1 前言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年上半年，我國(guó)電力總裝機(jī)容量已突破8億千瓦，其中燃煤裝機(jī)占總量的59％。煤炭長(zhǎng)期是我國(guó)的主要能源，有70％煤炭量使用于電力發(fā)電。燃煤電廠產(chǎn)生的煙塵等污染物排放數(shù)值驚人。有關(guān)資料顯示，當(dāng)前我國(guó)火電廠煙塵每年的排放量約360萬(wàn)噸，占全國(guó)工業(yè)煙塵排放量的35％。微細(xì)塵粒（小于10微米）是影響城市大氣質(zhì)量和能見度的主要因素，并嚴(yán)重危害人體健康，其排放量超過250萬(wàn)噸。為有效遏制污染物排放，提高大氣質(zhì)量，國(guó)家環(huán)?？偩钟?004年1月，日起頒布執(zhí)行的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了嚴(yán)格的規(guī)定，至2010年要求燃煤電廠按區(qū)域和時(shí)段要求達(dá)到≤5Omg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的大氣環(huán)境質(zhì)量差距，國(guó)家環(huán)保部于2009年又向社會(huì)發(fā)出≤3Omg/Nm3新排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，即將執(zhí)行更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。一些省市如廣東、北京、天津、南京等已提前實(shí)施≤3omg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。所以，燃煤電廠必須采取高效、穩(wěn)定的除塵技術(shù)，來有效控制微量的煙塵排放。

2 燃煤電廠除塵現(xiàn)狀

2.1 電除塵器

上世紀(jì)80年始，我國(guó)燃煤電廠進(jìn)入了除塵轉(zhuǎn)型階段，淘汰了水磨等落后、低效的除塵裝置，逐步推廣使用更高效的除塵技術(shù)。轉(zhuǎn)型期間電除塵器成了燃煤電廠的主要除塵設(shè)備并發(fā)揮著重要的作用，它經(jīng)歷20多年引進(jìn)、吸收、消化和不斷地改進(jìn)完善，設(shè)備性能滿足較低的排放標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品成熟，技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。但由于電除塵受機(jī)理的限制，煤種、煙塵比電阻等工況條件直接影響除塵性能，技術(shù)上至今無法根本地解決它的適用性問題。如燃用內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾、云南宣威、安徽淮北、河南新密等煤種的煙塵工況，電除塵器要滿足≤200mg/Nm3排放濃度時(shí)均遇到了許多困難，采取適當(dāng)加大比積塵面積等多種技術(shù)措施仍無法明顯提高除塵效率。除此之外，我國(guó)隨煤炭消耗量的快速增長(zhǎng)資源已呈日益緊缺，許多電廠無法按設(shè)計(jì)的煤種供應(yīng)燃煤已成為普遍事實(shí)。因此，即將實(shí)施的新排放標(biāo)準(zhǔn)，使電除塵技術(shù)面臨著煙氣條件越來越不確定和排放要求越來越高的矛盾。

電除塵器、濕法脫硫是電廠常用除塵脫硫方式。由于濕法脫硫具有洗滌煙氣中部分煙塵的作用，所以可以幫助電除塵器的輔助收塵。許多機(jī)組因此降低了電除塵器設(shè)計(jì)效率來滿足≤50mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。這些機(jī)組在投運(yùn)初期，煙囪出口排放濃度可以達(dá)標(biāo)。而隨著設(shè)備運(yùn)行年限的增加，可能存在煤種與煙氣工況發(fā)生變化的情況，這些容易引起電除塵器的效率下降，煙塵排放不但不達(dá)標(biāo)，而且還影響了脫硫裝置的正常運(yùn)行，也降低脫硫后石膏的品質(zhì)，給電廠帶來運(yùn)行壓力和環(huán)保排放壓力，增加后期除塵再次改造負(fù)擔(dān)并受條件限制增加改造風(fēng)險(xiǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，利用濕法脫硫的除塵作用來彌補(bǔ)電除塵器不足，并非長(zhǎng)久之計(jì)。
電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

2.2 鍋爐布袋除塵器

袋式除塵器也稱過濾式除塵器，它是利用纖維編織物制作的袋狀過濾元件來捕集含塵氣體中的固體顆粒物，其特點(diǎn)為：
    ● 除塵效率不受煙塵比電阻等特性影響，出口排放穩(wěn)定，一般可保證≤50mg/Nm3。

