山川秀美生态环境工程有限公司 张铁寅
随着我国人民生活物质水平不断提高，对环境的要求也提出更高的要求，国家也在致力于环境改善促进工作。国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局也联合发布GB 13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》，明确指出：在2014年7月1日前，烟尘排放浓度控制在30mg/Nm3以下，个别地区20mg/Nm3以下。这意味着有相当一批燃煤锅炉采用的普通电除尘器已经满足不了这个新标准的要求了。我国自上世纪80年代开始大规模使用静电除尘器以来，一直作为电厂建设的首选除尘方案，是目前普遍采用的除尘方式。
一、静电除尘器的应用特点：
静电除尘器以它自有的优势广泛受到用户（发电厂）的青睐：
1、运行阻力小，引风机容量小。静电除尘器运行阻力为200～300Pa，而布袋除尘器正常运行时约为800～1200 Pa，运行阻力大就意味着风机容量要增大，以300MW发电机组为例，一般静电除尘时风机容量在2600～2800KW，而采用布袋除尘时，风机要增加到3400～3600KW。
2、过滤风速高。处理烟气量大。单台静电除尘器最大截面达到800m2，处理烟气量300万m3/h。
3、运行温度高，可满足不同运行工况，一般静电除尘器可处理200℃以上烟气，最高可以达到350℃，而布袋除尘器一般要求不大于160℃，最高不得超过180℃，因此如果锅炉发生爆管、超温等故障，静电除尘器有更强的适应性。
4、运行和检修费用低，设备使用寿命长。静电除尘器平时不用维护，只是在锅炉机组大中修期间进行维修，主要是清理极板灰尘、检查和维修振打器等工作。
但是，由于静电除尘器的选用对燃煤的灰分是有很高的要求的，一般要求燃煤灰分比电阻在104～1012Ω•㎝区间。比电阻低于104Ω•㎝的粉尘，其导电性能强，在电除尘器电场内被收集时，到达沉降极板后会快速释放其电荷，而变为与沉淀极同性，然后又相互排斥，重新返回气流，可能在往返跳跃中被气流带出，所以除尘效果差；相反，比电阻高于1012Ω•㎝以上的粉尘，首先是不容易带电荷，其次是即使带上电荷，在到达沉降极以后不易释放其电荷，使粉尘层与电极板之间可能形成电场，产生反电晕放电，不能被吸附在沉淀极板上，被气流带走，影响除尘效果。
静电除尘器还有一个缺点就是耗电量大，如：一台300MW发电机组的静电除尘器，电场容量在1000KVA～1200KVA，给发电厂厂用电指标造成很大压力。虽然目前应用了很多节能新技术，但合计电场容量最低也需要320KVA。
针对目前使用的静电除尘器，目前我国很多企业、研究院、设备制造厂等单位，都在致力于进行很多研究、开发工作，已经有很大收获，静电除尘器出口浓度大幅降低，可以达到40～50mg/Nm3，但仍不能达到排放标准，无奈下只能通过脱硫、脱销装置来降低烟尘量，加剧了脱硫、脱销装置工作负担，增加了能耗，影响了脱硫、脱销装置的工作效果和其副产品的回收。同时在除尘器使用后期，出口烟尘浓度增高情况下，依靠脱硫、脱销装置降低烟气含尘量，效果不很明显，也不能达到烟尘排放要求。
二、电袋复合型除尘器
电袋复合的除尘器改造方案最早出现在美国。20世纪90年代初，美国的一些小型循环流化床锅炉的烟气粉尘达1000 g／m3以上，采用原有的静电除尘器无法满足要求，于是就出现了将一电场保留，二、三电场或二、三、四电场改造为布袋除尘的所谓电袋复合式除尘器。这种方式的初始想法是用一个电场除去70％ 左右的灰尘，减少高浓度粉尘对滤袋的冲刷和减少滤袋的清灰次数，以延长滤袋寿命。
我国在2004年开始研制电袋复合型除尘器并逐渐推向市场，由于这一理论很容易让人们接受且出口烟尘排放也完全可以达标，因此，推广速度也比较快，并且在设备开始使用中效果很好。但经过一段时间的使用后，出现过不同程度的大面积滤袋破损现象，这是由于其结构特点决定的。
1、首先，静电除尘器和布袋除尘器要求的过滤风速是不一样的。静电除尘器要求过滤风速在1m/s以上，使得荷电烟尘颗粒尽快附着在沉积板上；而布袋除尘器需要过滤风速比较低，一般小于0.85m/s，以利于减少对滤袋的过滤压力。当在一起使用形成电袋除尘器就产生了矛盾，因此不得不减小静电除尘器的过滤风速和提高布袋除尘器的过滤风速，既降低了第一电场的除尘效率，又加大了滤袋的过滤压力，降低了滤袋使用寿命。
2、其次，由于第一电场去除了60%～70%的颗粒，并且这些颗粒直径相对较大，而留在后面滤袋上的颗粒比较细小，造成清灰困难，只能采取反吹压力相对较大的脉冲行喷吹清灰（后述）方式，虽然清灰次数相对减少70%，但比普通脉冲清灰方式的脉冲压力还要大，才能更有效的清灰，所以对更不利于延长滤袋的使用寿命。
