1、引言

今年我國京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等區(qū)域霧霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生，能見度降低。國家氣候中心監(jiān)測顯示，1961—2010年，全國平均的年霾日數(shù)呈顯著增加趨勢。本世紀(jì)以來，全國霾日數(shù)增加明顯，中東部地區(qū)霾日數(shù)有顯著增多趨勢。據(jù)環(huán)保部門  新統(tǒng)計(jì)，目前，一些大城市的灰霾天數(shù)，已經(jīng)達(dá)到全年的30%以上，有的甚至達(dá)到全年的一半左右。尤其是2013年1月份前后，全國大部分地區(qū)都出現(xiàn)長時(shí)間持續(xù)霧霾天氣，引起了社會廣泛關(guān)注，引發(fā)公眾對環(huán)境的擔(dān)憂。

我國的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095）也是歷經(jīng)了多次修訂，1982年一次發(fā)布，1996年 一次修訂，2000年 二次修訂，20    三次修訂。  新標(biāo)準(zhǔn)中增加了PM2.5（粒徑小于等于2.5μm顆粒物）的濃度限值，并降低了PM10（粒徑小于等于10μm顆粒物）的濃度限值。

PM10又稱為可吸入顆粒物，PM2.5又稱為可入肺顆粒物，或細(xì)顆粒物，是表征環(huán)境空氣質(zhì)量的兩個(gè)主要污染物指標(biāo)。主要來源于燃煤煙塵、工業(yè)粉塵、建筑及道路揚(yáng)塵、機(jī)動(dòng)車尾氣等，而火力發(fā)電廠作為主要的燃煤行業(yè)，煙塵排放一直受到環(huán)保的高度關(guān)注，  新發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）將于2014年7月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定火電廠燃煤鍋爐排放的煙氣中煙塵濃度限值為30mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)火電廠燃煤鍋爐排放的煙氣中煙塵濃度限值為20mg/m3，對火電廠現(xiàn)有的煙氣除塵設(shè)備提出了極高的要求。

現(xiàn)在火電廠一般采用的除塵設(shè)備主要有：靜電除塵器、布袋除塵器、電袋復(fù)合式除塵器，石灰石-石膏濕法脫硫裝置也認(rèn)為具有不低于50%的除塵效率。

2 現(xiàn)有除塵器介紹

2.1 靜電除塵器

靜電除塵器內(nèi)部布置有接地的陽極板和接有高壓直流電源的陰極線，含有粉塵顆粒的煙氣在陰極線和陽極板之間所形成的高壓電場通過時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時(shí)，帶負(fù)電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽極板運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的潔凈煙氣排出除塵器外。

2.2 布袋除塵器

含塵氣體進(jìn)入純布袋除塵器的進(jìn)口煙道后，通過一次導(dǎo)流板進(jìn)入各個(gè)濾室。一次導(dǎo)流板的主要作用是分配氣流，使各個(gè)濾室間的氣流分布均勻，同時(shí)也可減小氣流方向改變產(chǎn)生的阻力損失。然后，在二次導(dǎo)流板的作用下，速度較高的含塵氣流減小速度并均勻地分布于整個(gè)濾室內(nèi)部，再在引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下以非常緩慢的速度穿過濾袋，粉塵被攔截在濾袋表面而氣體在得到凈化后外排。

隨著堆積在濾袋表面粉塵厚度的增加，除塵器的阻力逐漸上升，等阻力上升到一設(shè)定值，脈沖噴吹閥自動(dòng)打開，壓縮空氣從噴吹管經(jīng)噴咀噴出，并誘導(dǎo)數(shù)倍于噴吹氣量的經(jīng)凈化后的煙氣進(jìn)入濾袋內(nèi)側(cè)。濾袋在這個(gè)空氣波的作用下，發(fā)生急劇的膨脹變形。由于濾袋變形要受到本身幾何尺寸的限制，在濾袋變形達(dá)到  大值時(shí)，濾袋運(yùn)動(dòng)膨脹運(yùn)動(dòng)突然停止并產(chǎn)生一個(gè)很大的反向加速度。堆積在濾袋表面的粉餅層在此反向加速度及反向穿透氣流的作用下，脫離濾袋表面，落入灰斗。

