隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，在推動經(jīng)濟繁榮的同時，也對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。大氣污染已成為制約社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，而煙塵作為大氣污染的主要來源之一，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生態(tài)環(huán)境的平衡。因此，有效控制有害物質(zhì)的排放量，減少煙塵污染，成為治理大氣污染的關(guān)鍵途徑和必然要求。
為了應(yīng)對嚴(yán)峻的大氣污染問題，尤其是煙塵污染，我國高度重視除塵技術(shù)的研究與應(yīng)用，并取得了顯著的成果。在眾多除塵設(shè)備中，布袋除塵器及電除塵器以其高效的除塵能力，在我國各種重污染行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。這兩種設(shè)備在除塵領(lǐng)域各有優(yōu)勢，對改善大氣環(huán)境質(zhì)量發(fā)揮著重要作用。
一、工作原理
(一)袋式除塵器
袋式除塵器的核心部件是由纖維編織物精心制作而成的袋式過濾布。當(dāng)含塵氣體以單向流動的方式通過濾布時，粒徑較大的塵粒在慣性力的作用下，在繞過濾布纖維的過程中與纖維發(fā)生碰撞，從而被攔截下來。而對于那些粒徑極其細(xì)微(通常為 1μm 或更小)的塵粒，它們會受到氣體分子的不斷沖擊，即布朗運動，其運動方向也會隨之不斷改變。由于纖維之間的空隙小于氣體分子布朗運動的自由路徑，這些細(xì)微塵粒在運動過程中會與纖維發(fā)生碰撞，進(jìn)而實現(xiàn)與氣體的分離。
隨著含塵氣體的持續(xù)通過，足夠數(shù)量的塵粒會逐漸堆積在濾布纖維的表面，形成一層濾餅。這層濾餅不僅進(jìn)一步增強了對塵粒的捕集能力，而且通過篩濾等物理機理，能夠有效捕集更細(xì)小的塵粒。最終，塵粒被截留在濾布的含塵氣體一側(cè)，而經(jīng)過凈化的干凈氣體則順利通過濾布，聚集到濾布的另一側(cè)，即干凈氣體側(cè)。當(dāng)濾布表面的塵粒沉積到一定程度，影響到過濾效果時，通過氣力或機械的方式，將塵粒從濾布上清除下來，然后進(jìn)行收集和輸送。
(二)電除塵器
電除塵器的工作原理基于高壓電場的作用。在電除塵器的正負(fù)極之間施加高壓直流電，從而在兩極間形成一個強大的電場，該電場強度足以使氣體發(fā)生電離。當(dāng)含塵氣體通過這個高壓電場時，其中的塵粒會帶上電荷，一般情況下塵粒會荷負(fù)電。在電場力的作用下，帶電的塵粒會向極性相反的集塵極(正極)移動，并最終沉積在集塵極的表面，從而實現(xiàn)塵粒與含塵氣體的分離。
當(dāng)集塵極表面的粉塵積累到一定程度后，通過振打電極的方式，使沉積在集塵極上的粉塵掉落至除塵器下部的集料斗內(nèi)，然后通過特定的輸送裝置將收集到的粉塵進(jìn)行輸送和處理。
二、除塵效率
在除塵效率方面，袋式除塵器展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。與電除塵器相比，袋式除塵器的除塵效率更高，尤其是對于那些對人體健康有嚴(yán)重危害的重金屬粒子以及亞微米級的塵粒，袋式除塵器的捕集效果更為顯著。通常情況下，袋式除塵器的除塵效率能夠達(dá)到 99.99%以上，其排放的煙塵濃度能夠穩(wěn)定地控制在較低水平，甚至可以低于 50mg/Nm3，在一些先進(jìn)的應(yīng)用場景中，排放濃度甚至可以達(dá)到 10mg/Nm3 以下，幾乎實現(xiàn)了零排放。
