袋式除塵器與電除塵器基本特性指標的對比
摘要:袋式除塵器與電除塵器是目前使用最廣泛的兩種粒狀污染物控制設(shè)備，本文列舉了兩種除塵器的基本特性指標，并進行了原理、除塵效率、運行管理等方面的對比。認為袋式除塵器將成為工業(yè)粉塵控制的首選設(shè)備。
關(guān)鍵詞:袋式除塵器;電除塵器;基本特性指標
1 前言
煙塵是造成大氣污染的主要因素之一，減少大氣污染的根本措施就是減少有害物質(zhì)向大氣的排放。目前國內(nèi)處理煙塵等粒狀污染物的設(shè)備主要為袋式除塵器和電除塵器。在選擇除塵設(shè)備時，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟性、可靠性、適用性和社會性等。在選擇除塵技術(shù)時，應(yīng)考慮使用當?shù)貤l件、現(xiàn)場條件、燃燒煤種特性、排放標準和需要達到的除塵效率等多種因素。本文針對目前國家對環(huán)保的要求以及袋式除塵器和電除塵器在性能上的差異和在各行各業(yè)中應(yīng)用的實際情況，對兩種除塵器在實際應(yīng)用中的基本特性指標做一簡單客觀的對比。
2 原理的對比
（1）袋式除塵器
采用不同的多孔濾料制作成袋狀過濾元件（即濾袋），當含塵氣體通過濾袋時，塵粒因慣性的作用與濾袋碰撞而被攔截，細微的塵粒（粒徑為1μm或更小）則因擴散作用（布朗運動）不斷改變運動方向，從而增加了塵粒與濾袋接觸的機會。塵粒與濾袋碰撞時產(chǎn)生的粘附作用與靜電作用使塵粒堆積在濾袋表面，形成濾餅（或稱濾床），這種濾餅又通過篩分作用，得以捕集更細的塵粒。若除塵器的過濾方式為內(nèi)濾式，則塵粒會被阻留在濾袋的內(nèi)表面，而干凈氣體會通過濾袋纖維間的縫隙逸至袋外；若除塵器的過濾方式為外濾式，則反之。當塵粒堆積到一定程度后，借助重力的作用采用氣力或機械的方法，將塵粒從濾袋上除去，粉塵收集后輸送走。
（2）電除塵器
在電除塵器的正負極上通以高壓直流電，使兩極間維持一個足以令氣體電離的電場，當含塵氣體通過高壓電場時塵粒荷電（一般荷負電），并通過電場力的作用，使帶電塵粒向極性相反的集塵極（正極）移動，沉積在集塵極上，從而將塵粒從含塵氣體中分離出來，然后通過振打電極的方法使粉塵降落到除塵器下部的集料斗內(nèi)收集并輸走。
3 除塵效率的對比
袋式除塵器的除塵效率比電除塵器高，并且對人體有嚴重影響的重金屬粒子及亞微米級塵粒的捕集更為有效。通常除塵效率可達99.99%以上，排放煙塵濃度能穩(wěn)定低于50mg/Nm3，甚至可達10mg/Nm3以下，幾乎實現(xiàn)了零排放。
從目前國內(nèi)電力行業(yè)燃煤鍋爐的應(yīng)用情況來看，袋式除塵器處理后的煙塵排放濃度能保證在30mg/Nm3以下。如呼和浩特電廠的兩臺200MW機組的鍋爐煙氣凈化采用了袋式除塵器，從CEMS系統(tǒng)長期自動監(jiān)測的結(jié)果和權(quán)威檢測機構(gòu)的人工采樣測試結(jié)果來看，排放濃度均低于27mg/Nm3。
袋式除塵器高效的過濾機理決定了它不受燃燒煤種物化性能變化的影響，具有穩(wěn)定的除塵效率。針對目前國家的排放標準和排放費用的征收辦法，袋式除塵器所帶來的經(jīng)濟效益是顯而易見的。
電除塵器的除塵效率雖然亦可達到99.9%以上,但由于控制及維護技術(shù)的要求較高,且電除塵器對粉塵的比電阻比較敏感,所以其除塵效率并不穩(wěn)定,但在一般情況下也可達到排放要求。隨著國家環(huán)保標準的進一步提高和越來越多的電廠燃用低硫煤（或者經(jīng)過了高效脫硫），就電除塵器而言，要排放達標會變得越來越困難。
4 鍋爐系統(tǒng)變化對除塵器的影響的對比