● 煙塵中細(xì)微離子容易沉淀于濾袋深層，增加濾袋初始阻力。

● 入口粉塵濃度影響濾袋的設(shè)備阻力及使用壽命。濃度越高，濾袋的運(yùn)行阻力越大，清灰效率越低，濾袋越容易疲勞破損。在燃煤鍋爐正常的出口濃度條件下，布袋阻力一般在1500-2000Pa，清灰周期10~15min；在干法脫硫后高濃度煙塵條件下，布袋阻力一般在2000-4000Pa，清灰周期10-15min。                                                  

●對(duì)煤種灰份含量變化敏感，適應(yīng)性差。

●化纖材質(zhì)濾袋的大上限使用溫度為≤250℃ ，不同材質(zhì)的濾袋抗化學(xué)破壞的性能不同。                                           

●設(shè)備運(yùn)行能耗受阻力、清灰效率影響較大。                                      

●結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便。

●目前大型機(jī)組配用的（3000MW及以上）袋式除塵器尚無成熟的設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行故障率高，不宜大量使用。

上世紀(jì)末燃煤電廠除塵技術(shù)轉(zhuǎn)型過程中，云南昆明等電廠在100MW機(jī)組中嘗試性使用了布袋除塵器。由于當(dāng)時(shí)缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)煙氣工況穩(wěn)定性差，且當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的濾料技術(shù)和清灰技術(shù)較落后，使布袋除塵當(dāng)時(shí)以失敗告終并退出燃煤電廠。到本世紀(jì)初，內(nèi)蒙豐泰、河南焦作等電廠因電除塵器無法達(dá)標(biāo)排放，多臺(tái)200MW 機(jī)組選用了布袋除塵器。內(nèi)蒙豐泰200MW 機(jī)組投運(yùn)初期取得了成功，扭轉(zhuǎn)了燃煤電廠不適合使用布袋除塵器的格局。長(zhǎng)期受電除塵器達(dá)標(biāo)排放難困惑的電廠隨即跟風(fēng)也草率選用了布袋除塵設(shè)備，至2008年已有上百臺(tái)布袋除塵器投入運(yùn)行，其中大規(guī)格已達(dá)600MW機(jī)組。

2007 年底，全國(guó)袋式除塵委員會(huì)組織專家和委員單位到山西、北京、內(nèi)蒙、河南等電廠調(diào)研布袋除塵器的應(yīng)用情況，結(jié)果表明：布袋除塵器運(yùn)行后較好地解決排放問題，但在投運(yùn)后短期內(nèi)，普遍出現(xiàn)運(yùn)行阻力大、濾袋壽命短、清灰故障率高等問題。至今300MW及以上機(jī)組沒有長(zhǎng)期良好運(yùn)行的成功案例。如內(nèi)蒙豐泰電廠200MW 機(jī)組布袋除塵于2009年在進(jìn)口前段增加電場(chǎng)的改造，山西陽(yáng)泉某電廠2臺(tái)300MW投運(yùn)于2007年，運(yùn)行不1年時(shí)間出現(xiàn)了大面積破袋，阻力超過引風(fēng)機(jī)負(fù)載使機(jī)組不能進(jìn)入滿負(fù)荷運(yùn)行。山西某電廠600MW 布袋除塵器，其清灰機(jī)構(gòu)頻繁發(fā)生故障，各機(jī)構(gòu)維修率為每?jī)商煲淮危\(yùn)行阻力無法滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。根據(jù)應(yīng)用情況總結(jié)，目前燃煤電廠布袋除塵器存在以下不足：

● 不成熟的布袋除塵技術(shù)盲目推廣。如運(yùn)動(dòng)式清灰機(jī)構(gòu)不合理、穩(wěn)定可靠性不夠，清灰系統(tǒng)失效后引起運(yùn)行阻力大。
    ● 濾袋袋籠的結(jié)構(gòu)性問題引起濾袋損壞。如過于龐大的袋籠結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)缺陷等。

● 研究布袋除塵器的氣流分布技術(shù)不足。濾袋之間存在氣流、煙塵濃度分布不均，引起阻力偏大和破袋。
    ● 一些廠商的技術(shù)、成套、工程經(jīng)驗(yàn)不足，產(chǎn)品和工程存在較大的質(zhì)量缺陷。
    ● 對(duì)燃煤電廠煤種、煙氣的化學(xué)成分了解和評(píng)估不足，濾料選型不正確引起化學(xué)腐蝕破損。

