對于燃煤工業(yè)鍋爐煙氣除塵問題,除采用改進爐體結(jié)構(gòu)和燃燒技術(shù)、提高集中供熱的比例等技術(shù)措施外,要使煙氣中含塵濃度大幅度下降,主要是依靠高效、可靠、經(jīng)濟、合理的除塵技術(shù)措施。
1、國家關(guān)于燃煤工業(yè)鍋爐煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)
國家環(huán)境保護法規(guī)對燃煤工業(yè)鍋爐煙塵排放量控制日趨嚴(yán)格,見表1。以一類地區(qū)為例說明,1979年試行的“三廢排放試行標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定煙塵排放濃度為200mg/m3,折合標(biāo)準(zhǔn)工況濃度約340mg/m3(N),其中未明確地區(qū)分類;1983年執(zhí)行的燃煤工業(yè)鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3841-83)中為200mg/m3(N),排放濃度值降低幅度近40%。現(xiàn)在執(zhí)行的1991年的燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-91)中重新規(guī)定為100mg/m3(N),比1983年標(biāo)準(zhǔn)又要求降低排放濃度50%。同時,對燃煤工業(yè)鍋爐原始排塵濃度也做了規(guī)定,要求降低鍋爐自身的煙塵排放量。1991年的工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-91)的要求值又比機械委1988年制定的《工業(yè)鍋爐原始排塵濃度標(biāo)準(zhǔn)》(JB98006-88)更趨嚴(yán)格,表2中列出了部分對比數(shù)據(jù)。
表1 工業(yè)鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn),mg/m3(N) | |||
國家標(biāo)準(zhǔn) |
79年標(biāo)準(zhǔn) |
83年標(biāo)準(zhǔn) |
91年標(biāo)準(zhǔn) |
一類地區(qū) |
200 |
200 |
100 |
二類地區(qū) |
200 |
400 |
250 |
三類地區(qū) |
200 |
600 |
350 |
表2 燃煤工業(yè)鍋爐原始排放濃度,mg/m3(N) | ||||
鍋爐燃燒方式 |
1988年機械委標(biāo)準(zhǔn) |
1991年國家標(biāo)準(zhǔn) | ||
Ay>25% |
Ay≤25% |
Ay>25% |
Ay≤25% | |
鏈條爐 |
3000 |
2800 |
2000 |
1800 |
拋煤機爐 |
12000 |
10000 |
55000 |
55000 |
沸騰爐 |
50000 |
15000 |
實測鍋爐負(fù)荷100%時,不同燃燒方式工業(yè)鍋爐的排塵濃度、排塵量和煙塵粒度分布見表3、表4。
表3 不同燃燒方式工業(yè)鍋爐的排放濃度,mg/m3(N) | ||
鍋爐燃燒方式 |
平均排塵濃度mg/m3(N) |
最高排塵濃度mg/m3(N) |
鏈條爐 |
2620 |
6290 |
拋煤機爐 |
9440 |
11594 |
煤粉爐 |
16760 |
17393 |
沸騰爐 |
59240 |
75162 |
鍋爐燃燒方式 | 排塵量kg/t 煤 | 煙塵粒度分布(%) | ||||
<15um | 15~30um | 30~47um | 47~75um | >75um | ||
鏈條爐 | 27 | 13.51 | 12.87 | 12.05 | 10.38 | 50.74 |
拋煤機爐 | 108 | 6.27 | 9.06 | 9.93 | 13.72 | 61.02 |
煤粉爐 | 161 | 31.09 | 17.14 | 14.94 | 23.43 | 13.19 |
沸騰爐 | 510 | 22.10 | 15.34 | 14.84 | 14.52 | 33.18 |
燃煤工業(yè)鍋爐除塵設(shè)備主要種類有:旋風(fēng)除塵器(單筒、多筒組合、多管組合);濕式除塵器(麻石水膜、文丘里);靜電除塵器;布袋除塵器。
旋風(fēng)除塵器應(yīng)用已有一百多年的歷史,國外研究偏重于生產(chǎn)過程中的物料回收和解決生產(chǎn)工藝中必需的氣固兩相分離。我國旋風(fēng)除塵技術(shù)發(fā)展與國外有所不同,它與環(huán)境保護得到重視密切相關(guān),更偏重于除塵效率的研究。
70年代開始,國內(nèi)許多科研部門對旋風(fēng)除塵器進行了專項技術(shù)研究,研制開發(fā)出多種旋風(fēng)除塵設(shè)備,80年代初由國家機械委、國家環(huán)保局提出燃煤工業(yè)鍋爐煙氣除塵配套用旋風(fēng)除塵器推薦產(chǎn)品型號。
推薦的旋風(fēng)除塵器除塵效率在90%左右,對大噸位燃煤工業(yè)鍋爐煙氣除塵設(shè)備可選品種少。80年代后期,層燃型工業(yè)鍋爐旋風(fēng)除塵器專題被列入“七五”國家環(huán)保重點科技攻關(guān)項目,經(jīng)過研究提出的旋風(fēng)除塵器除塵效率達(dá)到了93%~95%。但是,對照工業(yè)鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(見表1)和要求的工業(yè)鍋爐原始排塵濃度(見表2)來看,采用離心力單一除塵機理設(shè)計的旋風(fēng)除塵器難以滿足要求,需要進一步提高技術(shù)指標(biāo)。
濕式除塵器(如文丘里麻石水膜除塵器)除塵效率比較高,除塵同時還具有一定的脫硫作用,在工業(yè)鍋爐煙氣除塵中用得也比較多。這種除塵方式對運行管理要求比較高,還存在耗水、廢水處理等問題需要解決。從工業(yè)鍋爐煙氣除塵和脫硫同時得到凈化來講,比較經(jīng)濟的做法宜采用濕法凈化技術(shù)。
電除塵器、布袋除塵器除塵效率高,但應(yīng)用受到資金、空間位置、工藝匹配、運行管理方法等條件限制,尤其是在工業(yè)鍋爐除塵器改造中用得比較少。但是,如果國家對燃煤工業(yè)鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)再提高,這些除塵器的用量將會顯著增加。
4、復(fù)合多管除塵器狀況
根據(jù)國家煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合燃煤工業(yè)鍋爐的特點,以及國內(nèi)對經(jīng)濟高效除塵設(shè)備的需要,在旋風(fēng)除塵器研究的基礎(chǔ)上提出了煙塵粗細(xì)顆粒分開除塵的復(fù)臺多管旋風(fēng)除塵器。
該除塵器與常規(guī)多管旋風(fēng)除塵器不同點在于,除塵器進氣空間不令能給旋風(fēng)子配氣,還可以利用重力沉降和旋風(fēng)子殼體慣性碰撞作用,去除煙氣中較粗的顆粒。通過分析和實驗,它對50um以上煙塵具有比較明顯的除塵效果。
該除塵器中采用了新型高效旋風(fēng)子。這種旋風(fēng)子是在流場測定研究、旋風(fēng)除塵器內(nèi)空間分離能力理論分析、旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗基礎(chǔ)上提出。采用進口通道、筒體、長錐體三段分離技術(shù),改進旋風(fēng)除塵器進口含塵煙氣中顆粒濃度分布和除塵器內(nèi)氣流的軸對稱性,達(dá)到了提高除塵效率、降低除塵器阻力的目的。