2.3 電袋復(fù)合式除塵器

電-袋復(fù)合式除塵器是電除塵器與袋式除塵器的有機(jī)結(jié)合。煙氣從進(jìn)口喇叭進(jìn)入前級電除塵區(qū)，對煙氣進(jìn)行預(yù)處理。煙塵在電場電暈電流作用大部分被電場收集下來，少量已荷電未被捕集粉塵隨煙氣均勻緩慢進(jìn)入后級布袋除塵區(qū)，由濾袋過濾凈化煙塵。

2.4 存在問題

2.4.1 靜電除塵器存在的問題

根據(jù)靜電除塵器的除塵機(jī)理，影響靜電除塵器除塵效率的主要參數(shù)是煙氣中粉塵的比電阻，比電阻在104≤ρ≤1010(Ω.cm)范圍內(nèi)  適合于電除塵，粉塵比電阻高于5x1010(Ω.cm)的煙氣采用靜電除塵器必須采取措施，否則很難滿足排放要求。然而目前國內(nèi)很多地方的燃煤比電阻都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出靜電除塵器的適用范圍，比如內(nèi)蒙古地區(qū)的準(zhǔn)格爾煤、河南省地區(qū)鄭煤平頂山煤、山西、山東、安徽、廣西部分礦的煤，燃用這些地區(qū)煤炭的電廠原有的靜電除塵器都很難達(dá)標(biāo)排放。

靜電除塵器沉積于陽極板上的積灰通過振打方式清灰。由于積灰受電力、極板與塵粒的吸附力和范德華力的共同作用，需要有足夠的振打加速度，才能使粘附在極板上的積灰層呈片狀慣性下落。但是由于靜電除塵器陽極板一般都超過14m，積灰在下落過程中被煙氣沖刷會被煙氣再次攜帶排出除塵器形成二次揚(yáng)塵，導(dǎo)致除塵器實(shí)際運(yùn)行過程中煙塵排放濃度波動(dòng)不穩(wěn)定。

靜電除塵器出口排放濃度與除塵器入口煙氣中煙塵濃度也有很大的關(guān)系，當(dāng)鍋爐受熱面吹灰時(shí)，由于煙氣中的含塵濃度急劇增高，也會導(dǎo)致靜電除塵器出口含塵濃度達(dá)不到要求。

2.4.2 布袋除塵存在的問題

布袋除塵器與電袋復(fù)合式除塵器核心部件都是布袋。布袋的材料一般為纖維材料，該種材料長期在煙氣中極容易發(fā)生氧化，機(jī)械性能降低，在煙氣沖刷和反吹氣流的作用下，非常容易破損。有些布袋甚至在運(yùn)輸、安裝過程中由于刮蹭就已經(jīng)發(fā)生破損。而每個(gè)布袋除塵器或者電袋復(fù)合式除塵器中都有很多布袋，以電袋復(fù)合式除塵器為例，一臺135MW機(jī)組需要布袋數(shù)量約為3500條，一臺300MW機(jī)組需要布袋數(shù)量約為8500條，一臺600MW機(jī)組需要的布袋數(shù)量約為16000條。相同容量機(jī)組，采用布袋除塵器所需要的袋子則更多。一般電袋復(fù)合式除塵器技術(shù)協(xié)議中都規(guī)定布袋每年的破損比例低于3%，則平均到每天布袋的破損數(shù)量分別為：一臺135MW機(jī)組每3天破損1條袋子，一臺300MW機(jī)組每3天破損2條袋子，一臺600MW機(jī)組每1天破損1條袋子。一旦有一個(gè)布袋破損，則未經(jīng)過濾除塵的煙氣就會直接通過除塵器，而且因?yàn)槠茡p處煙氣流通阻力小，所以導(dǎo)致破損位置煙氣流量很大。若假定除塵器入口煙氣含塵濃度40g/m3，除塵器出口含塵濃度為40mg/m3，當(dāng)有1‰的煙氣通過破損布袋經(jīng)過除塵器，那么除塵器出口的煙氣含塵濃度就達(dá)到80mg/m3。所以一旦布袋有破損，那么布袋除塵器或者電袋復(fù)合式除塵器就無法保證出口煙氣含塵濃度達(dá)標(biāo)，然而布袋的破損是必然的，所以布袋除塵器或者電袋復(fù)合式除塵器都無法穩(wěn)定的滿足新的環(huán)保要求。

