燃煤電廠除塵器對(duì)微細(xì)粉塵捕集效率對(duì)比試驗(yàn)

王 勇，徐曉虎

（1.浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800；2.東北大學(xué)，沈陽 110004）

1 概述

目前，國(guó)內(nèi)燃煤電廠的除塵器形式主要有電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器三類。隨著民眾環(huán)保意識(shí)和國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提高，政府和民眾對(duì)空氣中細(xì)微顆粒物引起的污染越發(fā)關(guān)注。為了確定燃煤電廠各型除塵器對(duì)PM10及PM2.5細(xì)微粉塵的脫除效率，國(guó)內(nèi)某環(huán)保公司聯(lián)合北京能源投資（集團(tuán)）有限公司對(duì)該公司正在運(yùn)行的電除塵器、袋式除塵器及電袋復(fù)合除塵器這三種型式的除塵器進(jìn)行了PM10及PM2.5級(jí)粉塵排放特性的對(duì)比研究。獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)燃煤電站除塵設(shè)備選型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定具有重要的指導(dǎo)意義。

該試驗(yàn)的依據(jù)及相關(guān)儀器見表1；沖擊器分級(jí)規(guī)格見表2。

表1 測(cè)試依據(jù)及相關(guān)儀器

表2 沖擊器分級(jí)規(guī)格

DLPI（Dekati?Low Pressure Impactor）是由芬蘭坦佩雷大學(xué)開發(fā)的一款先進(jìn)的氣溶膠粒子分布和濃度監(jiān)測(cè)儀器（見圖1）。采用經(jīng)典的Anderson多級(jí)沖擊式分級(jí)原理，由13個(gè)串級(jí)構(gòu)成，可以檢測(cè)中位徑為30nm到10μm粒徑范圍的氣溶膠粒子分布[1]。

圖1 DLPI沖擊器

2 測(cè)試方法

按照HJ/T 93-2003的要求，本次試驗(yàn)以承重法為準(zhǔn)。測(cè)試流程見圖2。

圖2 測(cè)試流程圖

（1）效率測(cè)試

測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在除塵器的進(jìn)口和出口煙道并采取網(wǎng)格化布點(diǎn)方式，用自動(dòng)煙塵/氣測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，通過動(dòng)態(tài)記錄煙氣流量、溫度、靜壓、動(dòng)壓和當(dāng)?shù)卮髿鈮杭叭又亓康葏?shù)換算成煙塵濃度的方式，計(jì)算出除塵器的除塵效率。

（2）PM10、PM2.5濃度測(cè)試

測(cè)點(diǎn)設(shè)在除塵器出口，采用等速采樣方法進(jìn)行采樣，通過串級(jí)低壓沖擊儀進(jìn)行分級(jí)收塵，最后利用電子天平對(duì)所收集的各級(jí)粉塵進(jìn)行稱重，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[2]。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 袋式除塵器

機(jī)組負(fù)荷200MW，燃煤為山西陽泉、內(nèi)蒙古依泰混煤，煤粉細(xì)度（R90）22%，收到基灰分31.03%。袋式除塵器有4個(gè)入口及4個(gè)出口，出口煙道4m×1.5m，采樣量0.8m3（標(biāo)態(tài)，下同），煙氣溫度121℃。測(cè)試結(jié)果見表3，分級(jí)效率見表4。

從表3可以看出：袋式除塵器的除塵效率高達(dá)99.937%，屬高效除塵器。出口排放濃度只有22mg/Nm3，滿足現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2012）。從表4可見，出口煙道排放的粉塵中PM10占絕大部分，其中部分屬于危害極大的PM2.5。

表3 袋式除塵器測(cè)試結(jié)果

表4 袋式除塵器分級(jí)效率

3.2 電袋復(fù)合除塵器

機(jī)組負(fù)荷190MW，燃煤為山西陽泉、內(nèi)蒙古依泰混煤，煤粉細(xì)度（R90）22%，收到基灰分27.93%。除塵器有2個(gè)入口、4個(gè)出口，出口煙道4m×1.5m，采樣量0.8m3。煙氣溫度131℃。測(cè)試結(jié)果見表5，分級(jí)效率見表6。

