燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物控制技術研究

初建（中國新型建材設計研究院， 浙江 杭州 310000）

燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物控制技術研究

初建（中國新型建材設計研究院， 浙江 杭州 310000）

霧霾天氣的形成，與燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物的排放有著直接的關系。基于這種認識，本文在分析燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物控制的重要性的基礎上，對微細顆粒物的傳統控制技術和新型控制技術展開了研究，從而為燃煤鍋爐煙氣除塵系統改造提供指導。

燃煤鍋爐；煙氣；微細顆粒物；控制技術

0 引言

霧霾的形成，與大氣中的微細顆粒物濃度過高有關，其會給人體健康帶來較大的威脅。而燃煤鍋爐排放的煙氣中含有大量的微細顆粒物，將給大氣帶來嚴重的污染。因此，有必要對燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物控制技術展開研究，以便更好的進行大氣污染的防治。

1 燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物控制的重要性分析

近幾年來，隨著大氣污染的逐漸加重，人們對大氣中微細顆粒物污染的控制問題也越發重視。而燃煤鍋爐作為微細顆粒物的主要排放源之一，其所排放的微細顆粒物量占每年排放的微細顆粒物排放量總數的35%左右。在燃煤鍋爐的煙氣中，粒徑小于10μm的顆粒所占比例高達40%，粒徑小于2.5μm的超細粉塵占40%～70%。而粒徑小于50μm的顆粒物均為微細顆粒物，所以可見燃煤鍋爐煙氣的毒害性。因此，只有有效進行燃煤鍋爐煙氣中的微細顆粒物的控制，才能夠減少人類生存活動給大氣帶來的污染，從而為人民群眾的身體健康和人類賴以生存的地球提供保護。

2 燃煤鍋爐煙氣微細顆粒物的控制技術研究

2.1 鍋爐煙氣顆粒物傳統控制技術

在過去較長的時間里，我國在燃煤鍋爐煙氣顆粒物控制方面大多采取靜電除塵技術和布袋除塵技術。使用靜電除塵技術，可以依靠顆粒核電和電場吸附進行除塵。針對粒徑大于10μm的顆粒，將起到良好的除塵效果，去除效率可達99%以上。但在顆粒粒徑降到2μm以下后，就難以確保除塵效果［1］。使用布袋除塵技術，則可以依靠慣性碰撞、擴散脫除和攔截進行顆粒物去除，在微細顆粒物控制方面的總體過濾效果較高，但是難以進行粒徑小于1μm的顆粒的去除。

（1）濕式靜電除塵技術

在眾多靜電除塵技術中，濕式靜電除塵技術的煙氣顆粒物控制效果較好。使用該技術，需要使用由煙氣分布裝置、收塵極、電暈極和沖洗裝置等結構組成的管式除塵器。在燃煤鍋爐的濕式煙氣脫硫裝置的煙氣出口，可以進行該種除塵器的安裝，以便對煙氣中的微細顆粒物進行脫除。使用該技術，能夠有效防止二次揚塵，并且裝置應用效果不會受到粉塵比電阻的影響。針對煙氣中的三氧化硫等酸霧，該技術的使用能夠起到聯合脫除作用。從煙氣顆粒物脫除效率上來看，使用該技術能夠達到95%的脫除效率，所以該技術在國內外的火電廠中均得到了應用。在實際應用該技術時，還要根據煙氣及污染源的具體情況進行除塵器系統的合理布置，目前主要可以使用垂直煙氣流獨立布置方式、煙氣垂直流與除塵系統整體布置方式和水平煙氣流獨立布置方式。

（2）電袋復合除塵技術

電袋復合除塵技術，是將布袋除塵技術和靜電除塵技術有機結合起來的除塵技術。利用靜電除塵技術的靜電場，就可以有效去除燃煤鍋爐煙氣中的大顆粒，利用布袋除塵技術，則能夠使煙氣中的微細顆粒物得到去除。使用該種除塵技術，可以使除塵器保持穩定的運行效果，并且能夠降低除塵器的運行負荷，所以能夠使設備的壽命得到延長。就目前來看，市場使用的電袋復合除塵器主要有兩種，即電袋分體式除塵器和電袋一體式除塵器［2］。經過了一段時間的發展，電袋復合除塵器目前的發展已經較為成熟，但是在布袋單元和靜電單元結合方面仍然存在著一定的問題。而利用該種除塵技術進行粒徑不小于10μm的顆粒物的去除，能夠達到99.5%的脫除效率，但不適合在濕法除塵中應用。

2.2 鍋爐煙氣顆粒物的新型控制技術

自2012年以來，國家就提出了粉塵排放濃度的新標準，即要求排放濃度不超過30mg/m3。而燃煤鍋爐目前主要采取的濕式靜電除塵技術和電袋復合除塵技術，在煙氣脫硫處理后還會產生較多的細微粉塵，并且與脫硫生成物一起與氣溶膠疊加起來，所以將導致煙氣排放較難達到國家要求。因此，還需要使燃煤鍋爐煙氣中的微細粉塵得到進一步去除，以便滿足國家的規定要求。考慮到燃煤鍋爐煙氣綜合治理采取的濕法脫硫工藝，還需要使用濕式靜電除塵技術進行飽和濕煙氣的處理［3］。為強化濕式靜電除塵技術的除塵效果，可以將傳統除塵器的除塵原理與靜電凝并技術、荷電噴霧技術和水膜清灰技術結合起來，從而使濕式靜電除塵器的清灰方式得到優化，繼而使除塵器能夠以較高效率進行煙氣中的微細顆粒物的脫除。

