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新闻动态
电除尘技术发展现状及新技术简介
2013-4-27 阅读次数:[864]

我国全面系统地对电除尘器技术进行研究和开发始于上个世纪60年代。在1980年以前,我国在国际电除尘器领域还处于非常落后的地位。改革开放以来,我国国民经济持续不断地高速增长,环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动,国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术研究和开发方面的投入不断加大,电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴,到上世纪90年代末,我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期先进水平。

进入21世纪以后,我国把“大力推进科学技术进步,加强环境科学研究,积极发展环保产业”作为经济发展的重要相关政策,环保产业进一步得到重视。随着国家对污染控制要求的不断提高,对粉尘排放的要求也大幅提高。GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》(2004-01-01开始实施)规定新建电厂大气污染物的排放浓度控制在50mg/m3(标准状况,下同)以下,而旧标准GB13223-91要求粉尘排放浓度小于150mg/m3。电除尘器作为控制大气污染、解决环保与经济发展之间的矛盾的主要设备之一,其应用技术进一步得到飞速发展。目前,电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、电子等众多行业。我国作为世界电除尘器大国立足于国际舞台,不仅在数量上,而且在技术水平上都已进入国际先进行列。电除尘器技术从设备本体到计算机控制的高低压电源,以及绝缘配件、振打装置、极板极线等已全部实现国产化,并且已有部分产品出口到30多个国家和地区。

在1980年以前,我国电除尘器的规模绝大多数都在100m2以下,而其行业占有量为有色冶金行业32%,钢铁行业30%,建材行业18%,电力行业8%,化工行业5%,轻工行业4%,其他行业3%。随着我国经济的飞速发展,尤其是电力、建材水泥行业的发展达到空前水平,到上世纪90年代中期,电除尘器行业占有量的格局已改变为:电力行业72%,建材水泥行业17%,钢铁行业5%,有色冶金行业3%,其他行业3%。目前火力发电行业的电除尘器用量已占全国总量的75%以上,648m2的电除尘器已在1000MW的火电厂中成功运行。在化工行业,由于受国际硫磺价格的影响,从上世纪90年代中期采用硫磺制酸工艺取代硫铁矿制酸工艺的企业急剧上升,使得电除尘器的行业占有量也随之大幅下降,直到近两年才有触底反弹的迹象。

新型电除尘器技术

1 电-袋混合除尘技术

目前,火力发电已成为电除尘器应用的最大行业。在以河南高密煤和内蒙古准葛尔煤为原料的火电企业,其尾气排放浓度经常发生难以达标的情况。原因是该煤种燃烧后的烟气中飞尘比电阻比较高且粉尘颗粒比较细,增加了电除尘器的捕集难度而众所周知,电除尘器的除尘效率受粉尘性状的影响比较敏感。部分企业转而采用袋式除尘器取代电除尘器。但是袋式除尘器占地面积大、不能处理高温烟气,制约了它在更大工业规模上的应用。因此电-袋混合除尘技术应运而生。电-袋混合除尘技术是将电除尘器与袋式除尘器进行有机地组合布置,采用袋式除尘器改善电除尘器性能的组合式装置。这种新组合式装置综合了传统的电除尘和袋式除尘技术的优点。电除尘器作为捕集烟气粉尘的前道工序,发挥除尘效率高、能处理高温的大烟气量占地面积小、工艺上阻力小等优点,通过前级电场将烟气中的大部分粉尘先除掉;而剩下的比电阻比较高、颗粒比较细而难以捕集的粉尘将进入袋式除尘器,此时粉尘的含量已大大降低,使得袋式除尘器的气布比增大,因此袋式除尘器的尺寸可以设计得比较小。综合而言,电-袋混合除尘技术实现了用比较小的经济投入得到满足高标准排放要求的环境社会效益。目前该技术已在上海浦东和金山水泥厂得到成功应用。

2 高频高压电源技术

传统电除尘器的供电电源是采用可控硅控制的高压硅整流(T/R)设备,将工业交流电转换成高压直流电给电除尘器供电。它的基本工作频率即为电网频率(50Hz或60Hz),其产生的峰值电压比平均电压高约25%,容易在电除尘器的电场中触发电火花,导致电除尘器的运行效率降低。高频高压开关电源是一个与供电电源线路频率无关的可变脉动电源,为电除尘器提供一个接近于从纯直流方式到脉动幅度很大的各种电压波形,其恒流特性可以迅速地熄灭火花并快速恢复电场能量,因而可以针对特定的工况提供最合适的电压波形来提高电除尘器的除尘效率。采用高频高压开关电源可以大幅度提高电除尘器捕集中、低比电阻粉尘的效率,很好地消除高比电阻粉尘的反电晕现象。而且相对于常规的可控硅电源其控制电路,高频高压开关电源的操作更为简单、可靠。

高频高压开关电源对配电系统而言是稳定性高的负载,便于计算机集中监控,电源转换效率高,质量轻、体积小,箱内用油少,其优点是显而易见的。武汉国测数字技术有限公司研制的高频高压开关电源已经通过湖北省科技厅组织的技术鉴定。福建龙净环保股份有限公司开发的高频高压开关电源也已通过了福建省中检所的各项检测,并投入工业试运行。

