通過除塵技術(shù)，凈化廠房除塵
2018-12-21 22:53:33??????點(diǎn)擊：
摘 要：通過介紹幾種除塵方法，提高除塵效率，保護(hù)廠房環(huán)境
一、企業(yè)粉塵概史
早期人們對待鍋爐燃燒后的煙氣沒有采用除塵設(shè)備前，只是注重燃燒的調(diào)整，以煙囪不冒黑煙為標(biāo)準(zhǔn)，后來出現(xiàn)了各種干式和濕式除塵設(shè)備，以濕式除塵效率最高，除塵效率可以達(dá)到80～90，到了上世紀(jì)70年代后期，廣泛使用的水膜式除塵器采用了入口煙道螺旋進(jìn)入、出口煙道軸向引出技術(shù)，還在入口煙道加裝文丘里噴嘴，此等水膜式除塵器效率也只有95左右。人們發(fā)現(xiàn)煙囪逸出的煙氣具有動能和熱浮力，可以使煙氣不致迅速與周圍的空氣混合而繼續(xù)上升，從而使其中的污染物得到更大程度的擴(kuò)散和稀釋，因此就將煙囪向更高的高度發(fā)展以減少飛灰污染，到了20世紀(jì)80年代，美國的煙囪達(dá)到368米，前蘇聯(lián)則高達(dá)450米。
中國當(dāng)前的大氣污染物中，粉塵的71來自煤的燃燒。截止到2000年從排放量來看，電站鍋爐粉塵排放量約2800噸/年，其中1700萬噸是由煤燃燒產(chǎn)生的，而25是電站排放的。由此引發(fā)的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，為了給人類的生存和繁衍創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高，電除塵器以除塵效率高開始廣泛推廣使用。特別是300MW及以上機(jī)組普遍采用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對控制環(huán)境污染的認(rèn)識有新的提升，已經(jīng)不再只是注重鍋爐煙塵濃度的排放，而是提出了一個新的環(huán)保理念，即稱為“環(huán)保設(shè)備”。按照新的環(huán)保理念設(shè)計(jì)安裝的電廠已不只注重電除塵器方面，環(huán)保設(shè)備包括除塵、脫硫、脫氮、脫碳、脫硝、除氯、除重金屬等。而NOX則在脫硫過程中被催化裂解變成氮?dú)夂退湃氪髿狻?nbsp;
按照國家規(guī)定，一般地區(qū)大氣中粉塵的濃度為：任何一次測定結(jié)果的最高允許濃度為0.5mg/m3，任何一日的平均最高允許濃度為0.15 mg/m3。我廠綜合分析了本地區(qū)的風(fēng)特征，逆溫層，垂直運(yùn)動和大氣穩(wěn)定狀況等擴(kuò)散氣象條件，確定50米以上為有利煙體擴(kuò)散的高度，故煙囪的高度（煙囪高度 煙體抬升高度）應(yīng)不低于350米。根據(jù)計(jì)算，210米煙囪不能滿足排放要求。而240米高的煙囪能滿足排放要求。故確定兩臺鍋爐合建一座單管普通煙囪。240米高的煙囪。減輕二氧化硫的污染。（我廠燃用的是低硫褐煤）因此為了減少飛灰污染采用靜電除塵器。電除塵器的除塵過程由三個基本階段，a）塵粒荷電；b）收塵；c）清除所捕集的塵粒。實(shí)際上除塵器中塵粒荷電，是通過電暈放電產(chǎn)生大量離子并使其附著在塵粒上來實(shí)現(xiàn)的。它由放電極（負(fù)極）、集塵極（正極）、高壓直流供電裝置、振打裝置等。我廠電除塵器主要技術(shù)規(guī)范：煙氣處理量3900000m3、設(shè)計(jì)除塵效率98、入口煙氣含塵量22-37g/cm3、煙氣停留時間153S、電場風(fēng)速1.2m/s、陽極沉積面積51000m2、電場數(shù)量6個、同級間距350mm。
二、不同條件對粉塵影響
