燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制技术研究

初建（中国新型建材设计研究院， 浙江 杭州 310000）

燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制技术研究

初建（中国新型建材设计研究院， 浙江 杭州 310000）

雾霾天气的形成，与燃煤锅炉烟气微细颗粒物的排放有着直接的关系。基于这种认识，本文在分析燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制的重要性的基础上，对微细颗粒物的传统控制技术和新型控制技术展开了研究，从而为燃煤锅炉烟气除尘系统改造提供指导。

燃煤锅炉；烟气；微细颗粒物；控制技术

0 引言

雾霾的形成，与大气中的微细颗粒物浓度过高有关，其会给人体健康带来较大的威胁。而燃煤锅炉排放的烟气中含有大量的微细颗粒物，将给大气带来严重的污染。因此，有必要对燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制技术展开研究，以便更好的进行大气污染的防治。

1 燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制的重要性分析

近几年来，随着大气污染的逐渐加重，人们对大气中微细颗粒物污染的控制问题也越发重视。而燃煤锅炉作为微细颗粒物的主要排放源之一，其所排放的微细颗粒物量占每年排放的微细颗粒物排放量总数的35%左右。在燃煤锅炉的烟气中，粒径小于10μm的颗粒所占比例高达40%，粒径小于2.5μm的超细粉尘占40%～70%。而粒径小于50μm的颗粒物均为微细颗粒物，所以可见燃煤锅炉烟气的毒害性。因此，只有有效进行燃煤锅炉烟气中的微细颗粒物的控制，才能够减少人类生存活动给大气带来的污染，从而为人民群众的身体健康和人类赖以生存的地球提供保护。

2 燃煤锅炉烟气微细颗粒物的控制技术研究

2.1 锅炉烟气颗粒物传统控制技术

在过去较长的时间里，我国在燃煤锅炉烟气颗粒物控制方面大多采取静电除尘技术和布袋除尘技术。使用静电除尘技术，可以依靠颗粒核电和电场吸附进行除尘。针对粒径大于10μm的颗粒，将起到良好的除尘效果，去除效率可达99%以上。但在颗粒粒径降到2μm以下后，就难以确保除尘效果［1］。使用布袋除尘技术，则可以依靠惯性碰撞、扩散脱除和拦截进行颗粒物去除，在微细颗粒物控制方面的总体过滤效果较高，但是难以进行粒径小于1μm的颗粒的去除。

（1）湿式静电除尘技术

在众多静电除尘技术中，湿式静电除尘技术的烟气颗粒物控制效果较好。使用该技术，需要使用由烟气分布装置、收尘极、电晕极和冲洗装置等结构组成的管式除尘器。在燃煤锅炉的湿式烟气脱硫装置的烟气出口，可以进行该种除尘器的安装，以便对烟气中的微细颗粒物进行脱除。使用该技术，能够有效防止二次扬尘，并且装置应用效果不会受到粉尘比电阻的影响。针对烟气中的三氧化硫等酸雾，该技术的使用能够起到联合脱除作用。从烟气颗粒物脱除效率上来看，使用该技术能够达到95%的脱除效率，所以该技术在国内外的火电厂中均得到了应用。在实际应用该技术时，还要根据烟气及污染源的具体情况进行除尘器系统的合理布置，目前主要可以使用垂直烟气流独立布置方式、烟气垂直流与除尘系统整体布置方式和水平烟气流独立布置方式。

（2）电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术，是将布袋除尘技术和静电除尘技术有机结合起来的除尘技术。利用静电除尘技术的静电场，就可以有效去除燃煤锅炉烟气中的大颗粒，利用布袋除尘技术，则能够使烟气中的微细颗粒物得到去除。使用该种除尘技术，可以使除尘器保持稳定的运行效果，并且能够降低除尘器的运行负荷，所以能够使设备的寿命得到延长。就目前来看，市场使用的电袋复合除尘器主要有两种，即电袋分体式除尘器和电袋一体式除尘器［2］。经过了一段时间的发展，电袋复合除尘器目前的发展已经较为成熟，但是在布袋单元和静电单元结合方面仍然存在着一定的问题。而利用该种除尘技术进行粒径不小于10μm的颗粒物的去除，能够达到99.5%的脱除效率，但不适合在湿法除尘中应用。

2.2 锅炉烟气颗粒物的新型控制技术

自2012年以来，国家就提出了粉尘排放浓度的新标准，即要求排放浓度不超过30mg/m3。而燃煤锅炉目前主要采取的湿式静电除尘技术和电袋复合除尘技术，在烟气脱硫处理后还会产生较多的细微粉尘，并且与脱硫生成物一起与气溶胶叠加起来，所以将导致烟气排放较难达到国家要求。因此，还需要使燃煤锅炉烟气中的微细粉尘得到进一步去除，以便满足国家的规定要求。考虑到燃煤锅炉烟气综合治理采取的湿法脱硫工艺，还需要使用湿式静电除尘技术进行饱和湿烟气的处理［3］。为强化湿式静电除尘技术的除尘效果，可以将传统除尘器的除尘原理与静电凝并技术、荷电喷雾技术和水膜清灰技术结合起来，从而使湿式静电除尘器的清灰方式得到优化，继而使除尘器能够以较高效率进行烟气中的微细颗粒物的脱除。

