1、引言

今年我國京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等區域霧霾現象頻繁發生，能見度降低。國家氣候中心監測顯示，1961—2010年，全國平均的年霾日數呈顯著增加趨勢。本世紀以來，全國霾日數增加明顯，中東部地區霾日數有顯著增多趨勢。據環保部門  新統計，目前，一些大城市的灰霾天數，已經達到全年的30%以上，有的甚至達到全年的一半左右。尤其是2013年1月份前后，全國大部分地區都出現長時間持續霧霾天氣，引起了社會廣泛關注，引發公眾對環境的擔憂。

我國的《環境空氣質量標準》（GB3095）也是歷經了多次修訂，1982年一次發布，1996年 一次修訂，2000年 二次修訂，20    三次修訂。  新標準中增加了PM2.5（粒徑小于等于2.5μm顆粒物）的濃度限值，并降低了PM10（粒徑小于等于10μm顆粒物）的濃度限值。

PM10又稱為可吸入顆粒物，PM2.5又稱為可入肺顆粒物，或細顆粒物，是表征環境空氣質量的兩個主要污染物指標。主要來源于燃煤煙塵、工業粉塵、建筑及道路揚塵、機動車尾氣等，而火力發電廠作為主要的燃煤行業，煙塵排放一直受到環保的高度關注，  新發布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）將于2014年7月1日實施。該標準中規定火電廠燃煤鍋爐排放的煙氣中煙塵濃度限值為30mg/m3，重點地區火電廠燃煤鍋爐排放的煙氣中煙塵濃度限值為20mg/m3，對火電廠現有的煙氣除塵設備提出了極高的要求。

現在火電廠一般采用的除塵設備主要有：靜電除塵器、布袋除塵器、電袋復合式除塵器，石灰石-石膏濕法脫硫裝置也認為具有不低于50%的除塵效率。

2 現有除塵器介紹

2.1 靜電除塵器

靜電除塵器內部布置有接地的陽極板和接有高壓直流電源的陰極線，含有粉塵顆粒的煙氣在陰極線和陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽極板運動，在運動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的潔凈煙氣排出除塵器外。

2.2 布袋除塵器

含塵氣體進入純布袋除塵器的進口煙道后，通過一次導流板進入各個濾室。一次導流板的主要作用是分配氣流，使各個濾室間的氣流分布均勻，同時也可減小氣流方向改變產生的阻力損失。然后，在二次導流板的作用下，速度較高的含塵氣流減小速度并均勻地分布于整個濾室內部，再在引風機的負壓作用下以非常緩慢的速度穿過濾袋，粉塵被攔截在濾袋表面而氣體在得到凈化后外排。

隨著堆積在濾袋表面粉塵厚度的增加，除塵器的阻力逐漸上升，等阻力上升到一設定值，脈沖噴吹閥自動打開，壓縮空氣從噴吹管經噴咀噴出，并誘導數倍于噴吹氣量的經凈化后的煙氣進入濾袋內側。濾袋在這個空氣波的作用下，發生急劇的膨脹變形。由于濾袋變形要受到本身幾何尺寸的限制，在濾袋變形達到  大值時，濾袋運動膨脹運動突然停止并產生一個很大的反向加速度。堆積在濾袋表面的粉餅層在此反向加速度及反向穿透氣流的作用下，脫離濾袋表面，落入灰斗。

2.3 電袋復合式除塵器

電-袋復合式除塵器是電除塵器與袋式除塵器的有機結合。煙氣從進口喇叭進入前級電除塵區，對煙氣進行預處理。煙塵在電場電暈電流作用大部分被電場收集下來，少量已荷電未被捕集粉塵隨煙氣均勻緩慢進入后級布袋除塵區，由濾袋過濾凈化煙塵。

2.4 存在問題

2.4.1 靜電除塵器存在的問題

根據靜電除塵器的除塵機理，影響靜電除塵器除塵效率的主要參數是煙氣中粉塵的比電阻，比電阻在104≤ρ≤1010(Ω.cm)范圍內  適合于電除塵，粉塵比電阻高于5x1010(Ω.cm)的煙氣采用靜電除塵器必須采取措施，否則很難滿足排放要求。然而目前國內很多地方的燃煤比電阻都遠遠超出靜電除塵器的適用范圍，比如內蒙古地區的準格爾煤、河南省地區鄭煤平頂山煤、山西、山東、安徽、廣西部分礦的煤，燃用這些地區煤炭的電廠原有的靜電除塵器都很難達標排放。

靜電除塵器沉積于陽極板上的積灰通過振打方式清灰。由于積灰受電力、極板與塵粒的吸附力和范德華力的共同作用，需要有足夠的振打加速度，才能使粘附在極板上的積灰層呈片狀慣性下落。但是由于靜電除塵器陽極板一般都超過14m，積灰在下落過程中被煙氣沖刷會被煙氣再次攜帶排出除塵器形成二次揚塵，導致除塵器實際運行過程中煙塵排放濃度波動不穩定。