2.5 濕法脫硫

濕法脫硫中，煙氣經(jīng)過脫硫吸收塔時(shí)從下往上流過，脫硫漿液從上往下噴淋，煙氣和脫硫漿液逆流接觸，煙氣中的煙塵被漿液滴吸附落入漿液池內(nèi)，脫硫裝置出口煙氣含塵濃度降低，目前在電廠設(shè)計(jì)時(shí)都考慮濕法脫硫裝置具有50%的除塵效果。

然而，目前脫硫裝置一般設(shè)計(jì)時(shí)漿液含固量20%，脫硫裝置除霧器出口煙氣中液滴含量75mg/m3，則相當(dāng)于煙氣中攜帶的石膏顆粒濃度為15mg/m3。這就意味著煙氣通過濕法脫硫裝置后，凈煙氣中至少有15mg/m3的顆粒物是濕法脫硫裝置增加的，而且這是無法避免的。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)由于漿液含固量超過20%或者由于吸收塔內(nèi)煙氣流速偏高或者除霧器效果不好都會導(dǎo)致煙氣中攜帶液滴含量高于75 mg/m3，此時(shí)脫硫裝置出口煙氣中石膏顆粒物濃度將會達(dá)到20mg/m3甚至更高，這個(gè)濃度已經(jīng)達(dá)到了GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)中重點(diǎn)地區(qū)的20mg/m3煙塵排放濃度限值，接近了GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)中一般地區(qū)的30mg/m3煙塵排放濃度限值。再考慮到脫硫裝置入口煙氣含塵濃度為40～60mg/Nm3,所以煙氣經(jīng)過濕法脫硫后很難滿足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 采取的措施

根據(jù)以上分析可知，目前火力發(fā)電廠常用的除塵技術(shù)靜電除塵器、布袋除塵器、電袋復(fù)合式除塵器以及濕法脫硫裝置，由于種種原因很難滿足現(xiàn)在的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），急需采取新的措施。

由于對火電廠煙塵排放濃度限值都是在煙囪入口考核，考慮到現(xiàn)有除塵器改造工程的現(xiàn)場條件情況，建議現(xiàn)有工程改造中在煙囪入口脫硫裝置出口增加除塵設(shè)備以滿足新的環(huán)保要求。

通過對現(xiàn)有除塵器技術(shù)的研究，我們提出采用濕式靜電除塵器，該除塵器安裝在FGD裝置之后煙囪之前，煙氣經(jīng)過前級除塵器及FGD裝置之后，煙氣含塵濃度都低于100mg/m3，煙氣溫度約為50℃，煙氣體積變小，而且煙氣進(jìn)過前級的脫硫、除塵、脫硝處理后，煙氣成分相對穩(wěn)定，很容易保證煙氣  終達(dá)標(biāo)排放。

4 結(jié)論

隨著國家環(huán)保政策的日益趨緊，行業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，火力發(fā)電行業(yè)現(xiàn)有的常規(guī)除塵技術(shù)已經(jīng)很難滿足  新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

針對常規(guī)火力發(fā)電廠，我們提出在石灰石-石膏濕法脫硫之后煙囪之前增加濕式靜電除塵器，以滿足煙塵達(dá)標(biāo)排放的要求。