3、再次，烟尘在电场作用下会产生臭氧，有试验表明，这些臭氧对滤袋有腐蚀作用，是造成滤袋破损的原因之一。
4、最主要的原因就是对滤袋的电腐蚀。烟尘颗粒在电场作用下，带有一定电荷，这些荷电粒子附着在滤袋上，对质地是化学纤维材料的滤袋有极强的电腐蚀性，是造成滤袋出现大面积破损的最主要原因。虽然，目前采取了一些对策，如：改变电场和滤袋间的导流均布板形状和孔径，并使其和沉气室可靠接地，可以使60%～70%的荷电粒子放电，减少附着在滤袋上灰尘的带电量，降低对滤袋的腐蚀性。这个方法在安装初期收到一定效果，但随着导流均布板和沉气室灰层增厚，放电效果不尽人意，因此不能完全、彻底解决电腐蚀问题。
5、电袋复合的除尘器的维护工作量较大且耗电较高。保留了原一电场，就保留了一个电场的电耗；还要保留一个电厂的备品备件和增加布袋除尘设备的备品备件。还有，更换滤袋时，一电场电除尘器也要停止供电，使工作量增加了一倍。
虽然电袋复合式除尘器存在以上问题，滤袋寿命也只有一年半至两年，但现在很多电厂运行普遍不正常，负荷率较低，烟尘灰分比额定状态减少，使得滤袋清灰次数更少，滤袋寿命也会相应，更能显示出其优越性，也是目前一些发电厂能够接受的另一个原因。
三、几种常用袋式除尘器优缺点分析
1、脉冲行喷吹强力清灰：
这是目前我国使用最多的布袋除尘器方式，是广泛用于电力、冶金、建材等行业的主流技术，目前技术已经相当成熟。其具有的主要优点是：结构比较简单，脉冲阀强力清灰，清灰效果好，无加工复杂的运动部件，可以模块化装配，运行稳定可靠。
但是，它也有一些缺点。其一，脉冲阀采用3～4寸的小型脉冲阀，每台除尘器脉冲阀数量多达几百个，无论是安装、电控、成本控制难度都比较大，而且经常要进行检修。其二，需要高质量的无油无水高压清灰气源，一般必须配置压缩机、过滤器、冷干机等设备，清灰气源无论初期设备投资以及以后的设备运行成本均较高。其三，喷吹压力较高，一般为0.2～0.3Mpa，高强度的清灰对滤袋的寿命延长有不利影响。其四，喷嘴制造、安装精度要求高，喷吹嘴必须对准滤袋的中心，使气流能到达袋底，如果偏心则会直接吹到滤袋上，很容易将滤袋吹坏。其五，滤袋检修难度稍大：由于必须拆下喷吹管才能检修更换滤袋。
2、大脉冲阀回转强力清灰技术
该技术最初是由德国鲁奇公司研发成功，后转让给国内几个公司，是目前除尘行业中也比较常用的一种布袋除尘器。
它有以下主要优点：首先，采用了12～14寸大型脉冲阀，使每台除尘器的脉冲阀用量大大减少；其次，其脉冲清灰的气源通常为0.1Mpa的空气，由罗茨风机提供即可，大大降低造价；再次，清灰过程是喷吹嘴边旋转边喷吹，属于几率清灰，喷嘴不会长期在一个位置固定喷吹，对滤袋的损伤要远远低于行喷吹，从而有利于滤袋寿命的延长；还有，将喷吹臂置于十字交叉位置，即可对所有滤袋进行安装或检修，其方便性远远超过脉冲行喷吹清灰技术。
但是，它也存在一些技术缺点。其一，滤袋形状为扁圆形并呈圆环形布置，每个花板过滤单元滤袋布置密度非常大，远超过其他技术，这将使滤袋束区间的气体分布较为不均匀，且流速较大；其二，花板布置中，靠近圆心比较密集，远离圆心比较稀疏，经济效果差；其三，每个过滤单元的花板为拼装而成，加工要求高，现场安装同心度要求较高,安装难度大；其四，庞大的回转机构加工较复杂。
四、分室净烟气反吹回转清灰技术
这种技术基于大脉冲阀回转强力清灰理论，是我国自主知识产权的技术，是目前最有效、最稳定、最经济的除尘器，虽然应用案例不是特别多，但使用效果非常好，其最大的特点就是采用出口烟道的烟气的作为清灰反吹风，压力不是很大但足够达到清灰目的，这样做的具有很多好处。
1、省去了空气压缩和干燥系统，降低了造价；
2、反吹风与排烟风温差小，含氧量低，对滤袋损伤小；
3、运转机构设备数量少且容量小，节能效果好；
4、清灰强度弱，对延长滤袋的使用寿命有帮助。
但是：这种技术也曾存在过一些问题，通过详细计算、改造和试验，目前已经完全解决，剩下的问题已经不是主要的了。
采用电袋复合式除尘器及各种布袋除尘器，如果制造和安装没有问题，均可以达到除尘效果，满足烟尘排放的要求，关键是造价和滤袋寿命，特别是滤袋寿命问题，更是电厂选用除尘器首先考虑的问题。通过技术比较和市场调查，在同样条件下，分室净烟气反吹回转清灰布袋除尘器是所有布袋除尘器中滤袋寿命最长的，一般可以达到4～5年，可以满足电厂一个大修期的运行要求，就是可以在电厂大修期间进行更换布袋等检修工作，平时不用检修的目的，很值得大范围推广。