袋式除塵器高效的過濾機理使其具有很強的穩(wěn)定性，不受燃燒煤種物化性能變化的影響。這意味著無論煤種的成分、揮發(fā)分等特性如何變化，袋式除塵器都能夠保持相對穩(wěn)定的除塵效率。針對目前國家日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)以及排放費用的征收辦法，袋式除塵器在滿足環(huán)保要求的同時，也能夠為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益，減少因超標(biāo)排放而產(chǎn)生的額外費用。
三、影響電除塵性能的因素
(一)電極所產(chǎn)生的電場
電場特性是決定電除塵器工作性能的關(guān)鍵因素之一，它直接影響著除塵器的工作寬度和工作效率。最理想的電場應(yīng)具備沿電流方向的不均勻性，或者同時具有沿電流方向和電流軸線垂直方向的不均勻性。這種不均勻的電場能夠使塵粒在電場中獲得更有效的荷電和運動，從而提高除塵器的工作效率。
為了實現(xiàn)這種理想的電場分布，在生產(chǎn)實踐中，通常會采用螺旋狀、蜂刺狀等特殊形狀的陰極線。這些特殊形狀的陰極線能夠有效地改變電場的分布，增強電場的不均勻性，從而提高電除塵器的收塵效率。
(二)塵粒的比電阻
塵粒的比電阻是指塵粒在疏松狀態(tài)下所表現(xiàn)出的視在電阻或當(dāng)量電阻。塵粒比電阻的大小受到多種因素的綜合影響，其中主要包括溫度、濕度、導(dǎo)電雜質(zhì)以及粒度等。
對于電除塵器來說，存在一個最理想的收塵比電阻范圍，即 10?～101?Ω·cm。當(dāng)塵粒的比電阻處于這個范圍內(nèi)時，電除塵器能夠達(dá)到最佳的收塵效果。為了使塵粒的比電阻處于理想范圍內(nèi)，常常采用調(diào)理煙氣的手段，如對煙氣進(jìn)行增濕處理，或者在煙氣中添加硫酸、氨、二乙胺等化學(xué)物質(zhì)。這些調(diào)理措施可以通過改變煙氣的成分和性質(zhì)，從而調(diào)整塵粒的比電阻，提高電除塵器的效率。通常，這些調(diào)理操作會在煙道內(nèi)進(jìn)行，通過合理的設(shè)備布置和工藝控制，實現(xiàn)對煙氣的有效調(diào)節(jié)。
(三)荷電及放電過程
在電除塵器的收塵試驗過程中，常常會出現(xiàn)一些影響收塵效果的現(xiàn)象，如電暈閉塞現(xiàn)象、反電暈現(xiàn)象以及再飛散現(xiàn)象等。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)會給收塵工作帶來很大的困難，導(dǎo)致收塵效率的降低。
電暈閉塞現(xiàn)象是指當(dāng)含塵氣體中的粉塵濃度過高時，大量的塵粒會在電場中荷電并聚集在電暈極附近，形成一個空間電荷層，從而抑制電暈電流的產(chǎn)生，降低電場強度，影響塵粒的荷電和捕集。反電暈現(xiàn)象則是由于高比電阻粉塵在集塵極上堆積后，會在集塵極表面形成一個絕緣層，導(dǎo)致集塵極表面的電位升高，從而使沉積在集塵極上的粉塵重新荷電并向電暈極方向運動，造成粉塵的二次飛揚。再飛散現(xiàn)象是指在振打電極的過程中，由于振打力過大或不均勻，導(dǎo)致已經(jīng)沉積在集塵極上的粉塵再次飛揚到氣流中，降低了收塵效率。
為了解決這些問題，大部分情況下會通過延長氣室長度的方式來增加含塵氣體在電場中的停留時間，使塵粒有更多的機會荷電并被集塵極捕集。此外，還可以通過優(yōu)化電場結(jié)構(gòu)、調(diào)整振打參數(shù)等方式來減少這些現(xiàn)象的發(fā)生，提高收塵效率。
(四)其它方面
除了上述主要因素外，電除塵器的收塵效率還受到多種其他因素的影響。伏安特性反映了電場電壓與電流之間的關(guān)系，合理的伏安特性能夠保證電場的穩(wěn)定運行和高效收塵。漏風(fēng)率的大小會影響到除塵器內(nèi)部的氣流分布和電場強度，過高的漏風(fēng)率會導(dǎo)致含塵氣體的短路和電場強度的降低，從而影響收塵效率。
