摘要：袋式除尘器和电袋复合除尘器的粉尘排放来自于三个方面：透过滤料的粉尘，透过滤袋缝线处的粉尘和透过除尘器本体上走漏点的粉尘。通常大家多重视滤料的捕集功率，而对别的2类粉尘走漏源的研究较少，尤其是对滤袋缝线的粉尘走漏影响简直没有研究。这篇文章经过很多的实验室实验数据和数值模仿计算，剖析了这三种走漏源对除尘器粉尘排放的影响程度，在此基础上，提出了粉尘要到达“超低排放”时应当采取的首要技术措施。
1前言
跟着中国国民经济的迅速发展，大气环境污染疑问日益严重，大中城市的雾霾、酸雨等灾害性气候频发，严重影响了大家的身心健康和正常生活。燃煤电厂作为大气污染物排放的首要污染源之一，一向都是大家重视的焦点。如今，燃煤电厂大气污染物的“超低排放”已成热点话题。
袋式与电袋复合除尘器的核心部件是滤料，在排放请求日益严格的今日，滤料的过滤功率遭到大家极大的重视。但除尘器的终究排放浓度不仅仅取决于滤料自身的过滤功率，经过缝制后滤袋的过滤功率以及除尘器本体是不是存在走漏等要素，都将对除尘器的终究粉尘排放产生极大的影响。这篇文章将经过很多滤料的实验室实验成果，以及CFD数值模仿计算，对影响除尘器粉尘排放诸因子进行了初略的定量剖析，以期对袋式/电袋复合除尘器如何到达“超低排放”起到必定的指导效果。
2影响除尘器粉尘排放的要素
2.1滤料的过滤功能
2.1.1滤料的过滤功能及实验室测验成果
滤料的过滤机制包含筛分、惯性碰撞、阻拦、分散和静电招引等效果。筛分效果是滤料的首要滤尘机制之一。
滤料依据其构造不同，首要可分为机织布、无纺布和覆膜滤料三类。对机织布而言，开始过滤后，因为黏附力的效果，在经、纬线的网孔之间产生了粉尘架桥景象，并很快在滤料外表构成一次粉尘层。因为粉尘粒径通常都比纤维直径小，所以其筛分效果也更激烈，除尘功率也可明显提高。
与机织布相比，针刺毡滤料具有更细微、散布均匀且有必定纵深的孔隙构造，粉尘更不易穿过滤料，也更易在滤料外表构成一次粉尘层，所以能够获得非常好的除尘功率。
覆膜滤料是在机织布或针刺毡外表覆盖具有很多微小孔隙的薄膜而成的滤料。薄膜孔径小到简直可使一切粉尘都阻留在滤料外表，即直接靠滤料的效果捕集粉尘。既不依靠粉尘层的效果，又不让颗粒进入滤料深层，在获得更高除尘功率的一起，也使清灰变得容易，然后坚持较低的压力丢失。
滤料动态过滤功能测验仪是中国国家规范GB/T 6719-2009及国际规范ISO 11057-2011、德国规范VDI/DIN 3926以及日、美有关规范均推荐用以测验滤料过滤功能的实验设备。该测验仪能够经过重复的过滤—清灰过程来模仿现场条件下的除尘技术，然后获得滤料的过滤功能。
测试仪结构如图1所示。
测试仪结构
图1滤料动态过滤性能测试仪
测验仪由发尘、清灰、自控和记载四有些构成。由发尘器定量供应的粉尘经压缩空气进行涣散、混合后构成均匀、安稳的含尘气流;含尘气流经过滤料时，气流中的绝大有些粉尘被截留于滤料外表，气体得到过滤，而滤料的阻力由于粉尘的堆积而不断添加;当滤料的阻力添加到某一设定值后，控制体系主动发动脉冲喷吹程序，经过脉冲喷吹阀喷吹压缩空气铲除滤料上堆积的粉尘，使得滤料的阻力当即下降，随之又主动进行下一循环的过滤—清灰进程。
滤料功能测验需顺次经过初始期间、老化期间、安稳化期间和老化后期间这么4个期间。全部测验进程中，滤料两边的阻力由体系主动记载，透过滤料的微量粉尘为采样器中的滤膜所捕获，经过称量滤膜的分量和体系记载的过滤时刻，得到滤料的排放浓度和除尘功率。