（1）荷電噴霧技術

所謂的荷電噴霧技術，其實就是利用荷電水霧進行煙塵的捕捉。使用該技術，需要使用霧化的水荷電，并且利用顆粒物的慣性碰撞和靜電引力作用使其與荷電霧滴結合起來。所以，使用荷電噴霧技術，能夠使粉塵顆粒凝聚，從而使粉塵的體積變大。而通過改變粉塵的比電阻范圍，則能夠利用收塵電場進行粉塵的捕集。從水霧的捕塵機理上來看，粉塵的捕集是在重力、慣性碰撞和擴散等多種機理的作用下完成的，所以其機理相對復雜。而在水霧荷電化后，其主要會通過截留、慣性碰撞和靜電力進行顆粒物捕捉［4］。需要注意的是，霧滴荷電主要捕集的是粒徑在2μm以下的粉塵，與之接觸的粉塵則比較容易粘附在水滴上，從而凝聚成大的顆粒。因此在經過收塵電場時，氣流中的大顆粒就會被脫除。

（2）靜電凝并技術

從結構上來看，靜電凝并除塵器將由收塵區和凝并區組成。在使用該種除塵技術時，需要沿著氣流方向依次完成凝并區和收塵區的布置。其中，凝并區由反電暈極板和電暈極板構成，其上有針狀芒刺。通過實現芒刺的交錯布置，則能夠防止除塵器放電產生的正、負離子電量被中和，所以能夠使外加電壓得到提高。在燃煤煙氣中的微細顆粒物流經由電暈極板和反電暈極板組成的電場時，電場中的大部分離子將發生碰撞，繼而使其中一部分粉塵荷正電，另一部分則為荷負電。在放電產生的電場力和強離子風驅動下，帶正電粉塵則會運動至電暈極板一側，帶負電的會運動至反電暈極板，繼而使大量荷電顆粒被收集下來［5］。而受到離子風和電場力的雙重作用，電場中存在的大量荷電顆粒都會凝并，然后形成粒徑較大的顆粒團，并且分別被凝并區和收塵區收集下來。

（3）水膜清灰技術

在電場上進行細霧滴小流量噴嘴設置，可以在電場中噴入細微水滴，從而在陽極板上形成連續均勻流動的水膜，繼而使吸附在其上的灰塵被收集起來。利用該原理，連續水膜系統可以進行電場中大量粉塵的收集，所以能夠使濕式靜電除塵器的除塵效果得到提升。所以，利用水膜清灰技術，濕式靜電除塵器的除塵效果在很大程度上取決于水膜系統的噴霧噴嘴分布情況。因為，只有確保噴嘴合理分布，才能夠在極板表面形成均勻的水膜，從而使電場的異常放電現象得到降低，并且使吸塵器的收塵效果得到明顯提升［6］。此外，使用該技術還需要進行沖洗系統的設置，以便將除霧器、氣流分布板和極板上的粉塵沖刷出裝置內部，繼而使除塵器保持穩定運行。

3 結語

總而言之，在對燃煤鍋爐煙氣的微細顆粒物進行控制時，還要關注粒徑較小的微細顆粒物的脫除問題。因為，隨著環境標準的日益嚴格，只有加強對微細顆粒物的控制，才能夠確保燃煤鍋爐的使用符合國家要求。為此，企業還要認識到傳統煙氣控制技術的技術缺陷，并且加強新的煙氣控制技術的結合運用，從而使燃煤鍋爐煙氣除塵系統得到有效改造。

［1］李冬梅.燃煤鍋爐煙氣汞污染控制技術淺析［J］.環境保護與循環經濟，2011，08（31）：62-63+75.

［2］沈浩.濕式電除塵器用于控制燃煤煙氣污染物的測評［J］.電力與能源，2014，01（35）：54-58.

［3］趙永水.燃煤電廠PM2.5微細顆粒物控制新技術——旋轉電極式電除塵性能特點及安裝技術［J］.能源環境保護，2012，04（26）：1-4.

［4］史妍婷，杜謙，高建民，等.燃煤鍋爐PM2.5控制現狀及改進建議［J］.節能技術，2013，04（31）：345-348+352.

［5］劉帥，鄧雙，黃家玉，等.燃煤鍋爐一次PM2.5的監測與控制技術［J］.能源與環境，2015，01：24-27+30.

［6］胡月琪，召輝，馮亞君，等.北京市燃煤鍋爐煙氣中水溶性離子排放特征［J］.環境科學，2015，06：1966-1974.

初建，男，山東人，漢族，大學本科，研究方向：化工、鍋爐及環保。