1、溫度影響：電除塵器入口溫度降低（低于120℃），粉塵表面吸附水蒸汽和其它化學(xué)導(dǎo)電物質(zhì)，形成一層導(dǎo)電薄膜，比電阻值降低。電除塵器入口溫度升高（高于130℃），導(dǎo)電能力增加，比電阻值下降。運(yùn)行中電除塵器入口煙氣溫度變化；鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度153℃，由于鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)、燃燒等工況變化使得排煙溫度降低；隨著環(huán)境溫度的變化排煙溫度也有不同的變化，加上后部煙道（電除塵器入口）漏風(fēng)，特別是冬季鍋爐的排煙溫度就更低于設(shè)計(jì)溫度153℃，特別是鍋爐的吹灰和空氣預(yù)熱器的吹灰影響排煙溫度，由于排煙溫度的降低使得煙氣含塵量水分增加，灰塵容易粘結(jié)在陰極線和陽極板上，不容易振打下來。如果電除塵器內(nèi)溫度長期低于102℃ 的煙氣露點(diǎn)溫度，不但造成除塵效率下降更會對電除塵器造成嚴(yán)重腐蝕。
2、濕度影響：當(dāng)電除塵器入口溫度在90℃～150℃范圍時，水份對各種礦物粉塵的比電阻值影響很大，比電阻值隨濕度的增加而減少。電除塵器入口煙氣中水蒸汽含量按照7.195%左右設(shè)計(jì)。經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣中水分子以過熱蒸汽的形式存在，水分子的含量約（10～40）g/m3，隨著壓力的降低水分子變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，一般壓縮空氣的露點(diǎn)低于環(huán)境溫度5℃～20℃，大量的壓縮空氣進(jìn)入電除塵器將增加電除塵器入口煙氣中水蒸汽含量。我廠電除塵器干排灰系統(tǒng)，全部采用大倉泵式壓縮空氣干灰輸送系統(tǒng)，多少都會加重電除塵器的漏風(fēng)。每臺電除塵器下設(shè)有倉泵16臺，倉泵在互相切換時，倉泵內(nèi)及管道的余壓均排入電除塵器，由于我廠使用的輸送氣源含水量比較高（冷干機(jī)、干燥塔效果不明顯），排入電除塵造成灰塵二次飛揚(yáng)，由于含水的原因造成灰在極板、極線上粘結(jié)，從而大大的降低了電除塵器的除塵效率。
三、工業(yè)中常用幾種除塵方法
在各類廠房的建筑設(shè)計(jì)中，都存在不同程度的粉塵污染，包括化工制藥、食品加工、冶金、鑄造、碳素材料、機(jī)械加工、建材等行業(yè)，特別是在制藥生產(chǎn)線、壓片機(jī)、制粒機(jī)、混合機(jī)、配料、拌料、振篩、粉碎機(jī)、稱量、套膠囊、中藥前處理等制藥工藝中，都要求對空氣進(jìn)行除塵凈化，常用的除塵方法有以下幾種。
1、袋式除塵器
除塵效率高，對微細(xì)粉塵效率可達(dá)99%以上。
不宜凈化含有油霧、凝結(jié)水和粉塵粘結(jié)度大的含塵氣體，以及有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的煙氣。
當(dāng)含塵濃度大于10g/m3時，宜增設(shè)預(yù)凈化除塵器。袋式除塵器是一種干式的高效除塵器，它利用多孔的袋狀過濾元件的過濾作用進(jìn)行除塵。由于它具有除塵效率高（對于0.1um的粉塵，效率高達(dá)98%～99%）、適應(yīng)性強(qiáng)、使用靈活、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、便于回收粉塵、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此，袋式除塵器在冶金、化學(xué)、陶瓷、水泥、食品等不同工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，在各種高效除塵器中，是最有競爭力的一種除塵設(shè)備。
2、濾筒式除塵器
濾筒除塵器的工作原理：風(fēng)機(jī)開啟后，含塵空氣從塵源經(jīng)由除塵罩、風(fēng)管、進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體，因氣流突然擴(kuò)張，流速驟然降低，大粒經(jīng)粉末在其自重的作用下從含塵空氣中分離而沈降至盛灰抽屜中，其余塵粒由于濾芯的篩濾、碰撞、鉤掛、靜電等作用被滯留于濾芯外壁，凈化后的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)由出口排出。