浙江菲达利用该测验仪，按VDI 3926规范，近年对国内首要滤料厂家的百余个滤料进行了过滤功能测验，把握了很多的数据。表1给出了滤料功能测验的实验基本条件，表2给出了100个实验滤料在初始期间及老化后期间的粉尘排放计算成果。
从表2可见，在试验条件下，滤料本身的粉尘排放浓度是极低的。初始阶段(洁净滤料，30个清灰周期)的平均排放浓度绝大部分滤料不到1.5mg/m3，老化试验结束后，所有滤料的平均浓度不到0.5mg/m3，远低于现场运行的袋式除尘器或电袋复合除尘器的排放浓度。
现场工况条件千差万别，影响粉尘排放的主要因子如粉尘特性、运行条件(过滤速度、清灰频率)等也与实验室存在较大差异，要定量对这些因子的影响进行评价比较困难，但可依据一些试验结果对其进行定性评判，以期对控制粉尘排放起到指导性的作用。
2.1.2粉尘粒径的影响
粉尘粒径大小，直接影响滤料的过滤效率。图2给出了某种滤料在不同状态下的分级过滤效率。由于除覆膜滤料外，一般滤料主要依靠表面粉尘层的过滤作用，所以随着粉尘层在滤料表面堆积状态的变化，滤料的过滤效率也有所不同，清洁滤料的除尘效率最低，粉尘层堆积后最高，清灰后有所下降。另外，对于粒径为0.2~0.4μm左右的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，这是因为这一粒径范围的粉尘正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。但无论是对于洁净滤料，还是存在粉饼层的滤料，总的趋势是相同的，就是滤料对大粒径的粉尘有更好的过滤效率，粒径大于0.5μm时，此趋向非常明显。
1—积尘后的滤料;2—振打后的滤料;3—清洁滤料
图2滤料在不同状况下的分级效率[1]
本文测试采用的标准粉尘中位径是4.5μm，而电厂燃煤锅炉飞灰的中位径要远大于这一数值，一般可达到数十μm。也就是说，在其他条件相同的情况下，实验室的试验条件更易造成粉尘的泄漏。
2.1.3过滤速度的影响
过滤速度是袋式除尘器/电袋复合除尘器设计中一个极其重要的参数，过滤速度对设备的阻力影响极大，同时也对设备的排放浓度有一定的影响。在机织布条件下，较小的过滤速度有助于建立粉尘层，从而明显提高除尘效率(图3)。
图3过滤速度与穿透率的关系[2]
当使用针刺毡或覆膜滤料时，过滤速度对除尘效率的影响虽不如机织布那么明显，但随着过滤速度的增加，粉尘更易穿透滤料，同时清灰频率也将增加，而后者也是导致粉尘排放增加的一个因素。也就是说，不管采用何种滤料，过滤速度的增加都会造成粉尘排放的增加。
实验室试验时，标准规定的过滤速度是2m/min，要远大于现场一般的1m/min~1.2m/min。从这一点看，在其他条件相同的情况下，也是实验室的试验条件更易造成粉尘泄漏。
2.1.4清灰周期的影响
一般滤料主要依赖于表面的粉饼层来起到过滤作用，但因每次清灰都会破坏表面的粉饼层，所以对一般滤料而言，清灰后粉尘的泄漏量是最大的，然后随着过滤时间的增加，粉饼层得到修复，粉尘泄漏量迅速减小。
图4粉尘量泄漏量的时间变化关系
图4表示了在进行滤料动态过滤性能测试时，用粒子计数仪测到的穿透滤料的颗粒物数量与过滤过程的相关性。从图中可见，在整个过滤过程中，粉尘的泄漏主要发生在清灰后一段不长的时间内。在一个清灰周期中，大部分时间内透过滤料的颗粒物几乎为0。换言之，在其他条件相同的情况下，更多的清灰次数，或者说是更短的清灰周期，意味着更高的粉尘排放浓度。如表3所示的A厂滤料，在其他试验条件完全相同的情况下，若将清灰设定阻力从1000Pa提高到1800Pa，清灰周期会随之从206s延长到514s，粉尘排放则从0.081mg/m3降至0.027mg/m3。