● 燃煤電廠掌握運(yùn)行布袋除塵的經(jīng)驗(yàn)少，運(yùn)行管理不當(dāng)引起設(shè)備故障。

2.3 電袋復(fù)合除塵器
    電袋復(fù)合除塵器是利用前級(jí)1一2個(gè)電場(chǎng)的高效除塵性能先收集煙氣中的大量煙塵，未被收集的少量煙塵通過電場(chǎng)荷電后，進(jìn)入后級(jí)布袋除塵區(qū)，由濾袋完成過濾而達(dá)到凈化煙氣目的。它通過電場(chǎng)的收塵以及荷電作用，改善布袋除塵器的工作條件而提高設(shè)備的整體性能。

2005 年開始，國(guó)內(nèi)成功研發(fā)電袋復(fù)合除塵器并開創(chuàng)了燃煤電廠應(yīng)用先河。該技術(shù)有機(jī)復(fù)合了電除塵、布袋除塵的性能優(yōu)點(diǎn)，大限度地發(fā)揮它們的各自優(yōu)勢(shì)。它的高效、低阻、濾袋長(zhǎng)壽命、節(jié)能等優(yōu)良綜合性能得到多年的應(yīng)用驗(yàn)證，受到用戶和行業(yè)的認(rèn)可。至2009年10月期間，已有100多臺(tái)套運(yùn)行于50一660MW機(jī)組，根本性解決了燃煤電站所面臨煙氣條件差與收塵要求高的矛盾，成為了今后燃煤電廠中大型機(jī)組優(yōu)選的高效節(jié)能新除塵設(shè)備。


2.3.1除塵性能高效穩(wěn)定
    電袋復(fù)合式除塵器適應(yīng)各煤種的高比電阻煙塵條件，出口排放濃度能夠長(zhǎng)期高效穩(wěn)定地滿足≤30mg/Nm3以下要求。在大唐許昌龍崗電廠＃2爐35OMW機(jī)組、大唐洛河電廠＃2、＃4爐300MW、北京京能熱電廠＃1、＃3爐200MW機(jī)組等眾多已投運(yùn)項(xiàng)目中，實(shí)測(cè)排放均可超過設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到10-30mg/Nm3。


2.3.2運(yùn)行阻力低
    在各種袋類除塵中，濾袋因表層過濾沉積煙塵，隨堆積厚度加大而透氣性逐漸降低，由此產(chǎn)生的阻力占據(jù)整體阻力的70一80％。在電袋復(fù)合式除塵器中，由于電場(chǎng)發(fā)揮了高效除塵與荷電作用，濾袋堆積粉塵厚度相對(duì)速度降低；荷電粉塵形成的“蓬松”堆積結(jié)構(gòu)加大孔隙率提高透氣性，這兩大因素降低濾袋阻力。

2.3.3
節(jié)能顯著

電袋復(fù)合式除塵器節(jié)能主要通過三個(gè)方面：

● 降低除塵器阻力而節(jié)省引風(fēng)機(jī)的電耗；．濾袋清灰周期得到延長(zhǎng)而節(jié)省空壓機(jī)的電耗；   

● 電場(chǎng)配置高頻電源，與傳統(tǒng)高壓整流變相比，獲得相同電暈功率的情況下可以節(jié)約電耗20％。 

2.3.4
延長(zhǎng)濾袋使用壽命

影響濾袋使用壽命的因素有許多，但在相同使用條件下與布袋相比，電袋利于延長(zhǎng)濾袋使用壽命的主要因素有：
    ● 濾袋長(zhǎng)期運(yùn)行阻力小，單位面積承受拉伸力小，疲勞破損小；
    ● 清灰頻率降低延緩濾袋受清灰氣流沖刷引起交變應(yīng)力破損。

3 執(zhí)行排放≤30mg/Nm3新標(biāo)準(zhǔn)選擇電袋復(fù)合除塵器的優(yōu)勢(shì)
3.1技術(shù)含量高。

電袋復(fù)合除塵器是國(guó)家863計(jì)劃和十五科級(jí)攻關(guān)計(jì)劃課題之一，2007年榮獲國(guó)家環(huán)?？偩挚萍级泉?jiǎng)，是國(guó)家大力倡導(dǎo)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)扶持的高新技術(shù)產(chǎn)品，電廠項(xiàng)目在環(huán)評(píng)階段選用電袋復(fù)合除塵，其高效、穩(wěn)定、可靠的除塵性能，極易得到社會(huì)和相關(guān)環(huán)評(píng)機(jī)構(gòu)的通過認(rèn)可。