3、高壓脈沖除塵技術(shù)
采用高壓脈沖供電（在稍低于起暈電壓的直流基壓上疊加高壓脈沖），粉塵的排出率可達(dá)到90%，能耗可降低80%。這種高壓脈沖除塵技術(shù)正逐漸受到越來越大的重視。該技術(shù)在國外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
電除塵器的高壓脈沖電源，除直流基壓外，對高壓脈沖的要求是：應(yīng)具有足夠高的幅值和重復(fù)頻率，足夠小的前沿時間和脈沖寬度。另外為進(jìn)一步降低能耗，還希望電路具有能量回收功能。
為進(jìn)一步提高電除塵器的效率，可以再加上一級預(yù)電離裝置，而這一預(yù)電離裝置是用高電壓快速脈沖（在納秒數(shù)量級）在電極上產(chǎn)生電暈放電，當(dāng)粉塵或微粒通過電暈放電區(qū)時，使其帶上電荷，以便在電除塵器中被清除。
四、在實(shí)際的運(yùn)用中，除塵系統(tǒng)常見以下的問題：
1.塵相對較多的工廠車間設(shè)計(jì)中，由于產(chǎn)塵點(diǎn)較多，在布置時除塵管道布置過長，導(dǎo)致了除塵效果受到影響。所以在最初的布置時要盡量的把除塵設(shè)備間布置在靠近產(chǎn)塵點(diǎn)的地方。如果受到條件的限制，最好采用其它形式的除塵，如采用移動式除塵器，或直接采用排風(fēng)系統(tǒng)，將產(chǎn)塵較少的點(diǎn)直接排出室外。
2.為了保障除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行和防止再次污染環(huán)境，應(yīng)對除塵器收集下來的粉塵妥善處理。其處理原則是減少二次揚(yáng)塵，保護(hù)環(huán)境和回收利用，化害為利，變廢為寶，提高經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)生產(chǎn)工藝的條件，粉塵性質(zhì)，回收利用的價(jià)值，以及處理粉塵量等因素，可采用就地回收，集中回收處理和集中廢棄等方式。
一、企業(yè)粉塵概史
早期人們對待鍋爐燃燒后的煙氣沒有采用除塵設(shè)備前，只是注重燃燒的調(diào)整，以煙囪不冒黑煙為標(biāo)準(zhǔn)，后來出現(xiàn)了各種干式和濕式除塵設(shè)備，以濕式除塵效率最高，除塵效率可以達(dá)到80～90，到了上世紀(jì)70年代后期，廣泛使用的水膜式除塵器采用了入口煙道螺旋進(jìn)入、出口煙道軸向引出技術(shù)，還在入口煙道加裝文丘里噴嘴，此等水膜式除塵器效率也只有95左右。人們發(fā)現(xiàn)煙囪逸出的煙氣具有動能和熱浮力，可以使煙氣不致迅速與周圍的空氣混合而繼續(xù)上升，從而使其中的污染物得到更大程度的擴(kuò)散和稀釋，因此就將煙囪向更高的高度發(fā)展以減少飛灰污染，到了20世紀(jì)80年代，美國的煙囪達(dá)到368米，前蘇聯(lián)則高達(dá)450米。
中國當(dāng)前的大氣污染物中，粉塵的71來自煤的燃燒。截止到2000年從排放量來看，電站鍋爐粉塵排放量約2800噸/年，其中1700萬噸是由煤燃燒產(chǎn)生的，而25是電站排放的。由此引發(fā)的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，為了給人類的生存和繁衍創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高，電除塵器以除塵效率高開始廣泛推廣使用。特別是300MW及以上機(jī)組普遍采用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對控制環(huán)境污染的認(rèn)識有新的提升，已經(jīng)不再只是注重鍋爐煙塵濃度的排放，而是提出了一個新的環(huán)保理念，即稱為“環(huán)保設(shè)備”。按照新的環(huán)保理念設(shè)計(jì)安裝的電廠已不只注重電除塵器方面，環(huán)保設(shè)備包括除塵、脫硫、脫氮、脫碳、脫硝、除氯、除重金屬等。而NOX則在脫硫過程中被催化裂解變成氮?dú)夂退湃氪髿狻?nbsp;
