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燃煤电厂pm2.5治理研究:袋式除尘技术

时间:2015-09-07  点击:1679次

  PM2.5是导致环境污染、能见度下降、城市阴霾天的“罪魁祸首”,同时也是大气污染物中损害人体健康的“元凶”,因此,对PM2.5的治理迫在眉睫。燃煤电厂是产生PM2.5的重要污染排放源之一。本文根据PM2.5的危害,介绍了目前对PM2.5治理技术,提高除尘效率,显着减少了PM2.5的排放,为国内燃煤电厂PM2.5的治理提供一种可行的技术方案。

 

燃煤电厂pm2.5治理研究:袋式除尘技术

 
  1.PM2.5的危害

  

  随着国家标准《环境空气质量标准》进行第二次公开征求意见,人们对PM2.5的治理越来越重视。PM2.5是指直径小于等于2.5μm的颗粒物,也称为可吸入颗粒物,是砷汞等有毒重金属元素沉积的主要区域。它能空气中长期悬浮,不易被阻挡,被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,进入血液循环,损伤肺部组织,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。每个国家都不同程度地存在着人体暴露于可吸入颗粒物的健康风险,在影响大气能见度的粒子中,PM2.5占有极其重要的主导地位,大气灰霾现象主要是PM2.5的消光作用造成的,因此,PM2.5对人体健康和大气环境质量的影响非常严重。

  

  2.我国对PM2.5的研究情况

  

  形成PM2.5主要有两个途径:1)燃煤、冶金、化工、内燃机等各种工业过程中直接排放的超细颗粒物;2)大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。

  

  各种工业过程中直接排放的超细颗粒物是PM2.5的主要来源,也是PM2.5污染控制的重要对象。燃煤发电是我国的主要方式,一次能源也是以煤炭为主,大量煤炭燃烧已对生态环境造成严重危害,并影响到资源与环境的可持续发展。除控制SO2NOX的排放外,PM2.5悬浮颗粒物的排放亦不容忽视。据统计,目前全国粉煤灰的排放量已达1.5亿吨,虽然现有除尘装置的除尘效率普遍可高达99%以上,但现有的除尘设备对超细飞灰的捕获率相对较低,约有1%的飞灰进入大气,构成大气气溶胶的主要部分。这部分飞灰以粒径小于2.5微米甚至亚微米级超细颗粒为主,其数量可达到飞灰总数的90%以上,且表面往往富集煤中微量重金属元素及有机污染物,危害极大。另外,超细飞灰的形成也导致锅炉内炉壁的结垢与沾污程度的增加,影响锅炉的安全经济运行。因此,研究燃煤过程中超细飞灰的形成机制,降低其形成与排放量,有着非常重大的意义。

  

  3.目前燃煤电厂除尘技术的不足

  

  目前,我国燃煤电厂的除尘大多是以采用电除尘技术以及袋式除尘器。由于锅炉和工业窑炉等工业生产过程中产生的粉尘颗粒的尺寸范围很大,涵盖了从亚微米的分子簇到易于沉降的毫米级微粒。静电除尘器主要是靠颗粒荷电被吸附而脱除,对于收集尺寸超过10μm的大颗粒粉尘是非常高效的(>99.9%),但是对于尺寸小于2μm的粉尘,静电除尘器的效率就会急剧下降。对于0.52μm的粉尘,最差时效率会低于50%,一般的效率也会低于90%。因此,常规电除尘器很难脱除PM2.5超细颗粒。从运行方面而言,由于静电除尘的二次扬尘的效率降低很难避免,尽管总的脱除效率很高,但对于PM2.5仍难以得到控制。

  

  4.燃煤电厂PM2.5治理技术

  

  4.1袋式收尘器削减烟尘和粉尘排放上的优势

  