（1）荷电喷雾技术

所谓的荷电喷雾技术，其实就是利用荷电水雾进行烟尘的捕捉。使用该技术，需要使用雾化的水荷电，并且利用颗粒物的惯性碰撞和静电引力作用使其与荷电雾滴结合起来。所以，使用荷电喷雾技术，能够使粉尘颗粒凝聚，从而使粉尘的体积变大。而通过改变粉尘的比电阻范围，则能够利用收尘电场进行粉尘的捕集。从水雾的捕尘机理上来看，粉尘的捕集是在重力、惯性碰撞和扩散等多种机理的作用下完成的，所以其机理相对复杂。而在水雾荷电化后，其主要会通过截留、惯性碰撞和静电力进行颗粒物捕捉［4］。需要注意的是，雾滴荷电主要捕集的是粒径在2μm以下的粉尘，与之接触的粉尘则比较容易粘附在水滴上，从而凝聚成大的颗粒。因此在经过收尘电场时，气流中的大颗粒就会被脱除。

（2）静电凝并技术

从结构上来看，静电凝并除尘器将由收尘区和凝并区组成。在使用该种除尘技术时，需要沿着气流方向依次完成凝并区和收尘区的布置。其中，凝并区由反电晕极板和电晕极板构成，其上有针状芒刺。通过实现芒刺的交错布置，则能够防止除尘器放电产生的正、负离子电量被中和，所以能够使外加电压得到提高。在燃煤烟气中的微细颗粒物流经由电晕极板和反电晕极板组成的电场时，电场中的大部分离子将发生碰撞，继而使其中一部分粉尘荷正电，另一部分则为荷负电。在放电产生的电场力和强离子风驱动下，带正电粉尘则会运动至电晕极板一侧，带负电的会运动至反电晕极板，继而使大量荷电颗粒被收集下来［5］。而受到离子风和电场力的双重作用，电场中存在的大量荷电颗粒都会凝并，然后形成粒径较大的颗粒团，并且分别被凝并区和收尘区收集下来。

（3）水膜清灰技术

在电场上进行细雾滴小流量喷嘴设置，可以在电场中喷入细微水滴，从而在阳极板上形成连续均匀流动的水膜，继而使吸附在其上的灰尘被收集起来。利用该原理，连续水膜系统可以进行电场中大量粉尘的收集，所以能够使湿式静电除尘器的除尘效果得到提升。所以，利用水膜清灰技术，湿式静电除尘器的除尘效果在很大程度上取决于水膜系统的喷雾喷嘴分布情况。因为，只有确保喷嘴合理分布，才能够在极板表面形成均匀的水膜，从而使电场的异常放电现象得到降低，并且使吸尘器的收尘效果得到明显提升［6］。此外，使用该技术还需要进行冲洗系统的设置，以便将除雾器、气流分布板和极板上的粉尘冲刷出装置内部，继而使除尘器保持稳定运行。

3 结语

总而言之，在对燃煤锅炉烟气的微细颗粒物进行控制时，还要关注粒径较小的微细颗粒物的脱除问题。因为，随着环境标准的日益严格，只有加强对微细颗粒物的控制，才能够确保燃煤锅炉的使用符合国家要求。为此，企业还要认识到传统烟气控制技术的技术缺陷，并且加强新的烟气控制技术的结合运用，从而使燃煤锅炉烟气除尘系统得到有效改造。

［1］李冬梅.燃煤锅炉烟气汞污染控制技术浅析［J］.环境保护与循环经济，2011，08（31）：62-63+75.

［2］沈浩.湿式电除尘器用于控制燃煤烟气污染物的测评［J］.电力与能源，2014，01（35）：54-58.

［3］赵永水.燃煤电厂PM2.5微细颗粒物控制新技术——旋转电极式电除尘性能特点及安装技术［J］.能源环境保护，2012，04（26）：1-4.

［4］史妍婷，杜谦，高建民，等.燃煤锅炉PM2.5控制现状及改进建议［J］.节能技术，2013，04（31）：345-348+352.

［5］刘帅，邓双，黄家玉，等.燃煤锅炉一次PM2.5的监测与控制技术［J］.能源与环境，2015，01：24-27+30.

［6］胡月琪，召辉，冯亚君，等.北京市燃煤锅炉烟气中水溶性离子排放特征［J］.环境科学，2015，06：1966-1974.

初建，男，山东人，汉族，大学本科，研究方向：化工、锅炉及环保。