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粉塵控制技術(shù)的展望

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《熟力愛電譯叢
前 言
粉塵控制技術(shù)的展望
Sabe rt Ogle sby．Jr 伯啊翰南方研究所前所長
控制微小粉塵的排放一直為人們所普遍
關(guān)注。雖然， 粒徑小于1 n的粉塵僅占燃煤
電l廠質(zhì)量排放量的l％， 但卻占排放粉塵數(shù)
量的99 。而且， 微小粉塵舍重金屬的量較
高，吸入后對健康產(chǎn)生有害影響。同時(shí)，大
氣中的微小粉塵經(jīng)過雨水沖洗后污染了水系
統(tǒng)。基于對健康影響的研究，未來螅 E墾
對微小粉塵的排放控制將會更加嚴(yán)格， 必將
對所有除塵設(shè)備的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，這就要術(shù)
進(jìn)行更多的研究 減少這些影響。
1 靜電除塵器
脈沖供電、間歇供電以及寬極距等新技
術(shù)的開發(fā)為改善電除塵器收集高比電阻粉塵
的性能， 節(jié)約鋼耗和能耗，降低成本， 提供
了可能。因此有必要對這些技術(shù)做進(jìn)一步的
研究開發(fā)。
1．1脈沖供電技術(shù)
脈沖供電能夠睫圓形電暈線產(chǎn)生更均勻
的電暈放電， 進(jìn)而使粉塵層內(nèi)的電流分布更
均勻。這樣， 峰值電壓、平均電壓和平均電
流以及電場強(qiáng)度都可得到相應(yīng)提高， 使大顆
粒粉塵荷電充分} 短的脈沖寬度產(chǎn)生更好的
電氣運(yùn)行參數(shù)， 因?yàn)樵陔x子云到達(dá)粉塵層之
1991豐摹6期
前電壓降低， 以致避免了火花傳播， 然而這
項(xiàng)工作需要檢驗(yàn)和定量化以更合理地應(yīng)用這
項(xiàng)技術(shù)。例如，除圓形電暈線外， 還應(yīng)該知
道， 以其它電暈線結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行脈沖供電所
產(chǎn)生的不同作用， 以及脈沖的臨界寬度。假
若電暈放電的均勻性是重要因素， 那么臨界
參數(shù)是電壓上升率還是脈沖寬度?另外， 電
壓峰值與平均值之比高到多少時(shí)才對改進(jìn)性
能起作用?高的峰值電壓產(chǎn)生高的峰值電場
強(qiáng)度， 以致于大顆粒粉塵的荷電更高，但對
微小粉塵的收集又會產(chǎn)生什么樣的影響? 對
以上這些問題的解決會使脈沖供電技術(shù)得到
更合理的推廣應(yīng)用， 并降低成本。
1．2聞默供電技術(shù)
間歇供電是供電時(shí)略去一個(gè)或半個(gè)電壓
周期， 其結(jié)果是在供電電壓周期內(nèi)產(chǎn)生高的
峰值電壓， 而平均電壓和平均電流較低。在
收集低比電阻粉塵時(shí)， 它可以在保持排放量
無顯著變化的情況下降低能耗j而在收集高
比電阻粉塵時(shí)， 能抑制反電暈的產(chǎn)生， 因此
它能在比較低的能耗水平下提高收塵效率。
從理論上講， 高的峰值電壓產(chǎn)生高的電場強(qiáng)
度， 給予粒徑大于0．5 m 的粉塵較高的荷
電， 但是， 對于擴(kuò)散荷電占主導(dǎo)作用的粒徑
約小于0．5 m 的粉塵， 低的平均電流使這些
粉塵荷電較少， 而且低的平均電壓和平均電
流在集塵板上產(chǎn)生的電場強(qiáng)度較低， 這些都
使收塵效率降低。一個(gè)間接的補(bǔ)償因素是：
- Il—
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《熬力盤七譯叢》 1991年g 6期
在電除塵器第一、二電場被收集的大顆粒粉
塵增加， 這就減少了粉塵在末尾電場的沉積
量， 從而降低了末尾電場的振打損失。而間
歇供電的缺點(diǎn)是在低比電阻粉塵情況下微小