3.2適應(yīng)國(guó)家中長(zhǎng)期環(huán)保政策要求。 

我國(guó)即將執(zhí)行的煙塵排放感30mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)但與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在差距，目前對(duì)PM10級(jí)微細(xì)塵粒排放量雖未做規(guī)定。但遲早將微細(xì)塵粒排放納入排放標(biāo)準(zhǔn)。電袋復(fù)合除塵器的電場(chǎng)荷電、凝并作用可以有效地控制煙塵排放量和微細(xì)塵粒的煙塵排放量，能夠長(zhǎng)期適應(yīng)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的提高。

3.3 不因煤種變化而增加煙塵排放量。

電袋復(fù)合除塵器能夠適應(yīng)煤種灰份與成分的變化，對(duì)煤種引起的煙灰成分、比電阻等變化不敏感，出口排放濃度可長(zhǎng)期穩(wěn)定感30mg/Nm3。

3.4 運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)量少。

數(shù)年的實(shí)踐表明，整體式電袋復(fù)合除塵器，具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)。
3.5布置場(chǎng)地緊湊，占地面積小。

同比電除塵器，相同寬度的占地條件，長(zhǎng)度可縮短1一3個(gè)電場(chǎng)長(zhǎng)度。
3.6 改善除塵器后端設(shè)備運(yùn)行條件。

由于電袋復(fù)合除塵器出口排放濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定毛30mg/Nm3，所以能延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)葉片磨損，改善濕法脫硫設(shè)備工作條件，提高石膏品質(zhì)。


3.7節(jié)能。
    據(jù)統(tǒng)計(jì)若電除塵器能耗為1，則袋除塵能耗為0.95電袋復(fù)合除塵器僅為0.8。

4 電廠如何根據(jù)工程條件提高電袋復(fù)合除塵器可靠性

電袋復(fù)合除塵器可靠性主要體現(xiàn)在除塵器具有低的出口排放濃度值、穩(wěn)定的運(yùn)行阻力、4年以上的濾袋使用壽命。其中運(yùn)行阻力和濾袋使用壽命與工程條件有關(guān)，電廠在選用電袋復(fù)合除塵器時(shí)，應(yīng)從煤種、煙氣條件方面了解影響設(shè)備可靠性的主要因素，有助于提高電袋設(shè)備可靠性。

5 保證電袋復(fù)合除塵器可靠性應(yīng)采取的技術(shù)措施

5.1 優(yōu)選合理可靠整體式結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮電場(chǎng)荷電作用

粉塵在電場(chǎng)荷電后到達(dá)濾袋表面堆積，能否取得蓬松有序的結(jié)構(gòu)與荷電后所經(jīng)過的途徑有關(guān)。途徑越短越順暢，粉塵荷電量損失少，形成的堆積結(jié)構(gòu)就越蓬松，透氣性越高。整體式電袋復(fù)合結(jié)構(gòu)為荷電煙塵提供了較短和順暢的途徑，既能發(fā)揮電場(chǎng)高效除塵作用，又能發(fā)揮荷電作用。從而保證了電袋復(fù)合除塵器高效和低阻性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、占地少、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

5.2 高頻電源的集成創(chuàng)新技術(shù)，提高電除塵區(qū)除塵效率，強(qiáng)化荷電作用

高壓供電設(shè)備是電除塵器核心技術(shù)之一。高頻電源同比單相工頻、三相中頻電源，是當(dāng)今先進(jìn)供電技術(shù)，頻率達(dá)20一50KHZ ，特點(diǎn)有：

具有體積小、重量輕，為工頻電源的三分之一，變壓器與控制柜集成一體化，安裝在除塵器頂部，電纜用量大量減少，不占用控制室空間，可節(jié)省成本。

● 效率與功率因數(shù)大于0.9，相同條件下比工頻電源節(jié)能20％以上。

● 采用三相電源無缺相損耗，對(duì)電網(wǎng)影響小。

● 純直流供電時(shí)，輸出電流大，可達(dá)工頻電源的2倍，輸出電壓高，可達(dá)工頻電源的13倍。

● 應(yīng)用于比較好電場(chǎng)，電場(chǎng)出口粉塵濃度可降低30％—40% ，電場(chǎng)效率提高5％一8％。
高頻供電提高前級(jí)電除塵區(qū)的除塵效率，降低布袋除塵的入口煙塵濃度；強(qiáng)化煙塵的荷電效果，提高細(xì)微粉塵凝并能力，改善濾袋表面粉塵堆積結(jié)構(gòu)，提高袋表面粉餅透氣性和清灰性能，降低濾袋阻力上升率和清灰頻率，延長(zhǎng)濾袋使用壽命。


