改良电袋复合式除尘器
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第二十五届“冯如杯”学生创意大赛改良电袋复合式除尘器——基于化学团聚与移动极板技术摘要随着我国经济的快速发展，环境污染尤其是“雾霾”问题，日益引发人们的关注，而PM2.5也从新型词汇逐渐成为热门词汇。
不久前，著名记者柴静推出纪录片《穹顶之下》，将这一问题再度推向舆论风口浪尖。
本文旨在在现有的实际基础上设计一种新型的电袋复合式除尘器，主要用于燃煤工厂废气处理，减少PM2.5的排放。
该除尘器首先利用化学团聚剂对烟气进行预处理，增大颗粒物粒径，为后期烟尘收集提供方便。
然后在除尘部分采用先电后袋复合的方式除尘。
电除尘部分采用移动极板技术，仅需设置一组移动极板电极，变传统的振动清灰为电刷清灰，作为一级除尘单元主要除去粗颗粒烟尘。
布袋除尘部分通过干式过滤收灰，以脉冲反吹清灰，作为二级除尘单元主要除去剩余微细颗粒。
关键词：PM2.5，除尘，化学团聚，移动极板技术，电袋复合AbstractWith the rapid development of economy in our country, environmental pollution problems, especially the haze across our country, is raising more and more attention from society. Meanwhile, the word PM2.5 is turned hot from new. Before long, the documentary Under the Sky from the famous journalist, Chai Jing, push this problem to the edge of the public opinion. This thesis is aimed at designing a new type of hybrid electrostatic bag-house system based on the current model. This machine will be used to treat the effluent, especially the PM2.5, of coal-fired plants. This machine will apply the chemical agglomerant to the smoke as pretreatment in order to increase the sizes of granule. It will provide convenience for filter. Then the electrostatic and bag-house will dedust one by one. The electrostatic section, as the first unit to remove the coarse particles, use MEEP which turn vibration dusting to brush dusting. The fabric section, as the second unit to remove the fine particles, uses filtration and pulse back blow degusting system.Keywords: PM2.5, dedusting, chemical agglomernt, MEEP, hybrid electrostatic bag-house system目录摘要 (i)Abstract ....................................................................................................................................... i i 目录 ........................................................................................................................................... i ii 图表目录 ................................................................................................................................... i v 一引言 (1)1.1 创意背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)二核心创意 (2)2.1 整体设计 (2)2.2预处理部分 (3)2.3 电除尘部分 (3)2.3.1 电除尘原理 (3)2.3.2 移动极板除尘过程 (3)2.4 袋除尘部分 (5)三可行性分析 (6)3.1 化学团聚技术的研究进展 (6)3.2 移动极板技术的应用现状 (7)3.3 脉冲反吹式布袋除尘技术的应用现状 (7)3.4 预计使用效果与技术经济分析 (8)3.4.1 国家新规与除尘现状 (8)3.4.2技术优势与预计使用效果 (8)3.4.3 技术经济分析 (9)3.5 产品细节 (9)3.5.1 技术参数问题 (9)3.5.2 化学团聚剂的配制 (9)3.5.3 静电除尘电源 (10)3.6 存在的问题与不足 (10)四应用前景 (10)4.1 应用场景 (10)4.2 市场需求 (10)五结论 (11)参考文献 (11)图表目录图1 复合除尘器简化示意图 (2)图2 细微烟尘化学团聚长大原理图 (3)图3 电除尘工作原理图 (4)图4 MEEP电刷清灰示意图 (5)图5 移动电极结构示意图 (5)图6 化学团聚剂添加前后燃煤细颗粒物的粒径分布及数浓度变化 (6)图7 电除尘器前添加化学团聚剂时细颗粒物质量浓度变化情况 (7)表1 布袋除尘器常用滤料技术参数 (8)一引言1.1 创意背景近年来以“雾霾”为代表的环境污染问题日益引发关注，细颗粒物PM2.5也逐渐为大家所熟知。
细颗粒物是指环境空气中空气动力学直径小于等于2.5微米的颗粒物，能较长时间悬浮于空气中，对空气质量和能见度等有重要的影响，对人体健康造成巨大威胁。
研究者通过对北京市PM2.5 进行源解析，发现北京市燃煤、二次硫酸盐和硝酸盐排放的PM2.5达到26%，而面对我国一次能源消耗中，煤炭占到消费总量的70％，约有75%的煤炭用于燃烧[1]这一国情，通过高效率的除尘器减少煤炭燃烧产生的细颗粒物无疑至关重要。
为此，笔者希望在目前使用的除尘器的基础上进行整合改良，运用声波团聚预处理和可移动极板静电除尘等技术，提出了新型的电袋复合式除尘器。
1.2 国内外研究现状目前，我国80%以上的大中型燃煤电站采用电除尘器去除颗粒物。
电除尘器的总除尘效率虽可达99%以上，但对细颗粒物的捕获率较低，以颗粒物数计仍有占飞灰总数90%以上的细颗粒物进入大气中[2]，且对煤种变化较敏感，除尘效率受粉尘比电阻影响大。
覆膜滤料的布袋和电袋除尘器对PM2.5总脱除效率可达99.9%，但是细小颗粒物的脱除效率却较低,不适合在高温、高湿环境下运行，滤料对耐腐蚀性等要求较高，需定期更换滤袋，且除尘效果易受吸收塔上部除雾器除雾能力及效果的限制。
美国的Palo Alto电力研究、北达科他大学能源与环境研究中心先后研究开发出不同的电袋组合方式，并在Big Brown 电站和Otter Tail电力公司大石燃煤发电厂进行试运行，该设备长期运行性能稳定，除尘效率能达到99.99%以上[3]。
我国的复合除尘器在上世纪90年代时仍基本处于空白，于21世纪开始进入研发使用阶段。
但化学团聚技术目前仍未得到推广使用，移动极板的静电除尘技术也未见运用于复合式除尘器中。
二核心创意2.1 整体设计面对细颗粒物对目前静电除尘和袋式除尘的挑战较大，捕集效率较低的现状，超细颗粒的团聚技术得到长足发展，笔者在对比研究了当下不同团聚技术的发展情况后，决定采用化学团聚解决细颗粒物捕集效率较低这一问题。
对于电袋复合式除尘的思路虽然早已提出，但将电场的收尘区和清灰区分离的移动极板技术运用于复合除尘的消息尚未见报道。
笔者认为经过预处理和移动极板除尘后可有效降低布袋除尘压力，进一步延长布袋使用周期，获得更好的除尘效果。
基于上述考虑，笔者设想的除尘器主要由以下部分构成：化学团聚预处理装置、移动极板的电除尘装置、脉冲反吹式袋除尘装置。
简化示意图如下图1所示图 1 复合除尘器简化示意图从锅炉中出来的含粉尘烟气首先进入SCR选择性催化反应器进行脱硝处理，以减少大气二次污染物前驱物NOx的排放。
随后烟气进入声波团聚预处理阶段，使得颗粒物凝并，粒径增大，便于后期荷电。
烟气进入移动极板静电除尘器，采用刷除清灰方式提高除尘效率。
最后粉尘含量相对较低的烟气进入布袋进行干式过滤，这里采用目前袋式除尘器中应用较广泛的脉冲反吹式布袋除尘，完成对烟气的进一步过滤。
完成过滤的烟气可根据需要进行脱硫处理，减少二次颗粒物前驱物SO3的排放。
完成所有处理的烟气可从烟囱排出。
2.2预处理部分预处理是指对烟气进行团聚处理以增大粒径。
在燃后区除尘设备前加入化学团聚促进剂，促进细颗粒物团聚凝并。
这样的处理程序相对独立，既不会影响锅炉内正常的生产,也不影响后面复合除尘设备的结构与操作参数。
这里选用的团聚剂溶液可以由果胶（pectin gum，PG）、黄原胶（xanthan gum，XTG）、海藻酸钠（sodium alginate，SA）等吸附效果较好的化学试剂配制。
用雾化喷嘴将团聚剂溶液喷入缓冲罐中与一定温度、一定颗粒浓度的烟气充分混合接触实现团聚。
喷入的高分子团聚剂雾滴表面具有较高粘附活性，吸附在微粒表面上的高分子长链可能同时吸附在另一个微粒的表面上,通过“架桥”方式将两个或更多的微粒连接在一起,形成团块状或长链状,起到了团聚细颗粒增大其粒径的作用。
随着高温烟气的作用，团聚促进剂溶液蒸发,细颗粒间的液桥力逐渐转化为固桥力,细颗粒团聚形成大的颗粒链或颗粒团，颗粒数浓度降低[4]。
过程可参见下图[5]图 2 细微烟尘化学团聚长大原理图2.3 电除尘部分2.3.1 电除尘原理电除尘的原理是通过静电力将荷电的颗粒物从气流中分离，达到净化目的。
电除尘部分放电极（即阴极）连接电源，收尘极（即阳极）接地。
极板间的高压电场产生电晕放电使空气电离，并使烟气中的粉尘颗粒荷电。