燃煤電廠的煤種相對穩(wěn)定，但也會遇到煤種或煤質(zhì)發(fā)生變化的情況；鍋爐系統(tǒng)是一個會經(jīng)常變動和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，因此從鍋爐中產(chǎn)生的煙氣的物化性能、煙塵濃度、溫度等參數(shù)也會發(fā)生變化。這些變化，也會引起除塵器的不同變化。系統(tǒng)的幾個主要變化對不同除塵器的影響如下：
（1）送、引風(fēng)機風(fēng)量不變，鍋爐出口煙塵濃度變化
對袋式除塵器：煙塵濃度的變化只會引起袋式除塵器濾袋負荷的變化，從而導(dǎo)致清灰頻率的改變（自動調(diào)節(jié)）。煙塵濃度高的濾袋上的積灰速度快，相應(yīng)的清灰頻率高，反之清灰頻率低，而對排放濃度不會引起變化。
對電除塵器：煙塵濃度的變化會直接影響粉塵的荷電量，因此也就直接影響了電除塵器的除塵效率，最終反映在排放濃度的變化上。通常煙塵濃度增加除塵效率提高，排放濃度會相應(yīng)增加；煙塵濃度減小除塵效率降低，排放濃度會相應(yīng)減小。
（2）鍋爐煙塵量不變，送、引風(fēng)機風(fēng)量變化
對袋式除塵器：風(fēng)量的變化會直接引起過濾風(fēng)速的變化，從而會引起設(shè)備阻力的變化，但對除塵效率基本沒有影響。風(fēng)量加大設(shè)備阻力提高，引風(fēng)機出力增加；反之引風(fēng)機出力減小。
對電除塵器：風(fēng)量的變化對設(shè)備沒有太大影響，但電除塵器的除塵效率隨風(fēng)量的變化會較為明顯。若風(fēng)量增大，電除塵器電場風(fēng)速提高，粉塵在電場中的停留時間縮短，雖然電場中的風(fēng)擾動增強了荷電粉塵的有效驅(qū)進速度，但不足以抵償高風(fēng)速引起的粉塵在電場中駐留時間的縮短和二次揚塵加劇所帶來的負面影響，因此除塵效率的降低會非常明顯；反之，除塵效率會有所增加，但增加幅度不大。
（3）溫度的變化
對袋式除塵器：煙氣溫度太低，會發(fā)生結(jié)露并可能會引起“糊袋”及殼體腐蝕；煙氣溫度太高超過濾料允許溫度會造成“燒袋”而損壞濾袋。但如果溫度的變化是在濾料的承受溫度范圍內(nèi)，就不會影響除塵效率。引起不良后果的溫度是達到了極端的溫度（事故/不正常狀態(tài)），因此袋式除塵器必須設(shè)有對極限溫度控制的有效保護措施。
對電除塵器：煙氣溫度太低，結(jié)露就會引起殼體腐蝕或高壓爬電，但有利于提高除塵效率；煙氣溫度升高，會引起粉塵比電阻升高而不利于除塵。因此煙氣溫度會直接影響除塵效率，且影響較為明顯。
（4）煙氣物化成分（或燃燒煤種）變化
對袋式除塵器：煙氣的物化成分對袋式除塵器的除塵效率沒有影響。但如果煙氣中含有對所有濾料都有腐蝕破壞性的成分時就會直接影響濾料的使用壽命。
對電除塵器：煙氣物化成分會直接引起粉塵比電阻的變化，從而影響除塵效率，而且影響很大。影響最為直接的是煙氣中硫氧化物的含量。通常硫氧氣化物的含量越高，粉塵比電阻越低，粉塵越容易捕集，除塵效率就越高；反之，除塵效率就越低。另外，煙塵中的化學(xué)成分（如硅、鋁、鉀、鈉等含量）的變化也會引起除塵效率的明顯變化。
（5）氣流分布
對袋式除塵器：除塵效率與氣流分布沒有直接關(guān)系，即氣流分布不影響除塵效率。但除塵器內(nèi)部局部氣流分布應(yīng)盡量均勻，不能偏差太大，否則會由于局部負荷不均或射流磨損而造成局部破袋，影響除塵器濾袋的正常使用壽命。
對電除塵器：電除塵器對電場中的氣流分布非常敏感，氣流分布的好壞直接影響除塵效率的高低。在電除塵器的性能評價中，氣流分布的均方根指數(shù)通常是評價一臺電除塵器好壞的重要指標之一。
5 運行與管理的對比
（1）運行與管理
對袋式除塵器：運行穩(wěn)定，控制簡單，沒有高電壓設(shè)備，安全性好，對除塵效率的干擾因素少，排放穩(wěn)定。由于濾袋是袋式除塵器的核心部件，且相對比較脆弱、易損，因此設(shè)備管理要求嚴格。