5.3對(duì)600MW及以上機(jī)組大型化，應(yīng)采取的技術(shù)措施
    ● 進(jìn)出口之間縱向分隔多4個(gè)完全獨(dú)立隔離的通道，利于各通道的氣流分布和實(shí)現(xiàn)在線檢修功能。

● 袋區(qū)高度分段臺(tái)階布置，提高氣流合理分布性能，合理利用殼體高度空間。
● 增加濾袋長(zhǎng)度8一10m
，以降低除塵占地面積。

● 清灰系統(tǒng)采用較大規(guī)格脈沖閥，提高單閥噴吹袋數(shù)，滿足良好的清灰效率要求。

5.4 提高濾袋適應(yīng)惡劣工況的技術(shù)措施

電袋復(fù)合除塵器中，影響濾袋提前破損衰減的惡劣工況主要為煙氣超溫和SOx、NOx等有害成分超標(biāo)，而且兩者有著密切的關(guān)系。當(dāng)運(yùn)行溫度超過濾袋許用上限溫度時(shí)，將直接破壞纖維強(qiáng)度，同時(shí)也加速濾袋與有害成分反應(yīng)而老化；當(dāng)運(yùn)行溫度超過煙氣酸露點(diǎn)溫度下限時(shí)，一些有害酸性氣體與水化合形成濃酸粘附于濾袋體，將氧化和腐蝕纖維導(dǎo)致破袋。

目前PPS(Ryton)是燃煤鍋爐袋類除塵應(yīng)用為廣泛的濾料材質(zhì)，它具有良好的耐溫性、抗酸堿性、抗水解性，但它的抗氧化性較差。從工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，PPS濾袋在惡劣工況中的適應(yīng)性有一定局限，即既不適應(yīng)160攝氏度以上長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，也不能低于煙氣酸露點(diǎn)以下運(yùn)行。目前材料廠家在研發(fā)提高PPS性能的新技術(shù)，一種是厚層纖維覆膜技術(shù)，提高PPS纖維的抗酸和抗氧化性能；另外一種為PPS材料的改良，提高耐溫、抗酸和抗氧化性能。這些技術(shù)有待于工程實(shí)踐的檢驗(yàn)。
    氟化物高分子纖維是當(dāng)前濾材中耐溫與化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)的材料。該濾料已經(jīng)在高鹽酸工況的布袋除塵器中取得成功應(yīng)用。在燃用高硫煤的電袋工程項(xiàng)目中，常規(guī)PPS濾袋僅有半年的壽命，而氟化物高分子濾袋使用半年后的強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)零衰減。對(duì)于高硫煤種且易出現(xiàn)頻繁低溫的工況，要保證濾袋達(dá)4年以上使用壽命，氟化物高分子濾袋是佳首選。

5.5 鍋爐系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)的濾袋保護(hù)措施

鍋爐在起爐點(diǎn)火階段往往需要投油助燃，此時(shí)低溫?zé)煔膺M(jìn)入除塵后，水、油等污物易粘附于濾袋而堵塞微孔，增加濾袋初始阻力。所以電袋復(fù)合除塵器在每次點(diǎn)爐前必須經(jīng)過充分的預(yù)涂灰，即在濾袋表面形成粉煤灰保護(hù)層。利用灰層吸收水、油污物而達(dá)到保護(hù)濾袋目的。當(dāng)除塵入口溫度達(dá)到正常運(yùn)行溫度時(shí)，開啟清灰系統(tǒng)清除表面污物。
    條件允許時(shí)電袋復(fù)合除塵器可以設(shè)置旁路煙道，當(dāng)鍋爐系統(tǒng)異常時(shí)，旁路煙道可作為煙溫超高、超低時(shí)的保護(hù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)燃煤電力發(fā)展迅速，有許多在建設(shè)和即將建設(shè)的燃煤電廠。他們正處于國(guó)家環(huán)保排放鑒30mg/Nm3新標(biāo)準(zhǔn)頒布前夕。如果除塵設(shè)計(jì)出口排放值無法滿足新的標(biāo)準(zhǔn)要求，會(huì)給電廠生產(chǎn)帶來煙塵排放不達(dá)標(biāo)或再改造等困惑。電袋復(fù)合除塵器的設(shè)計(jì)布置靈活便捷，適應(yīng)新電廠設(shè)計(jì)階段的選用，也適合在建設(shè)階段的除塵改型，它的誕生與發(fā)展將成為我國(guó)燃煤電廠實(shí)施“節(jié)能減排”環(huán)保政策時(shí)期廣泛采用的主流新技術(shù)。