粉塵的排放可能增加， 尚需進(jìn)一步研究。
1．3竟攝距技術(shù)
寬極距技術(shù)已被大多數(shù)制造廠廣泛地采
用。極距的加大， 使得空間荷電增強(qiáng)， 收塵
場強(qiáng)增大， 電流密度分布更均勻并可能改善
煙塵的空氣動力特性， 而且， 各種不同結(jié)構(gòu)
形狀的放電極都可采用寬極距。這些因素提
高了驅(qū)進(jìn)速度， 以致用較少的極板面積就可
達(dá)到預(yù)期的效率。
除了上述這些技術(shù)外， 諸如大氣污染控
制方法等因素對除塵器的研究與開發(fā)亦產(chǎn)生
影響。目前， 最重要的是SO：的排放控制，
對某些SO：控制方法，例如在煙道內(nèi)噴八鈣
或鈉化物， 將大大增加進(jìn)口含塵量， 粉塵顆
粒更細(xì)， 比電阻增高。這些對除塵器性能均
產(chǎn)生不良影響。
2 袋式除塵器
因袋式除塵器對灰的電氣特性不敏感，
用于低硫煤的高比電阻灰的收集就顯得十分
有用。因此它將成為電除塵器的競爭者。如
何降低阻力損失，延長濾袋使用壽命， 增加
氣布比以及提高按煤和灰的特性預(yù)測除塵性
能的能力仍然是研究袋式除塵器的主要方
向。
2．1聲助反吸風(fēng)清灰技束
中間試驗(yàn)研究結(jié)果表明； 在反吸風(fēng)清灰
系統(tǒng)中使用聲波發(fā)生器可提高清灰效果并降
一l2一
低阻力損失。目前， 約有一半反吸風(fēng)清灰系
統(tǒng)使用了聲波發(fā)生器，進(jìn)行連續(xù)的或間斷的
清灰。
2．2捆氣調(diào)質(zhì)技術(shù)
當(dāng)煙氣中有足夠的SO。時(shí)， 向煙氣中加
入氨， 生成硫酸銨或硫酸氫銨，從而增加灰
的凝聚性并形成多孔性粉塵， 降低阻力}并
在清灰周期內(nèi)降低粉塵排放量。在煙氣中加
入氫氧化鈣或氨， 可降低sO。的濃度， 避免
在低溫區(qū)與水化合生成酸冷凝在濾袋上而使
濾袋破損。
2．a(chǎn)新型濾料
新型濾料應(yīng)具有減少粉塵穿透并改善清
灰效果的性能。在美國， 玻璃纖維濾料因其
耐溫性能好而廣泛用于電站鍋爐 在澳大利
亞， 因極低硫煤和高堿金屬灰允許袋式除塵
器在很低的排煙溫度下運(yùn)行， 并已開發(fā)使用
聚合纖維濾料。美國最近研制的高溫聚合濾
料可降低阻力并能改善清灰效果。
2．4脈沖噴吹清灰技術(shù)
脈沖噴吹清灰技術(shù)已在其它行業(yè)中應(yīng)用
多年， 但用于電站鍋爐還屬于新技術(shù)。它可
以提高氣布比， 使襲式除塵器體積小而壓降
又不高。新濾料的研制會使脈沖技術(shù)更加實(shí)
用。
2．5分析強(qiáng) 技術(shù)
正確分析飛灰的物理特性， 以及與飛灰
的孔隙率、凝聚性的相互關(guān)系， 使袋式除塵
器的設(shè)計(jì)更為合理。根據(jù)煤的化學(xué)成分和灰
特性之間的關(guān)系， 對于尚無飛灰可供分析的
新設(shè)備， 可預(yù)測袋式除塵器的性能， 如壓力
降等。
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《熱力發(fā)電譯叢》
5 高溫高壓粉塵控制技術(shù)
對于高溫高壓煙氣的凈化， 是因工藝過
程和經(jīng)濟(jì)性要求而不是因大氣污染法規(guī)的推
動而出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)。在增壓流化床燃燒系
統(tǒng)申， 利甩凈化的煙氣先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)作功
后， 再進(jìn)人常規(guī)蒸汽循環(huán)， 從而獲得更高的
效率。在高溫高壓氣化器系統(tǒng)中， 也需要對
熱煙氣進(jìn)行凈化， 氣化器所產(chǎn)生的甲烷、一
氧化碳及其它氣體經(jīng)凈化后首先通過第一級
燃?xì)廨啓C(jī)， 隨后氣體燃燒， 進(jìn)入第二級燃?xì)?
