能量等方面；袋式除尘器运行可比能耗主要表现在：配套的空压机功率和烟气经袋式除尘器流动所消耗的阻力能量等方面。事实上，经过分析计算，当电除尘器采用三电场时二者运行能耗相当；而当在同等条件下(出口排放浓度均低于50 时)进行比较时，袋式除尘器总能耗低于电除尘器。
　　2.4 设备造价
　　为了满足新的排放标准，电除尘器是通过增加集尘面积和电场数量来实现，故显著增加了其造价；而制约袋式除尘器造价的因素主要是高温滤料和脉冲阀，目前还多半依赖于进口。导致电厂锅炉用袋式除尘器的设备造价高于常规袋式除尘器。按当前的市场价格估算，袋式除尘器一次投资费用每10万 风量约90万元，四电场电除尘器一次投资费用每10万 风量约100万元。对比分析结果表明，袋式除尘器少于四电场电除尘器。
　　2.5 检修维护
　　从检修维护的工作量来看，袋式除尘器内部元任何活动部件，无故障点。外部通常也仅需3～5年对脉冲阀内老化的膜片进行更换，故障率极低。总之，维护工作量少。这一点，袋式除尘显然比内部活动部件颇多的电除尘器具有更大的优越性。
　　从检修维护费用方面来看，若按设备使用运行20年计，因袋式除尘器每隔3年需整体换袋一次，其检修维护费用每10万 风量约为11.63万元/年；而电除尘器每4年大修一次，其检修维护费用每10万 风量约为6.25万元/年。故就此而言，电除尘器略显优势。
　　3 工程案例对比分析
　　 3.1 工程投资对比分析
　　以某电厂3#炉为例，对于该220MW锅炉烟气净化设备，工况烟气量为160万 ，若采用电除尘器，要达到和袋式除尘器同样的除尘效率，按驱进速度(1．08计算)，测其电除尘器总收尘面积应达到14000 以上，至少要采用两台286电除尘器。加上要考虑飞灰的高比电阻对电除尘器效率影响，电除尘器投资费用约2000万元，而袋式除尘器投资费用为1600万元。仅从除尘设备投资来估算，采用袋式除尘器投资费用比电除尘器投资费用省400万元。
　　3.2 运行能耗对比分析
　　除尘器运行能耗包括两个方面，一是除尘器配套的机电设备的耗电量，二是气体流动的阻力能耗。电除尘与袋式除尘运行能耗比较应在同等条件下进行，即在满负荷运行时出口排放浓度低于50 条件下选择除尘器的型号，再进行运行能耗比较。
　　电除尘器运行可比能耗：处理风量160万 ，若要满足新的排放标准至少需选用2台286电除尘器，设备阻力400Pa。该除尘器的高压电源数8台，运行功率576kW；需配振打机构共24台，运行功率为9.6kW；保温箱电加热器功率为64 kW；烟气经电除尘器流动所消耗的能量为178 kW；故总能耗为827.6 kW。
　　袋式除尘器运行能耗：处理风量160万 ，设备阻力1200Pa。配套的空压机功率为110kw；烟气经袋除尘器流动所消耗的能量为534 kW；故总能耗为644 kw。
　　从以上计算可以看出，电除尘器比袋式除尘器运行能耗多183.6 kw。多耗电费约33万元/年。
　　3.3 年均维护费用对比分析
　　电除尘器：按设备运行20年，两台286 电除尘器4年大修1次，大修1次花费400万元，20年内大修4次；年维护费用按20万元考虑。20年内电除尘器检修维护总费用为：400×4十20×20=2000万元，平均维护费用为：100万元/年。
　　袋式除尘器：按设备运行20年，滤袋寿命3年，18年内换袋6次，每次滤袋总价500万元，袋式除尘器年维护费按20万元考虑，20年内袋式除尘器总维护费用为：(500×6/18)×20十20×20=3733万元，平均维护费用为：186万元/年。
　　年维护费对比结果：当滤袋寿命为3年时，袋式除尘器比电除尘器年维护费用高86万元/年。
　　3.4 经济、环境效益对比分析
　　仍以该电厂3#炉电除尘器改造为袋式除尘器为例，对改造前后经济、环境效益的实际情况进行对比和分析。
　　分析结果表明，袋式除尘器的效率经多次实测均在99.9％以上，袋式除尘器要比电除尘器减少向空气中排放烟尘量1890吨/年，减少排污费275．28万元/年。同时，增加粉煤灰综合利用效益约10万元/年。具有显著的经济、环境效益。
　　3.5 工程案例综合比较
　　综上所述，从工程投资、节能降耗、检修维护费用、排污纳费、废物综合利用等方面来考虑，以200 MW新建锅炉机组为例，在达到同样的环保标准和技术指标条件下，将电除尘器和袋式除尘器进行实际综合对比得到如下结论：
　　(1)燃煤电厂锅炉烟气净化使用电除尘器和袋式除尘器均可行。但从新标准的要求来看，采用袋式除尘器完全能满足现行环保排放要求，特别是可有效捕集微细粒子；
　　(2)从对比分析结果看，二者各方面性能互有优劣。袋式除尘器在净化效率、出口排放浓度、对煤种的适应性、检修维护工作量、较电除尘器有明显优势；而电除尘器在设备阻力、年检修维护费用方面又比袋式除尘器占有优势；
　　(3)在同等条件下，袋式除尘器总能耗要比电除尘器节能至少在20％以上；
　　(4)综合技术经济分析对比结果：同等条件下，袋式除尘器与电除尘器相比，其经济效益、社会效益和环境效益更为显著。
　　近年来，袋式除尘技术有了长足的进步，主机、滤料、自动控制和应用技术的水平都有很大提高，使得袋式除尘设备对于烟气的高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件有了更强的适应性。

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