靜電除塵器出口排放濃度與除塵器入口煙氣中煙塵濃度也有很大的關系，當鍋爐受熱面吹灰時，由于煙氣中的含塵濃度急劇增高，也會導致靜電除塵器出口含塵濃度達不到要求。

2.4.2 布袋除塵存在的問題

布袋除塵器與電袋復合式除塵器核心部件都是布袋。布袋的材料一般為纖維材料，該種材料長期在煙氣中極容易發生氧化，機械性能降低，在煙氣沖刷和反吹氣流的作用下，非常容易破損。有些布袋甚至在運輸、安裝過程中由于刮蹭就已經發生破損。而每個布袋除塵器或者電袋復合式除塵器中都有很多布袋，以電袋復合式除塵器為例，一臺135MW機組需要布袋數量約為3500條，一臺300MW機組需要布袋數量約為8500條，一臺600MW機組需要的布袋數量約為16000條。相同容量機組，采用布袋除塵器所需要的袋子則更多。一般電袋復合式除塵器技術協議中都規定布袋每年的破損比例低于3%，則平均到每天布袋的破損數量分別為：一臺135MW機組每3天破損1條袋子，一臺300MW機組每3天破損2條袋子，一臺600MW機組每1天破損1條袋子。一旦有一個布袋破損，則未經過濾除塵的煙氣就會直接通過除塵器，而且因為破損處煙氣流通阻力小，所以導致破損位置煙氣流量很大。若假定除塵器入口煙氣含塵濃度40g/m3，除塵器出口含塵濃度為40mg/m3，當有1‰的煙氣通過破損布袋經過除塵器，那么除塵器出口的煙氣含塵濃度就達到80mg/m3。所以一旦布袋有破損，那么布袋除塵器或者電袋復合式除塵器就無法保證出口煙氣含塵濃度達標，然而布袋的破損是必然的，所以布袋除塵器或者電袋復合式除塵器都無法穩定的滿足新的環保要求。

2.5 濕法脫硫

濕法脫硫中，煙氣經過脫硫吸收塔時從下往上流過，脫硫漿液從上往下噴淋，煙氣和脫硫漿液逆流接觸，煙氣中的煙塵被漿液滴吸附落入漿液池內，脫硫裝置出口煙氣含塵濃度降低，目前在電廠設計時都考慮濕法脫硫裝置具有50%的除塵效果。

然而，目前脫硫裝置一般設計時漿液含固量20%，脫硫裝置除霧器出口煙氣中液滴含量75mg/m3，則相當于煙氣中攜帶的石膏顆粒濃度為15mg/m3。這就意味著煙氣通過濕法脫硫裝置后，凈煙氣中至少有15mg/m3的顆粒物是濕法脫硫裝置增加的，而且這是無法避免的。在實際運行時由于漿液含固量超過20%或者由于吸收塔內煙氣流速偏高或者除霧器效果不好都會導致煙氣中攜帶液滴含量高于75 mg/m3，此時脫硫裝置出口煙氣中石膏顆粒物濃度將會達到20mg/m3甚至更高，這個濃度已經達到了GB13223-2011標準中重點地區的20mg/m3煙塵排放濃度限值，接近了GB13223-2011標準中一般地區的30mg/m3煙塵排放濃度限值。再考慮到脫硫裝置入口煙氣含塵濃度為40～60mg/Nm3,所以煙氣經過濕法脫硫后很難滿足新的環保標準要求。

3 采取的措施

根據以上分析可知，目前火力發電廠常用的除塵技術靜電除塵器、布袋除塵器、電袋復合式除塵器以及濕法脫硫裝置，由于種種原因很難滿足現在的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），急需采取新的措施。

由于對火電廠煙塵排放濃度限值都是在煙囪入口考核，考慮到現有除塵器改造工程的現場條件情況，建議現有工程改造中在煙囪入口脫硫裝置出口增加除塵設備以滿足新的環保要求。

通過對現有除塵器技術的研究，我們提出采用濕式靜電除塵器，該除塵器安裝在FGD裝置之后煙囪之前，煙氣經過前級除塵器及FGD裝置之后，煙氣含塵濃度都低于100mg/m3，煙氣溫度約為50℃，煙氣體積變小，而且煙氣進過前級的脫硫、除塵、脫硝處理后，煙氣成分相對穩定，很容易保證煙氣  終達標排放。

4 結論

隨著國家環保政策的日益趨緊，行業環保標準日益嚴格，火力發電行業現有的常規除塵技術已經很難滿足  新的環保標準。

針對常規火力發電廠，我們提出在石灰石-石膏濕法脫硫之后煙囪之前增加濕式靜電除塵器，以滿足煙塵達標排放的要求。