  目前国内袋式除尘器的排尘浓度普遍稳定在3050mg/Nm3以下,净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排尘浓度低于2030mg/Nm3。袋式除尘器可以大幅度降低烟尘和粉尘的排放。以火电行业为例,目前每年排放烟尘380t,若全国50%的燃煤机组采用袋式除尘器净化锅炉烟气,则火电行业每年排放烟尘可减少120t以上。

  

  微细粒子(PM10PM2.5)是危害人体健康和污染大气环境的主要因素,将微细粒子的控制纳入国家标准只是时间问题。目前电除尘器捕集微细粒子的效率很低,对小于10μm的尘粒,其捕集率只有60%左右。而袋式除尘器对粒径1μm的粒子,其捕集效率也可达到9899%。可以说,目前只有袋式除尘技术能够有效控制微细粒子。

  

  4.2覆膜滤袋在PM2.5环保政策实施后的应用

  

  目前在国内燃煤电厂的中,后处理高温袋滤器中通常采用覆膜玻纤、P84针刺毡、PPS针刺毡及NOMEX针刺毡等滤料,其中针刺毡由于温度、水解、及有机涂层等原因,通常会或造成运行阻力增大,处理风量偏低,或造成排放增高,环保压力增大和产量降低。而覆膜玻纤造价较低,应用更为广泛,但市场上各种覆膜玻纤的质量良莠不齐,而且安装要求较高及厂家认识、使用等原因,应用效果差异也很大。对于广大的最终用户来说,很难在购买或使用前去检测相应的指标,因为综合检测滤料的性能需要专业的设备和人员,用户往往只能参考厂家所提供的技术参数。目前袋式除尘行业中有滤袋厂家的玻纤覆膜滤料相比传统滤料可以突显优势:(1)PM2.5颗粒物出口浓度方面,可以说达到了零排放,PM2.5的出口浓度小于0.002mg/m3(2)在出口排放浓度低的情况下,还要注意到压降是否也低。该滤料的平均剩余压降为2.45厘米水柱,比同类产品要低40%以上。(3)对于滤袋尤其是玻纤滤袋来说,使用寿命是和清灰的频率直接相关的,在相同条件下,滤袋清灰变形的次数越少,其寿命就越长。由于采用的压差控制清灰,清灰周期的时间越长也就是清灰次数越少。新式的滤料也能做到清灰周期时间最长,清灰次数最少。

  

  4.3电收尘技术的研究

  

  电凝聚技术是近年来提出的一种利用不同极性放电导致粉尘颗粒荷不同电荷,进而在湍流输运和静电力共同作用下凝聚变大的技术。电凝聚技术的工作原理即放置电极同时并列有正、负两种,亦即电场中(电场后)的颗粒会部分荷正电、部分荷负电,荷异性电荷的粉尘颗粒会在适当的流场速度、流场湍流度下发生有效凝聚,从而使细微颗粒的粒径变大,增大驱进速度,利于被除去。

  

  近年来国内对于PM2.5的治理技术,还有多个课题以及研发方向都取得了一定的成果。如,筛网式除尘技术、气流转向技术、双极性荷电技术等。同时,一些环保企业也在结合原有污染物单一的治理模式,展开了集成系统的控制方案和控制策略,以现有的除尘、脱硫、脱硝等污染控制技术为核心,结合煤预处理技术、燃烧过程中污染物控制技术,形成了从源头到终端控制的一个完整的污染物控制链。集成控制系统的目标是在节约能耗的同时降低各污染物的排放,其中关于PM2.5的控制治理就是集成控制系统中的研发方向之一。

  

  5.结语

  

  随着人们对大气污染问题日益关注,以及相关环保标准的提高,我国对PM2.5的治理已成为一个首要解决的问题,国内外许多研究人员已经开始对PM2.5脱除从机理和运行工艺上进行研究,开发了一些新型高效的除尘技术。相比发达国家和地区,我国对PM2.5治理技术尚未形成高层次、大规模的系统性研究,是目前国内大气污染研究中的薄弱环节。因此,为保障人类的生存环境和身体健康,加强对PM2.5治理技术的研究具有重大意义。

    

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