按照國家規(guī)定，一般地區(qū)大氣中粉塵的濃度為：任何一次測定結(jié)果的最高允許濃度為0.5mg/m3，任何一日的平均最高允許濃度為0.15 mg/m3。我廠綜合分析了本地區(qū)的風(fēng)特征，逆溫層，垂直運(yùn)動和大氣穩(wěn)定狀況等擴(kuò)散氣象條件，確定50米以上為有利煙體擴(kuò)散的高度，故煙囪的高度（煙囪高度 煙體抬升高度）應(yīng)不低于350米。根據(jù)計(jì)算，210米煙囪不能滿足排放要求。而240米高的煙囪能滿足排放要求。故確定兩臺鍋爐合建一座單管普通煙囪。240米高的煙囪。減輕二氧化硫的污染。（我廠燃用的是低硫褐煤）因此為了減少飛灰污染采用靜電除塵器。電除塵器的除塵過程由三個基本階段，a）塵粒荷電；b）收塵；c）清除所捕集的塵粒。實(shí)際上除塵器中塵粒荷電，是通過電暈放電產(chǎn)生大量離子并使其附著在塵粒上來實(shí)現(xiàn)的。它由放電極（負(fù)極）、集塵極（正極）、高壓直流供電裝置、振打裝置等。我廠電除塵器主要技術(shù)規(guī)范：煙氣處理量3900000m3、設(shè)計(jì)除塵效率98、入口煙氣含塵量22-37g/cm3、煙氣停留時間153S、電場風(fēng)速1.2m/s、陽極沉積面積51000m2、電場數(shù)量6個、同級間距350mm。
二、不同條件對粉塵影響
1、溫度影響：電除塵器入口溫度降低（低于120℃），粉塵表面吸附水蒸汽和其它化學(xué)導(dǎo)電物質(zhì)，形成一層導(dǎo)電薄膜，比電阻值降低。電除塵器入口溫度升高（高于130℃），導(dǎo)電能力增加，比電阻值下降。運(yùn)行中電除塵器入口煙氣溫度變化；鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度153℃，由于鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)、燃燒等工況變化使得排煙溫度降低；隨著環(huán)境溫度的變化排煙溫度也有不同的變化，加上后部煙道（電除塵器入口）漏風(fēng)，特別是冬季鍋爐的排煙溫度就更低于設(shè)計(jì)溫度153℃，特別是鍋爐的吹灰和空氣預(yù)熱器的吹灰影響排煙溫度，由于排煙溫度的降低使得煙氣含塵量水分增加，灰塵容易粘結(jié)在陰極線和陽極板上，不容易振打下來。如果電除塵器內(nèi)溫度長期低于102℃ 的煙氣露點(diǎn)溫度，不但造成除塵效率下降更會對電除塵器造成嚴(yán)重腐蝕。
2、濕度影響：當(dāng)電除塵器入口溫度在90℃～150℃范圍時，水份對各種礦物粉塵的比電阻值影響很大，比電阻值隨濕度的增加而減少。電除塵器入口煙氣中水蒸汽含量按照7.195%左右設(shè)計(jì)。經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣中水分子以過熱蒸汽的形式存在，水分子的含量約（10～40）g/m3，隨著壓力的降低水分子變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，一般壓縮空氣的露點(diǎn)低于環(huán)境溫度5℃～20℃，大量的壓縮空氣進(jìn)入電除塵器將增加電除塵器入口煙氣中水蒸汽含量。我廠電除塵器干排灰系統(tǒng)，全部采用大倉泵式壓縮空氣干灰輸送系統(tǒng)，多少都會加重電除塵器的漏風(fēng)。每臺電除塵器下設(shè)有倉泵16臺，倉泵在互相切換時，倉泵內(nèi)及管道的余壓均排入電除塵器，由于我廠使用的輸送氣源含水量比較高（冷干機(jī)、干燥塔效果不明顯），排入電除塵造成灰塵二次飛揚(yáng)，由于含水的原因造成灰在極板、極線上粘結(jié)，從而大大的降低了電除塵器的除塵效率。
三、工業(yè)中常用幾種除塵方法
在各類廠房的建筑設(shè)計(jì)中，都存在不同程度的粉塵污染，包括化工制藥、食品加工、冶金、鑄造、碳素材料、機(jī)械加工、建材等行業(yè)，特別是在制藥生產(chǎn)線、壓片機(jī)、制粒機(jī)、混合機(jī)、配料、拌料、振篩、粉碎機(jī)、稱量、套膠囊、中藥前處理等制藥工藝中，都要求對空氣進(jìn)行除塵凈化，常用的除塵方法有以下幾種。
