除塵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國全面系統(tǒng)地對電除塵器技術(shù)進行研究和開發(fā)始于上個世紀(jì)60年代。在1980年以前，我國在國際電除塵器領(lǐng)域還處于非常落后的地位。改革開放以來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)不斷地高速增長，環(huán)境保護對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展顯得愈來愈重要。受市場經(jīng)濟下的利益驅(qū)動，國內(nèi)許多大、中型環(huán)保產(chǎn)業(yè)對電除塵器進行技術(shù)研究和開發(fā)方面的投入不斷加大，電除塵器的應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。國家更是將高效電除塵器技術(shù)列入“七五”國家攻關(guān)項目。通過對引進技術(shù)的消化、吸收和合理借鑒，到上世紀(jì)90年代末，我國電除塵器技術(shù)水平基本上趕上國際同期先進水平。

進入21世紀(jì)以后，我國把“大力推進科學(xué)技術(shù)進步，加強環(huán)境科學(xué)研究，積極發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)”作為經(jīng)濟發(fā)展的重要相關(guān)政策，環(huán)保產(chǎn)業(yè)進一步得到重視。隨著國家對污染控制要求的不斷提高，對粉塵排放的要求也大幅提高。GB13223-2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2004-01-01開始實施)規(guī)定新建電廠大氣污染物的排放濃度控制在50mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同)以下，而舊標(biāo)準(zhǔn)GB13223-91要求粉塵排放濃度小于150mg/m3。電除塵器作為控制大氣污染、解決環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾的主要設(shè)備之一，其應(yīng)用技術(shù)進一步得到飛速發(fā)展。目前，電除塵器已廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、鋼鐵、有色冶金、化工、建材、機械、電子等眾多行業(yè)。我國作為世界電除塵器大國立足于國際舞臺，不僅在數(shù)量上，而且在技術(shù)水平上都已進入國際先進行列。電除塵器技術(shù)從設(shè)備本體到計算機控制的高低壓電源，以及絕緣配件、振打裝置、極板極線等已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，并且已有部分產(chǎn)品出口到30多個國家和地區(qū)。

在1980年以前，我國電除塵器的規(guī)模絕大多數(shù)都在100m2以下，而其行業(yè)占有量為有色冶金行業(yè)32%，鋼鐵行業(yè)30%，建材行業(yè)18%，電力行業(yè)8%，化工行業(yè)5%，輕工行業(yè)4%，其他行業(yè)3%。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，尤其是電力、建材水泥行業(yè)的發(fā)展達到空前水平，到上世紀(jì)90年代中期，電除塵器行業(yè)占有量的格局已改變?yōu)椋弘娏π袠I(yè)72%，建材水泥行業(yè)17%，鋼鐵行業(yè)5%，有色冶金行業(yè)3%，其他行業(yè)3%。目前火力發(fā)電行業(yè)的電除塵器用量已占全國總量的75%以上，648m2的電除塵器已在1000MW的火電廠中成功運行。在化工行業(yè)，由于受國際硫磺價格的影響，從上世紀(jì)90年代中期采用硫磺制酸工藝取代硫鐵礦制酸工藝的企業(yè)急劇上升，使得電除塵器的行業(yè)占有量也隨之大幅下降，直到近兩年才有觸底反彈的跡象。

新型除塵器技術(shù)

1、 電-袋混合除塵技術(shù)

目前，火力發(fā)電已成為電除塵器應(yīng)用的最大行業(yè)。在以河南高密煤和內(nèi)蒙古準(zhǔn)葛爾煤為原料的火電企業(yè)，其尾氣排放濃度經(jīng)常發(fā)生難以達標(biāo)的情況。原因是該煤種燃燒后的煙氣中飛塵比電阻比較高且粉塵顆粒比較細，增加了電除塵器的捕集難度而眾所周知，電除塵器的除塵效率受粉塵性狀的影響比較敏感。部分企業(yè)轉(zhuǎn)而采用袋式除塵器取代電除塵器。但是袋式除塵器占地面積大、不能處理高溫?zé)煔猓萍s了它在更大工業(yè)規(guī)模上的應(yīng)用。因此電-袋混合除塵技術(shù)應(yīng)運而生。電-袋混合除塵技術(shù)是將電除塵器與袋式除塵器進行有機地組合布置，采用袋式除塵器改善電除塵器性能的組合式裝置。這種新組合式裝置綜合了傳統(tǒng)的電除塵和袋式除塵技術(shù)的優(yōu)點。電除塵器作為捕集煙氣粉塵的前道工序，發(fā)揮除塵效率高、能處理高溫的大煙氣量占地面積小、工藝上阻力小等優(yōu)點，通過前級電場將煙氣中的大部分粉塵先除掉；而剩下的比電阻比較高、顆粒比較細而難以捕集的粉塵將進入袋式除塵器，此時粉塵的含量已大大降低，使得袋式除塵器的氣布比增大，因此袋式除塵器的尺寸可以設(shè)計得比較小。綜合而言，電-袋混合除塵技術(shù)實現(xiàn)了用比較小的經(jīng)濟投入得到滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放要求的環(huán)境社會效益。目前該技術(shù)已在上海浦東和金山水泥廠得到成功應(yīng)用。