對電除塵器：運行中對除塵效率的干擾因素較多，排放不穩(wěn)定；控制相對較為復(fù)雜，高壓設(shè)備安全防護要求高。由于電除塵器均為鋼結(jié)構(gòu)，不易損壞，相對于袋式除塵器，設(shè)備管理要求不是很嚴格。
（2）停機和啟動
對袋式除塵器：方便，但長期停運時需要做好濾袋的保護工作。
對電除塵器：方便，可隨時停機。
（3）檢修與維護
對袋式除塵器：可實現(xiàn)不停機檢修，即在線維修。
對電除塵器：檢修時一定要停機。
6 設(shè)備投資的對比
（1）對于常規(guī)的煙氣和粉塵條件（主要是指比較適合電除塵器的煙氣），兩種除塵器的排放濃度要達到目前較低的環(huán)保要求（如120mg/m3），袋式除塵器的初期投資要比電除塵器高20%～35%。
（2）對于低硫高比電阻粉塵和高SiO2、AL2O3類不適合電除塵器捕集的粉塵，兩種除塵器要達到目前較低的環(huán)保要求（如120mg/m3），電除塵器和袋式除塵器的初期投資相當或電除塵器的投資較高些。
對于采用典型煤種的鍋爐，如準格爾煤田和勃海灣煤田的煤種，電除塵器的投資比袋式除塵器高。
（3）通常條件下要達到相同的除塵效率或達到相同的排放濃度，電除塵器的投資通常要比袋式除塵器的高。以呼和浩特電廠200MW機級為例，在同等條件并保證排放濃度達標的前提下：
袋式除塵器：每臺機組的除塵器投資小于2000萬元；保證排放濃度在50mg/m3以下。
電除塵器：按4電場，比集塵面積130m2/m3·s計算，達標排放濃度為120mg/m3，每臺電除塵器需要投資約2500萬元。
7 運行維護費用的對比
（1）運行能耗
對袋式除塵器：風(fēng)機能耗大，清灰能耗小。
對電除塵器：風(fēng)機能耗小，電場能耗大。
但從總體上講，兩種除塵器的電耗相當。對于電除塵器難以捕集的粉塵，或者說當電除塵器的電場數(shù)量超過4電場時，電除塵器的能耗要比袋式除塵器的高，也就是說此時的電除塵器運行費用要比袋式除塵器高。如果按照環(huán)保達標要求120mg/m3計算，電除塵器必須要采用4電場以上才能保證達標排放，因此其電耗也就一定比袋式除塵器高。
（2）維護費用
袋式除塵器的維護檢修費用主要是濾袋更換費，由于袋式除塵器的排污費遠低于電除塵器，因此采用袋式除塵器1.5～2年比電除塵器少繳的排污費就可抵償更換一次濾袋的費用。
電除塵器的維護維修費用主要是對集塵極（陽極板）、陰極線和振打錘等的更換。此項費用較高，但更換間隔的年限較長，約6年。
（3）經(jīng)濟效益分析
在實際運行中，袋式除塵器的排放濃度約是電除塵器的10%，因此，電廠采用袋式除塵器實際交繳的排污費也為電除塵器的1/10左右。如果按照目前國家征收排污費的情況來看，采用袋式除塵器后每爐/每年少繳的排污費是相當可觀的，可達百萬元。另外，袋式除塵器還有約5%的脫硫效率，這也可以減少電廠二氧化硫的排污費。
總之，隨著國家環(huán)保標準要求越來越嚴格，電除塵器要想做到達標排放，就必須采用4電場以上的除塵器。此時電除塵器的初期投資已經(jīng)比袋式除塵器高，同時4電場以上的電除塵器（或者4電場的高比積塵面積）運行電耗要比袋式除塵器高很多。因此電除塵器即使達標排放，其初期投資和運行費用也都要比袋式除塵器高。另外，電除塵器的排放濃度總是在袋式除塵器的10倍左右，按照目前新的排污費制度，即使排放濃度達標了也要對排放粉塵量進行收費，因此兩種除塵器在同樣達標排放的情況下，電除塵器比袋式除塵器需多支出一筆費用。因此，從性價比上來看，袋式除塵器將成為工業(yè)粉塵控制的首選設(shè)備。
8 總結(jié)
綜上所述，雖然袋式除塵器與電除塵器均可以處理煙塵等粒狀污染物，但由于原理的不同使得兩種除塵器各有優(yōu)缺點，所以在選擇除塵器時，必須按照具體條件及情況并以用戶的實際需求為基礎(chǔ)，選取適當?shù)某龎m器，才能達到理想的效果。
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