河北某市供暖燃煤鍋爐除塵工藝的現狀研究

葛文飛

（國能懷安熱電有限公司，河北 張家口 076150）

1 煙塵來源分析及相關要求

燃料是通過燃燒產生熱量和經濟效益的物質的總稱，被廣泛開發使用的常規燃料有煤炭、石油、天然氣等。它們在自然界中經歷過漫長量變與質變，物理與化學過程是其燃燒過程，主要包括分解、氧化、聚合，同時由于燃燒條件、燃料成分等不同，燃料燃燒后煙氣含系列物質，有固體懸浮顆粒、未完全燃燒燃料以及燃燒后產物、氧化劑等，因此，燃料燃燒過程中煙氣隨之產生出污染物，對大氣環境造成污染。

我國是煤炭能源的儲耗大國，根據一次能源儲量檢測資料，我國目前能源總儲量約為4 050 億t 標準煤，能源總儲量居世界第三位。煤炭燃燒后煙氣含系列物質，有固體懸浮顆粒、未完全燃燒燃料以及燃燒后產物、氧化劑等，煙氣隨之產生出CO、SO2、硫化物、NOx以及懸浮顆粒物等污染物，對大氣環境造成污染。

2014 年，河北省發布工業和民用燃料煤地方標準（DB 13/2081—2014），對非發電工業用煤質量使用煤炭全硫、灰分以及揮發分提出了明確要求，燃煤灰分是直接影響煙塵排放的最直接指標，見表1。

表1 河北省非發電工業用煤質量指標

2 國內外除塵技術現狀

我國除塵器種類形式繁多，除塵技術不斷發展完善和演化，早一些的有旋風除塵器、多管旋風除塵器，濕式除塵器有濕式水膜、低壓文丘里除塵器，再到目前廣泛使用的袋式除塵器，隨著日趨嚴格的燃煤鍋爐煙氣排放標準，電袋復合除塵器得到開發利用。

20 世紀70 年代我國的燃煤鍋爐煙氣除塵技術應運而生，1970—1980 年十年間是旋風除塵器的高速發展期，隨著逐漸提高的顆粒物排放標準，旋風除塵器除塵效率不能滿足工作要求，此時高效性能的濕電和電除塵器突顯。20 世紀80 年代后，我國引進國外除塵技術，應用推廣了電除塵器。近些年，我國研究袋式除塵器濾袋進展方面取得突破，并推廣應用。據統計，對微粒粒徑范圍在0.1～0.3 μm 的粉塵顆粒的袋式除塵器和靜電除塵器脫除效率可達99%以上，但二者也存在壓降大及運維費用高等問題，為此，電袋復合除塵技術得到應用[1]。

世界各國逐步在嚴格規范燃煤煙氣排放標準，煙氣除塵技術是現階段研究的熱點課題。袋式除塵器和靜電除塵器是現在應用最廣泛的技術。日本布袋除塵器和靜電除塵器使用率極高，兩類技術的銷售額基本占全部90%以上。同時，隨著大型化發展的燃煤鍋爐設備，煙氣除塵設備也在逐步發展大型化，國外已經有500～600 m2的電除塵器，可處理煙氣體積達到幾百萬m3/h。

3 主流除塵工藝的分類.

環境治理推薦主流除塵工藝主要有：旋風除塵器、袋式除塵器、水膜除塵器、靜電除塵器、電袋除塵器等。五款典型除塵器對比，見表2。

表2 典型除塵器優缺點的比較

由表2 可以看出，布袋除塵器除塵效率高，造價及運行費用較低，同時可以提高干法脫硫的脫硫效率。其他除塵器即使建設成本低，但運行成本較高，除塵效率也不夠高。綜合表2 可以看出，燃煤鍋爐顆粒物濃度能滿足《河北省燃煤鍋爐大氣污染物排放地方標準（DB13 1516—2020）》的除塵設施，主要有布袋除塵器、靜電除塵器和電袋除塵器，而靜電除塵器對煤質要求高，易產生二次揚塵，在長期使用后，大部分設備性能都會降低；電袋除塵器是一種集袋式除塵和電除塵優點的綜合工藝，除塵效率高、運行穩定，無粉塵特性，適應性強，過濾阻力小，造價高，運行成本高[2]。

4 調查研究除塵工藝情況

以河北省某市的典型燃煤供暖企業作為調研對象，通過對其實地走訪調查研究，了解區域供暖企業除塵設施的建設情況和煙氣處理能力進行調查研究、分析測算和綜合評價。

采用的調查方法主要包括：

1）實地走訪調查研究法。通過采用實地走訪調查研究法以及評估，對河北省某市的多個企業燃煤鍋爐除塵設施進行實地調查，并對調查結果做了記錄，統計分析，獲得調查分析結果。

2）定量評估測算法。通過對河北省某市區供熱企業的除塵設施的過濾面積、過濾風速等基本指標進行系統的分析和測算，以期對各企業的袋式除塵器的配置能力進行系統的綜合評價。

經走訪，某市供熱企業大多采用布袋除塵工藝。

影響布袋除塵效率的因素主要包括布袋除塵器過濾面積、過濾風速、布袋材質、倉室分隔、清灰方式等因素。布袋除塵器過濾面積的計算公式為式（1）和式（2）：

式中：S 為過濾面積，m2；S1為單條圓形濾袋的面積，m2；D 為濾袋的直徑，m；L 為濾袋的長度，m；n 為除塵器內布袋的數量。

過濾風速的計算公式為式（3）：

式中：V 為過濾風速，m2/s；S 為濾袋過濾面積，m；Q 為煙氣量，m3/h。

經調研走訪，某市供熱企業采用的除塵工藝的調查研究的統計分析，研究結論包括以下幾點：

1）某市供熱企業采用的除塵工藝主要為布袋除塵器。

2）通過對布袋除塵器設施參數進行分析計算，過濾風速為每分鐘過濾面積與煙氣量的比值，過濾風速在0.8 m/min 以下的有6 家企業，過濾風速越低除塵效果較穩定；過濾風速在0.9 m/min 以上的難以長期穩定達標排放。

3）清灰倉室為循環清灰模式，因此清灰倉室越多，對穩定除塵的影響越小，除塵性能越穩定，80 t 以上的鍋爐清灰倉室設置8 個以上較為適宜；40～65 t燃煤鍋爐設置6 個以上清灰倉室為合理。設置倉室較為合理的有14 家企業。

4）濾袋材質采用的PPS+PTFE 有8 家企業，除塵效果較穩定較好；濾袋材質采用的非覆膜濾料的企業，除塵穩定效果較差。

5 結語

通過對河北省某市各供熱企業除塵設施調研，供熱企業大多采用布袋除塵器。經對設施主要參數分析測算，河北省某市部分供熱企業采用布袋除塵設施的企業中設施配置能力較好、具備長期穩定達標能力。其余企業布袋除塵設施需進一步優化除塵器配置。