2、高頻高壓電源技術(shù)

傳統(tǒng)電除塵器的供電電源是采用可控硅控制的高壓硅整流(T/R)設(shè)備，將工業(yè)交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電給電除塵器供電。它的基本工作頻率即為電網(wǎng)頻率(50Hz或60Hz)，其產(chǎn)生的峰值電壓比平均電壓高約25%，容易在電除塵器的電場中觸發(fā)電火花，導(dǎo)致電除塵器的運行效率降低。高頻高壓開關(guān)電源是一個與供電電源線路頻率無關(guān)的可變脈動電源，為電除塵器提供一個接近于從純直流方式到脈動幅度很大的各種電壓波形，其恒流特性可以迅速地熄滅火花并快速恢復(fù)電場能量，因而可以針對特定的工況提供最合適的電壓波形來提高電除塵器的除塵效率。采用高頻高壓開關(guān)電源可以大幅度提高電除塵器捕集中、低比電阻粉塵的效率，很好地消除高比電阻粉塵的反電暈現(xiàn)象。而且相對于常規(guī)的可控硅電源其控制電路，高頻高壓開關(guān)電源的操作更為簡單、可靠。

高頻高壓開關(guān)電源對配電系統(tǒng)而言是穩(wěn)定性高的負載，便于計算機集中監(jiān)控，電源轉(zhuǎn)換效率高，質(zhì)量輕、體積小，箱內(nèi)用油少，其優(yōu)點是顯而易見的。武漢國測數(shù)字技術(shù)有限公司研制的高頻高壓開關(guān)電源已經(jīng)通過湖北省科技廳組織的技術(shù)鑒定。福建龍凈環(huán)保股份有限公司開發(fā)的高頻高壓開關(guān)電源也已通過了福建省中檢所的各項檢測，并投入工業(yè)試運行。

3、聲波清灰技術(shù)

當(dāng)電除塵器中的極板、極線積灰達到一定厚度時必須清除。若清灰效果不理想，則會降低電場強度和捕塵能力，影響除塵效率，嚴(yán)重情況時甚至?xí)绊戨姵龎m器的正常運行。聲波清灰是通過氣聲轉(zhuǎn)換裝置，將氣流的機械能轉(zhuǎn)換成聲能，以聲波的方式傳播至積塵的表面，使積塵產(chǎn)生周期性振蕩，克服灰塵之間及其與極板、極線間的附著力，脫離極板、極線表面，從而達到清灰的目的。

相對于傳統(tǒng)機械振打的清灰方式而言，聲波清灰是靠媒質(zhì)傳遞能量的非接觸清灰方式，能夠有效地改善電除塵器極板、極線的清灰效果，使極板、極線的表面保持相對清潔，保證電場內(nèi)荷電粉塵的有效捕集，減少粉塵的二次飛揚，從而提高電除塵器的除塵效率，同時又不會對電場中極板極線造成損壞。采用聲波清灰的技術(shù)可以有效地節(jié)省人力、物力，降低設(shè)備的維護和檢修的費用。目前由實驗室研發(fā)的聲波清灰技術(shù)成功地應(yīng)用于首鋼燒結(jié)機頭電除塵器和酒鋼燒結(jié)廠#3電除塵器，其中后者采用聲波清灰器作為惟一的清灰方式。

4、等離子體氣體凈化技術(shù)

傳統(tǒng)的煙氣凈化是針對氣體中含有的有害物質(zhì)的性質(zhì)不同，分別采用多種化學(xué)、生物、物理技術(shù)及其組合進行控制，而不是采用一種簡單又經(jīng)濟的單一技術(shù)對煙氣中的多種污染物同時治理。而等離子體氣體凈化技術(shù)能同時除塵、脫硫、脫硝和凈化其他有害氣體，低溫的等離子體可以有效地產(chǎn)生高能電子、離子、自由基等多種分子激發(fā)態(tài)，煙氣中的粉塵在放電等離子體中荷電、捕集；煙氣中的有害成分如NOx、SO2、H2S、HCl、二噁英、重金屬(Hg)等在等離子體中被氧化，通過中和劑或吸收劑加以吸收，從而達到凈化。