1、袋式除塵器
除塵效率高，對微細(xì)粉塵效率可達(dá)99%以上。
不宜凈化含有油霧、凝結(jié)水和粉塵粘結(jié)度大的含塵氣體，以及有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的煙氣。
當(dāng)含塵濃度大于10g/m3時，宜增設(shè)預(yù)凈化除塵器。袋式除塵器是一種干式的高效除塵器，它利用多孔的袋狀過濾元件的過濾作用進(jìn)行除塵。由于它具有除塵效率高（對于0.1um的粉塵，效率高達(dá)98%～99%）、適應(yīng)性強(qiáng)、使用靈活、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、便于回收粉塵、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此，袋式除塵器在冶金、化學(xué)、陶瓷、水泥、食品等不同工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，在各種高效除塵器中，是最有競爭力的一種除塵設(shè)備。
2、濾筒式除塵器
濾筒除塵器的工作原理：風(fēng)機(jī)開啟后，含塵空氣從塵源經(jīng)由除塵罩、風(fēng)管、進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體，因氣流突然擴(kuò)張，流速驟然降低，大粒經(jīng)粉末在其自重的作用下從含塵空氣中分離而沈降至盛灰抽屜中，其余塵粒由于濾芯的篩濾、碰撞、鉤掛、靜電等作用被滯留于濾芯外壁，凈化后的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)由出口排出。
3、高壓脈沖除塵技術(shù)
采用高壓脈沖供電（在稍低于起暈電壓的直流基壓上疊加高壓脈沖），粉塵的排出率可達(dá)到90%，能耗可降低80%。這種高壓脈沖除塵技術(shù)正逐漸受到越來越大的重視。該技術(shù)在國外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
電除塵器的高壓脈沖電源，除直流基壓外，對高壓脈沖的要求是：應(yīng)具有足夠高的幅值和重復(fù)頻率，足夠小的前沿時間和脈沖寬度。另外為進(jìn)一步降低能耗，還希望電路具有能量回收功能。
為進(jìn)一步提高電除塵器的效率，可以再加上一級預(yù)電離裝置，而這一預(yù)電離裝置是用高電壓快速脈沖（在納秒數(shù)量級）在電極上產(chǎn)生電暈放電，當(dāng)粉塵或微粒通過電暈放電區(qū)時，使其帶上電荷，以便在電除塵器中被清除。
四、在實(shí)際的運(yùn)用中，除塵系統(tǒng)常見以下的問題：
1.塵相對較多的工廠車間設(shè)計(jì)中，由于產(chǎn)塵點(diǎn)較多，在布置時除塵管道布置過長，導(dǎo)致了除塵效果受到影響。所以在最初的布置時要盡量的把除塵設(shè)備間布置在靠近產(chǎn)塵點(diǎn)的地方。如果受到條件的限制，最好采用其它形式的除塵，如采用移動式除塵器，或直接采用排風(fēng)系統(tǒng)，將產(chǎn)塵較少的點(diǎn)直接排出室外。
2.為了保障除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行和防止再次污染環(huán)境，應(yīng)對除塵器收集下來的粉塵妥善處理。其處理原則是減少二次揚(yáng)塵，保護(hù)環(huán)境和回收利用，化害為利，變廢為寶，提高經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)生產(chǎn)工藝的條件，粉塵性質(zhì)，回收利用的價(jià)值，以及處理粉塵量等因素，可采用就地回收，集中回收處理和集中廢棄等方式。
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