煙氣的溫度、壓力、成分、濕度、流速以及含塵濃度等參數(shù)也會對電除塵器的性能產(chǎn)生重要影響。不同的煙氣條件需要相應(yīng)地調(diào)整電除塵器的運行參數(shù)，以確保最佳的收塵效果。陰極線的幾何形狀、直徑、數(shù)量和線間距，收塵極的形式、極板斷面形狀、極間距、極板面積及電場數(shù)，電場長度，供電方式，振打方式(包括位置、強度、周期)，氣流分布裝置，灰斗形式和出灰口鎖風(fēng)裝置等因素，也都在一定程度上影響著電除塵器的收塵效率。在設(shè)計和運行電除塵器時，需要綜合考慮這些因素，進(jìn)行合理的選型和優(yōu)化，以提高設(shè)備的性能和可靠性。
四、電除塵器優(yōu)缺點
(一)優(yōu)點
初期除塵效率較高：電除塵器在正常運行的初期，能夠達(dá)到 99%的除塵效率，對于 1μm 以下的細(xì)微粉塵也具有較好的捕集能力。雖然從經(jīng)濟角度考慮，通常會控制在一個合理的除塵效率范圍內(nèi)，但在處理一些對粉塵排放要求較高的場合，其初期的高效除塵能力仍然具有很大的優(yōu)勢。
處理煙氣量大：電除塵器具有強大的處理能力，能夠適應(yīng)大流量的含塵氣體處理需求。它可以應(yīng)用于高溫(可高達(dá) 500℃)、高壓、高濕(相對濕度可達(dá) 100%)等各種復(fù)雜的工況條件下，并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，同時還可以通過自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，提高生產(chǎn)效率和管理水平。
運行阻力低：電除塵器具有低阻的特點，其壓力損失僅為 100～200Pa。這意味著在運行過程中，電除塵器所需的能耗較低，能夠為企業(yè)節(jié)省一定的運行成本。
(二)缺點
設(shè)備投資高：電除塵器的設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積龐大，需要消耗大量的鋼材。同時，它還需要配備高壓變電和整流設(shè)備，這些設(shè)備的采購和安裝成本較高，導(dǎo)致電除塵器的初期投資較大。通常情況下，高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為 70～100kV，這對設(shè)備的絕緣性能和安全性提出了很高的要求，進(jìn)一步增加了設(shè)備的投資成本。
技術(shù)要求高：電除塵器的制造、安裝和管理都需要較高的技術(shù)水平。在制造過程中，需要嚴(yán)格控制設(shè)備的加工精度和質(zhì)量，確保電場的均勻性和穩(wěn)定性。在安裝過程中，需要精確調(diào)整電極的間距和位置，保證電場的正常運行。在管理方面，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和維護(hù)，及時處理設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的各種問題。
除塵效率受粉塵比電阻影響大：電除塵器的除塵效率對粉塵比電阻非常敏感。一般來說，對于比電阻小于 10?～10?Ω·cm 或大于 101?～1011Ω·cm 的粉塵，如果不采取相應(yīng)的措施，電除塵器的除塵效率將會受到嚴(yán)重影響。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)粉塵的比電阻特性，采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)理措施，如增濕、添加化學(xué)藥劑等，以提高除塵效率。
需預(yù)處理裝置：當(dāng)處理初始濃度大于 30g/cm3 的含塵氣體時，電除塵器需要配備預(yù)處理裝置，以降低含塵氣體的濃度，避免因粉塵濃度過高而導(dǎo)致電暈閉塞等問題的發(fā)生。這不僅增加了設(shè)備的投資成本，還增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和運行管理的難度。
不具備離線檢修功能：電除塵器一旦出現(xiàn)故障，由于其不具備離線檢修功能，要么只能帶病運行，影響除塵效果和設(shè)備的使用壽命;要么只能停爐檢修，這會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失。