表5 電袋復(fù)合除塵器測(cè)試結(jié)果

表6 電袋復(fù)合除塵器分級(jí)效率

從表5可以看出：電袋復(fù)合除塵器的除塵效率高達(dá)99.948%，屬高效除塵器。出口排放濃度17.2mg/Nm3，同樣滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2012），從表6可見，出口排放的粉塵中同樣是PM10占絕大部分，部分屬于危害極大的PM2.5。

3.3 電除塵器

機(jī)組負(fù)荷600MW，燃煤為準(zhǔn)格爾長(zhǎng)焰低硫煙煤，煤粉細(xì)度（R90）11.84%，收到基灰分23.15%。除塵器有4個(gè)入口，4個(gè)出口，出口煙道4.2m×4.2m，采樣量0.8m3。測(cè)試結(jié)果見表7，分級(jí)效率見表8。

表7 電除塵器測(cè)試結(jié)果

表8 電除塵器分級(jí)效率

從表7可以看出：電除塵器的除塵效率高達(dá)99.722%，也屬高效除塵器。但出口排放濃度達(dá)75mg/Nm3，遠(yuǎn)高于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2012）30mg/Nm3的要求。從表8可見，出口排放的粉塵中PM10及PM2.5所占的比重較袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器低，這說明電除塵器對(duì)微細(xì)粉塵的捕集效率要低很多。

4 數(shù)據(jù)分析及討論

電袋復(fù)合除塵器、袋式除塵器、電除塵器三種類型除塵器排放濃度對(duì)比情況見表9。

表9 三種類型除塵器排放濃度對(duì)比

從表9可以看出，這三種類型除塵器無論出口排放總質(zhì)量濃度還是PM10和PM2.5級(jí)的質(zhì)量濃度，按照從低到高的順序均是電袋復(fù)合除塵器、袋式除塵器和電除塵器。其中，電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器的出口排放濃度滿足我國(guó)現(xiàn)行的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2012）中低于30mg/Nm3的要求，但電除塵器的出口排放濃度達(dá)75.0mg/Nm3，遠(yuǎn)超現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)。該數(shù)據(jù)表明電除塵在現(xiàn)在苛刻的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求下面臨新的挑戰(zhàn)。

從測(cè)試結(jié)果（表10）可以看出，除塵效率按照由高到低的次序依次為電袋復(fù)合除塵器、袋式除塵器及電除塵器。這三種除塵器均屬高效除塵器。電袋復(fù)合除塵器、袋式除塵器在過濾微細(xì)粉塵方面較電除塵器更優(yōu)。

表10 三種類型除塵器效率對(duì)比 （單位：%）

5 結(jié)論

（1）電除塵器、電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器均屬高效除塵器，但電除塵器的效率低于電袋除塵器和袋式除塵器。

（2）電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器的出口排放均小于30mg/Nm3，可滿足國(guó)家現(xiàn)行的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。但電除塵器的出口排放濃度達(dá)75.0mg/Nm3，不能滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求，電除塵器面臨新的挑戰(zhàn)。

（3）電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器對(duì)PM10級(jí)粉塵的捕集效率均在90%以上，但電除塵器對(duì)PM10級(jí)粉塵的捕集效率只有44%。電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器PM2.5級(jí)粉塵的捕集效率也高于電除塵器。

（4）電除塵器是有近百年運(yùn)行史的高效除塵器。盡管目前在應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)上面臨著一些困難，但最近幾年電除塵器在一些諸如煙氣調(diào)質(zhì)、移動(dòng)極板清灰、煙道凝聚器、濕式除塵等方面也取得了顯著的進(jìn)步。相信隨著這些技術(shù)的成熟，電除塵器應(yīng)能滿足現(xiàn)行的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1] MARJAMAKI M,KESKENIN J,CHEN D R,et al.Performance evaluation of the electrical low-pressure impactor(ELPI)[J].Journal of Aerosol Science,2000,31(2):249-261.

[2] J. Zhu, Q. Zhao, Y. Yao, etc, “Effects of high-voltage power sources on fine particle collection efficiency with an industrial electrostatic precipitator”, Journal of Electrostatics 70 (2012) 285-291.