大量实验室试验表明，在标准的试验条件下，大部分滤料的清灰周期只有2~3分钟，而现场袋式除尘器由于过滤速度较低，清灰周期一般都有数十分钟，电袋复合除尘器甚至更长，实验室试验的清灰周期要大大短于现场的清灰周期。也就是说就清灰周期的角度来说，也是实验室试验条件会更易造成粉尘泄漏。
总述以上试验结果，可以得到如下结论：尽管现场除尘器的运行条件与实验室试验条件存在差异，但因实验室的试验条件更有利于粉尘泄漏，所以可以认为由于滤料原因造成的粉尘泄漏，现场的实际排放量不会高于实验室的试验结果。
2.1.5粉尘浓度的影响
在广为应用的各种工业除尘器中，一般来说，随着除尘器入口粉尘浓度的增加，除尘器出口浓度也随之增加。如电除尘器、旋风除尘器就是这样的“恒定效率”除尘器。而像袋式除尘器或电袋复合除尘器是用滤料保证最终排放浓度的，一般认为是“恒定排放浓度”除尘器，即除尘器的排放浓度与除尘器的入口粉尘浓度无关或关系不大。为确定粉尘浓度对滤料排放浓度的影响，本文在其他条件完全相同的情况下，用粒子计数仪测试了不同粉尘浓度条件下滤料的粉尘泄漏量。
图5给出了穿过滤料的粉尘泄漏量与时间的变化关系。由图可见，当粉尘浓度从2.5mg/m3增加到7.5mg/m3后，清灰周期明显缩短，粉尘泄漏的峰值有所增加。图6给出的是对应于图5的6个清灰周期，每个清灰周期中累计的粉尘排放量。由图6可见，尽管粉尘浓度增加到原先的3倍，粉尘泄漏的峰值也有所增加，但1个清灰周期中，粉尘的累计泄漏量并没有增加。这可理解为由于粉尘浓度的增加，由于清灰造成的一次粉尘层的破坏可以更快地得到修复，而一旦修复完成后，粉尘的泄漏量几乎降至为0，因而，就一个清灰周期来说，粉尘的泄漏量不会增加。
图5不同浓度下粉尘泄漏量的时间变化关系
图6 1个清灰周期中累计的粉尘排放量
2.3除尘器壳体漏焊的影响
影响除尘器的粉尘排放，除了从滤料本身透过的粉尘，从滤袋缝线处透过的粉尘，还包括除尘器内部一些应该密封但未密封处的泄漏。
假设除尘器花板处有一漏焊，其长度为1m，宽度为3mm，花板上下的压差为1000Pa，根据CFD数值模拟计算可知，漏焊处的气流速度可达35m/s。对于一台入口浓度为20g/m3，烟气量为2,000,000m3/h的袋式除尘器来说，这样一处漏焊贡献的粉尘量可使除尘器的粉尘排放浓度增加约3.8mg/m3。如该除尘器的某条滤袋上有1个直径100mm的破洞，则其粉尘排放将因此破洞增加约10mg/m3，如折算到标况条件下，约可增加15mg/Nm3。
从上述粗略的计算可知，除尘器本体部分的泄漏可对粉尘排放造成极大的影响，除尘器厂家必须严把安装质量关，更需防止破袋现象的发生。
3结论
综合以上研究结果，可得出如下结论：
1)针刺毡滤料具有很高的除尘效率，在实验室条件下，大部分滤料经过老化后粉尘排放浓度小于0.5mg/m3，只有极个别滤料其粉尘排放浓度大于1mg/m3。
2)滤袋的缝制质量对粉尘排放有明显的影响，缝制差的滤袋透过缝线处的粉尘泄漏远大于滤料本身产生的泄漏。采用涂胶封缝方式对防止泄漏有较好的效果，但涂胶质量同样对防泄漏效果有很大的影响，涂胶的耐久性也是值得关注的问题。
3)除尘器内部的泄漏可对粉尘排放产生显著的影响。一条不大的缝隙，就可使除尘器的粉尘排放增加数mg/m3。
4)相对于滤料本身产生的粉尘泄漏量，滤袋缝线处与除尘器内部泄漏处的粉尘可能会大得多。要保证袋式除尘器或电袋复合除尘器的粉尘排放达到燃煤电厂“超低排放”要求，保证滤袋的缝制质量与除尘器本体的安装质量是极其重要的。
关键词：排放粉尘监测