五、布袋除塵器優(yōu)缺點
(一)優(yōu)點
除塵效率高：布袋除塵器的除塵效率極高，可達(dá)到 99.99%以上，能夠有效地捕集各種粒徑的粉塵，尤其是對細(xì)微粉塵的捕集效果更為突出。這使得布袋除塵器在滿足嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)方面具有很大的優(yōu)勢，能夠為企業(yè)提供可靠的除塵解決方案。
性能穩(wěn)定：布袋除塵器的除塵效率不受粉塵比電阻、濃度、粒度等因素的影響，同時鍋爐負(fù)荷的變化、煙氣量的波動對袋式除塵器的出口排放濃度影響也較小。這使得布袋除塵器在不同的工況條件下都能夠保持穩(wěn)定的性能，為企業(yè)的生產(chǎn)運行提供了可靠的保障。
具備離線檢修功能：一般情況下，袋式除塵器采用分室結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在設(shè)計過程中留有一定的裕量。這種設(shè)計使得除塵器可以在不影響鍋爐正常運行的情況下，實現(xiàn)輪換檢修。當(dāng)某一個室需要進(jìn)行檢修時，可以將該室隔離，對其他室進(jìn)行正常運行，從而保證了生產(chǎn)的連續(xù)性和設(shè)備的可靠性。
重金屬捕集能力強：由于袋式除塵器對微細(xì)粉塵的捕集效果更為有效，因此它能夠除去飛灰中所含的更多重金屬微粒。這對于減少重金屬對環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康具有重要意義。
附屬設(shè)備少，技術(shù)要求相對較低：與電除塵器相比，袋式除塵器的附屬設(shè)備較少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單。同時，其技術(shù)要求也沒有電除塵器那么高，這使得袋式除塵器的制造、安裝和維護(hù)成本相對較低，降低了企業(yè)的投資和運營成本。
可解決煙氣 SO? 污染問題：結(jié)合噴霧干燥等設(shè)備，袋式除塵器可以有效地解決煙氣中的 SO? 污染問題。通過在噴霧干燥塔中加入堿性吸收劑，如石灰等，與煙氣中的 SO? 發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣等固體物質(zhì)，然后通過袋式除塵器將這些固體物質(zhì)捕集下來，從而實現(xiàn)對 SO? 的有效去除。
(二)缺點
操作和維護(hù)要求高：袋式除塵器對操作和維護(hù)的要求相對較高。在運行過程中，需要定期檢查濾袋的破損情況、清灰系統(tǒng)的運行狀態(tài)等。如果濾袋出現(xiàn)破損，需要及時更換，否則會影響除塵效果。同時，清灰系統(tǒng)的正常運行也至關(guān)重要，如果清灰系統(tǒng)失靈，會導(dǎo)致濾袋表面的粉塵堆積過多，增加系統(tǒng)的阻力，甚至影響鍋爐的正常運行。
使用壽命受工況影響大：鍋爐運行過程中的負(fù)荷不穩(wěn)定，尤其是在點爐、起動、停爐等特殊工況下，煙氣的性質(zhì)會發(fā)生較大的變化。這些變化會對袋式除塵器的濾袋產(chǎn)生不利影響，縮短濾袋的使用壽命。在點爐和起動過程中，煙氣中的溫度和含氧量會發(fā)生急劇變化，可能會導(dǎo)致濾袋的熱變形和氧化損壞;在停爐過程中，煙氣中的水分和腐蝕性氣體可能會在濾袋表面凝結(jié)，造成濾袋的腐蝕和堵塞。
壓力損失大：袋式除塵器的壓力損失一般在 1～1.5kPa，甚至更高。這是由于濾袋對含塵氣體的過濾作用，使得氣體在通過濾袋時需要克服一定的阻力。如果清灰系統(tǒng)失靈，濾袋表面的粉塵堆積過多，會進(jìn)一步增加系統(tǒng)的阻力，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致阻力急劇升高，甚至影響鍋爐的正常運行
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