輪機(jī)， 最后是常規(guī)的蒸汽循環(huán)。這兩個(gè)過程
都能使系統(tǒng)總效率比常壓下運(yùn)行提高幾個(gè)百
分點(diǎn)。
現(xiàn)在可用于凈化高溫高壓氣體的方法有
好幾種。第一種研究最多的是各種結(jié)構(gòu)形式
的陶瓷過濾器。棒式陶瓷過濾器采用筒形結(jié)
構(gòu)， 其外表面為小孔隙陶瓷， 內(nèi)部為大孔隙
陶瓷， 以作為機(jī)械支承。
在低溫布袋過濾器中， 沉積的粉塵塊是
主要的過濾介質(zhì)，而在高溫高壓陶瓷過濾器
中， 小孔隙陶瓷是主要的過濾介質(zhì)。由于陶
瓷材料不能用彎曲的方法破碎粉塵塊， 陶瓷
過濾器的灰必須依靠高壓脈沖清除， 直到露
出陶瓷表面。
陶瓷過濾器的另一種結(jié)構(gòu)形式是橫向流
動過濾器。煙氣先經(jīng)過一組平行的通道進(jìn)入
小孔隙陶瓷過濾介質(zhì)， 最后經(jīng)一組與進(jìn)口相
垂直的通道排出。
1991年第6期
陶瓷過濾器至今存在的主要問題是過濾
介質(zhì)的機(jī)槭破壞或熱力破損 迄今為止，還
沒有足夠長的運(yùn)行時(shí)間來估價(jià)陶瓷的長期過
濾性能， 特別是經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后， 陶瓷過
濾器壓降增加的問題。
第二種凈化高溫高壓氣體的方法是移動
式卵石床過濾器。這類過濾器用卵石碎粒作
為過濾介質(zhì)， 當(dāng)卵石碎粒循環(huán)到一個(gè)外部設(shè)
備中時(shí)除去碎粒中的粉塵。由于過濾介質(zhì)循
環(huán)到低溫區(qū)清灰，通過卵石床過濾的煙氣溫
度下降是很大的。
第三種凈化高溫高壓氣體的方法是使用
靜電除塵器。目．前的研究大多是論證靜電除
塵器運(yùn)行在高溫高壓工況下能否建立穩(wěn)定的
電暈放電， 絕緣子的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)問題阻礙
了它的發(fā)展。人們認(rèn)為， 這些問題比陶瓷過
濾器遇到的問題更難解決。因此，用于高溫
高壓氣體凈化的靜電除塵器優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)
行得很少。
對高溫高壓粉塵控制技術(shù)的研究近期內(nèi)
可能限于開發(fā)能夠耐熱和抗機(jī)械荷載的陶瓷
過濾器的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對陶瓷過濾器
的長期過濾性能的研究。
侯爭勝節(jié)譯自《J．Ai r Waste
Manage．Assoc~1990年第8期
許傳凱校

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