燃煤电厂除尘器对微细粉尘捕集效率对比试验

王 勇，徐晓虎

（1.浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800；2.东北大学，沈阳 110004）

1 概述

目前，国内燃煤电厂的除尘器形式主要有电除尘器、袋式除尘器、电袋复合除尘器三类。随着民众环保意识和国家有关标准的提高，政府和民众对空气中细微颗粒物引起的污染越发关注。为了确定燃煤电厂各型除尘器对PM10及PM2.5细微粉尘的脱除效率，国内某环保公司联合北京能源投资（集团）有限公司对该公司正在运行的电除尘器、袋式除尘器及电袋复合除尘器这三种型式的除尘器进行了PM10及PM2.5级粉尘排放特性的对比研究。获得的试验数据对燃煤电站除尘设备选型及相关标准的制定具有重要的指导意义。

该试验的依据及相关仪器见表1；冲击器分级规格见表2。

表1 测试依据及相关仪器

表2 冲击器分级规格

DLPI（Dekati®Low Pressure Impactor）是由芬兰坦佩雷大学开发的一款先进的气溶胶粒子分布和浓度监测仪器（见图1）。采用经典的Anderson多级冲击式分级原理，由13个串级构成，可以检测中位径为30nm到10μm粒径范围的气溶胶粒子分布[1]。

图1 DLPI冲击器

2 测试方法

按照HJ/T 93-2003的要求，本次试验以承重法为准。测试流程见图2。

图2 测试流程图

（1）效率测试

测点分别设置在除尘器的进口和出口烟道并采取网格化布点方式，用自动烟尘/气测试仪进行测试，通过动态记录烟气流量、温度、静压、动压和当地大气压及取样重量等参数换算成烟尘浓度的方式，计算出除尘器的除尘效率。

（2）PM10、PM2.5浓度测试

测点设在除尘器出口，采用等速采样方法进行采样，通过串级低压冲击仪进行分级收尘，最后利用电子天平对所收集的各级粉尘进行称重，然后进行数据处理[2]。

3 测试结果

3.1 袋式除尘器

机组负荷200MW，燃煤为山西阳泉、内蒙古依泰混煤，煤粉细度（R90）22%，收到基灰分31.03%。袋式除尘器有4个入口及4个出口，出口烟道4m×1.5m，采样量0.8m3（标态，下同），烟气温度121℃。测试结果见表3，分级效率见表4。

从表3可以看出：袋式除尘器的除尘效率高达99.937%，属高效除尘器。出口排放浓度只有22mg/Nm3，满足现行的国家标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2012）。从表4可见，出口烟道排放的粉尘中PM10占绝大部分，其中部分属于危害极大的PM2.5。

表3 袋式除尘器测试结果

表4 袋式除尘器分级效率

3.2 电袋复合除尘器

机组负荷190MW，燃煤为山西阳泉、内蒙古依泰混煤，煤粉细度（R90）22%，收到基灰分27.93%。除尘器有2个入口、4个出口，出口烟道4m×1.5m，采样量0.8m3。烟气温度131℃。测试结果见表5，分级效率见表6。

表5 电袋复合除尘器测试结果

表6 电袋复合除尘器分级效率

从表5可以看出：电袋复合除尘器的除尘效率高达99.948%，属高效除尘器。出口排放浓度17.2mg/Nm3，同样满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2012），从表6可见，出口排放的粉尘中同样是PM10占绝大部分，部分属于危害极大的PM2.5。

3.3 电除尘器

机组负荷600MW，燃煤为准格尔长焰低硫烟煤，煤粉细度（R90）11.84%，收到基灰分23.15%。除尘器有4个入口，4个出口，出口烟道4.2m×4.2m，采样量0.8m3。测试结果见表7，分级效率见表8。

表7 电除尘器测试结果

表8 电除尘器分级效率

从表7可以看出：电除尘器的除尘效率高达99.722%，也属高效除尘器。但出口排放浓度达75mg/Nm3，远高于《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2012）30mg/Nm3的要求。从表8可见，出口排放的粉尘中PM10及PM2.5所占的比重较袋式除尘器和电袋复合除尘器低，这说明电除尘器对微细粉尘的捕集效率要低很多。

4 数据分析及讨论

电袋复合除尘器、袋式除尘器、电除尘器三种类型除尘器排放浓度对比情况见表9。

表9 三种类型除尘器排放浓度对比

从表9可以看出，这三种类型除尘器无论出口排放总质量浓度还是PM10和PM2.5级的质量浓度，按照从低到高的顺序均是电袋复合除尘器、袋式除尘器和电除尘器。其中，电袋复合除尘器和袋式除尘器的出口排放浓度满足我国现行的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2012）中低于30mg/Nm3的要求，但电除尘器的出口排放浓度达75.0mg/Nm3，远超现行的标准。该数据表明电除尘在现在苛刻的环保标准要求下面临新的挑战。

从测试结果（表10）可以看出，除尘效率按照由高到低的次序依次为电袋复合除尘器、袋式除尘器及电除尘器。这三种除尘器均属高效除尘器。电袋复合除尘器、袋式除尘器在过滤微细粉尘方面较电除尘器更优。

表10 三种类型除尘器效率对比 （单位：%）

5 结论

（1）电除尘器、电袋复合除尘器和袋式除尘器均属高效除尘器，但电除尘器的效率低于电袋除尘器和袋式除尘器。

（2）电袋复合除尘器和袋式除尘器的出口排放均小于30mg/Nm3，可满足国家现行的火电厂大气污染物排放标准要求。但电除尘器的出口排放浓度达75.0mg/Nm3，不能满足该标准的要求，电除尘器面临新的挑战。

（3）电袋复合除尘器和袋式除尘器对PM10级粉尘的捕集效率均在90%以上，但电除尘器对PM10级粉尘的捕集效率只有44%。电袋复合除尘器和袋式除尘器PM2.5级粉尘的捕集效率也高于电除尘器。

（4）电除尘器是有近百年运行史的高效除尘器。尽管目前在应对新标准上面临着一些困难，但最近几年电除尘器在一些诸如烟气调质、移动极板清灰、烟道凝聚器、湿式除尘等方面也取得了显著的进步。相信随着这些技术的成熟，电除尘器应能满足现行的环保标准要求。

[1] MARJAMAKI M,KESKENIN J,CHEN D R,et al.Performance evaluation of the electrical low-pressure impactor(ELPI)[J].Journal of Aerosol Science,2000,31(2):249-261.

[2] J. Zhu, Q. Zhao, Y. Yao, etc, “Effects of high-voltage power sources on fine particle collection efficiency with an industrial electrostatic precipitator”, Journal of Electrostatics 70 (2012) 285-291.