等離子體氣體凈化技術(shù)應(yīng)用于電除塵器甚至能除去0.041μm以上的粉塵微粒，粉塵排放濃度可以控制在5mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)以下。目前，等離子體氣體凈化技術(shù)的主要核心技術(shù)已經(jīng)基本解決，小型號的產(chǎn)品已經(jīng)得到工業(yè)運用。

電除塵器技術(shù)的最新發(fā)展

隨著人們在追求經(jīng)濟增長的同時對環(huán)境保護的意識也日益加強，電除塵器新技術(shù)的研發(fā)也真正地進入了嶄新的時期。當(dāng)前國內(nèi)電除塵器技術(shù)的研發(fā)熱點主要是以下幾個方面。

1、 泛比電阻電除塵器技術(shù)

泛比電阻電除塵器技術(shù)是在常規(guī)電除塵器的陰極框架上添加輔助電極，陽極采用輕型極板，板面平行于氣流且在垂直于氣流方向上交錯布置。一方面提高工作電壓，增強粉塵的荷電效果；另一方面減小收塵輔助極與陽極的間距，提高平均收塵電場強度。這種結(jié)構(gòu)形式能有效地抑制粉塵的二次飛揚，提高對低比電阻粉塵和微細粉塵的適應(yīng)性，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求

2、移動電極電除塵器技術(shù)

移動電極電除塵器技術(shù)是采用可移動的收塵極板和可旋轉(zhuǎn)的刷子來構(gòu)成移動電極電場。粉塵在被收集到收塵極板上尚未達到形成反電暈的厚度時，就隨移動電極一起轉(zhuǎn)移到?jīng)]有煙氣通過的灰斗內(nèi)，被旋轉(zhuǎn)的刷子徹底清除，收塵極板仍保持清潔狀態(tài)。由于清灰是在無煙氣流通的灰斗內(nèi)進行，消除了因清灰造成的二次飛揚。

3、薄膜電除塵器技術(shù)

薄膜電除塵器技術(shù)是用纖維薄膜來代替金屬收塵極，使?jié)袷诫姵龎m器在處理高比電阻微細粉塵時達到高除塵效率，且解決了濕式電除塵器在潮濕環(huán)境中金屬極板被腐蝕的難題。纖維薄膜是以玻璃纖維、塑料等抗腐蝕、絕緣材料為添加劑，制成可導(dǎo)電的薄膜收塵極板。其工作原理是：在纖維薄膜收塵極板上噴灑液體，利用薄膜上毛細管的作用原理將收塵極表面被收集的粉塵不斷被沖洗干凈。這種設(shè)備不但制造成本低、除塵效率高，而且由于所需的沖洗水量僅為采用金屬收塵極板時的1/60，減少了二次污水，使其運行成本也大大降低。

4、 層流電凝聚技術(shù)

傳統(tǒng)的電除塵理念認(rèn)為，氣體中粉塵微粒在電場中的驅(qū)進速度越高除塵效率就越高，因而在設(shè)計工藝參數(shù)時盡可能選取使煙氣呈紊流狀態(tài)的流速。層流電凝聚技術(shù)采用呈層流狀態(tài)的煙氣流速，其收塵效率與收塵極板面積成正比，收集于收塵極板上的粉塵不會因為煙氣的流通而返混到煙氣中，且其中的微細粉塵顆粒也會相互碰撞、濃縮凝聚“長大”，進一步減少二次飛揚的程度，故收塵效率大大提高。

在具體結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)電除塵器的設(shè)計是盡量采用大的極間距以求得高的驅(qū)進速度。而層流電凝聚技術(shù)采用比較小的極間距(100mm)，且極板表面平整光潔，使氣流保持層流狀態(tài)，提高除塵效率。

隨著國家對污染控制要求的不斷提高，特別是對粉塵排放濃度的控制越來越嚴(yán)格，進一步促進了電除塵器技術(shù)的不斷發(fā)展。各種電除塵新技術(shù)的開發(fā)和研究方興未艾，正逐步深入到更高的除塵機理的研究層面。傳統(tǒng)的除塵理論是將粉塵的收集過程當(dāng)作一個穩(wěn)態(tài)過程來看待的，但實際上收塵過程卻是非穩(wěn)態(tài)的，目前已有科研人員開始研究電除塵的非穩(wěn)態(tài)理論和技術(shù)。雖然迄今為止尚未有人研究出粉塵荷電與工作電壓、粉塵比電阻特性，以及粉塵厚度之間的定量關(guān)系，但有理由相信在不久的將來，一旦在除塵理論上的研究有所突破，必將給電除塵器行業(yè)的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。

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