3 声波清灰技术

当电除尘器中的极板、极线积灰达到一定厚度时必须清除。若清灰效果不理想,则会降低电场强度和捕尘能力,影响除尘效率,严重情况时甚至会影响电除尘器的正常运行。声波清灰是通过气声转换装置,将气流的机械能转换成声能,以声波的方式传播至积尘的表面,使积尘产生周期性振荡,克服灰尘之间及其与极板、极线间的附着力,脱离极板、极线表面,从而达到清灰的目的。

相对于传统机械振打的清灰方式而言,声波清灰是靠媒质传递能量的非接触清灰方式,能够有效地改善电除尘器极板、极线的清灰效果,使极板、极线的表面保持相对清洁,保证电场内荷电粉尘的有效捕集,减少粉尘的二次飞扬,从而提高电除尘器的除尘效率,同时又不会对电场中极板极线造成损坏。采用声波清灰的技术可以有效地节省人力、物力,降低设备的维护和检修的费用。目前由实验室研发的声波清灰技术成功地应用于首钢烧结机头电除尘器和酒钢烧结厂#3电除尘器,其中后者采用声波清灰器作为惟一的清灰方式。

4 等离子体气体净化技术

传统的烟气净化是针对气体中含有的有害物质的性质不同,分别采用多种化学、生物、物理技术及其组合进行控制,而不是采用一种简单又经济的单一技术对烟气中的多种污染物同时治理。而等离子体气体净化技术能同时除尘、脱硫、脱硝和净化其他有害气体,低温的等离子体可以有效地产生高能电子、离子、自由基等多种分子激发态,烟气中的粉尘在放电等离子体中荷电、捕集;烟气中的有害成分如NOx、SO2、H2S、HCl、二噁英、重金属(Hg)等在等离子体中被氧化,通过中和剂或吸收剂加以吸收,从而达到净化。

等离子体气体净化技术应用于电除尘器甚至能除去0.041μm以上的粉尘微粒,粉尘排放浓度可以控制在5mg/m3(标准状况)以下。目前,等离子体气体净化技术的主要核心技术已经基本解决,小型号的产品已经得到工业运用。

除尘器技术的最新发展

随着人们在追求经济增长的同时对环境保护的意识也日益加强,电除尘器新技术的研发也真正地进入了崭新的时期。当前国内电除尘器技术的研发热点主要是以下几个方面。

1 泛比电阻电除尘器技术

泛比电阻电除尘器技术是在常规电除尘器的阴极框架上添加辅助电极,阳极采用轻型极板,板面平行于气流且在垂直于气流方向上交错布置。一方面提高工作电压,增强粉尘的荷电效果;另一方面减小收尘辅助极与阳极的间距,提高平均收尘电场强度。这种结构形式能有效地抑制粉尘的二次飞扬,提高对低比电阻粉尘和微细粉尘的适应性,满足日益严格的环保要求。

2 移动电极电除尘器技术

移动电极电除尘器技术是采用可移动的收尘极板和可旋转的刷子来构成移动电极电场。粉尘在被收集到收尘极板上尚未达到形成反电晕的厚度时,就随移动电极一起转移到没有烟气通过的灰斗内,被旋转的刷子彻底清除,收尘极板仍保持清洁状态。由于清灰是在无烟气流通的灰斗内进行,消除了因清灰造成的二次飞扬。

3 薄膜电除尘器技术

薄膜电除尘器技术是用纤维薄膜来代替金属收尘极,使湿式电除尘器在处理高比电阻微细粉尘时达到高除尘效率,且解决了湿式电除尘器在潮湿环境中金属极板被腐蚀的难题。纤维薄膜是以玻璃纤维、塑料等抗腐蚀、绝缘材料为添加剂,制成可导电的薄膜收尘极板。其工作原理是:在纤维薄膜收尘极板上喷洒液体,利用薄膜上毛细管的作用原理将收尘极表面被收集的粉尘不断被冲洗干净。这种设备不但制造成本低、除尘效率高,而且由于所需的冲洗水量仅为采用金属收尘极板时的1/60,减少了二次污水,使其运行成本也大大降低。

4 层流电凝聚技术

传统的电除尘理念认为,气体中粉尘微粒在电场中的驱进速度越高除尘效率就越高,因而在设计工艺参数时尽可能选取使烟气呈紊流状态的流速。层流电凝聚技术采用呈层流状态的烟气流速,其收尘效率与收尘极板面积成正比,收集于收尘极板上的粉尘不会因为烟气的流通而返混到烟气中,且其中的微细粉尘颗粒也会相互碰撞、浓缩凝聚“长大”,进一步减少二次飞扬的程度,故收尘效率大大提高。

在具体结构上,传统电除尘器的设计是尽量采用大的极间距以求得高的驱进速度。而层流电凝聚技术采用比较小的极间距(100mm),且极板表面平整光洁,使气流保持层流状态,提高除尘效率。

随着国家对污染控制要求的不断提高,特别是对粉尘排放浓度的控制越来越严格,进一步促进了电除尘器技术的不断发展。各种电除尘新技术的开发和研究方兴未艾,正逐步深入到更高的除尘机理的研究层面。传统的除尘理论是将粉尘的收集过程当作一个稳态过程来看待的,但实际上收尘过程却是非稳态的,目前已有科研人员开始研究电除尘的非稳态理论和技术。虽然迄今为止尚未有人研究出粉尘荷电与工作电压、粉尘比电阻特性,以及粉尘厚度之间的定量关系,但有理由相信在不久的将来,一旦在除尘理论上的研究有所突破,必将给电除尘器行业的发展带来质的飞跃。

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