浅析燃煤锅炉烟尘治理方法
【摘 要】我国燃煤占一次能源消耗总量的75%左右，大气污染主要来自煤烟型污染Ⅲ。落后的燃烧方式和低水平的污染控制措施是造成大气严重污染的主要原因，燃煤引发的烟尘污染有进一步蔓延的趋势，对锅炉烟尘进行全面治理势在必行。近年来，各级政府加大了对大中型燃煤锅炉烟尘的整治力度，但对一些小型燃煤锅炉，比如洗浴中心，小型宾馆，餐饮中心等使用锅炉的整治效果并不明显。本文主要从燃煤锅炉的除尘原理入手，对常见除尘方法的特点、效率进行分析，探寻小型燃煤锅炉经济、实用、高效的除尘方法。
【关键词】燃煤锅炉 特点 效率 除尘 经济
燃煤锅炉产生的烟尘主要是PM10以下的微小颗粒物，可以直接进入人的呼吸道，直接危害着人类的身体健康。其中PM2.5（粒径小于或等于2.5微米的颗粒物）是在燃烧过程产生的，作为我国现今主要燃料的煤的燃烧占据了相当部分。国家对PM2.5的控制相当重视，全国大中城市PM2.5监测基站相继建成并投入使用。因此，探讨经济实用的燃煤锅炉烟尘处理技术对改善大气环境质量，保障人类健康具有重要意义。
一、锅炉烟尘成分及产生原因
煤炭中可燃成分主要是化学元素碳，约占可燃成分的50―90%，不可燃成分主要是水和灰分，其含量因煤炭品质的不同存在差异。煤炭燃烧时产生烟尘和SO 等有害气体，烟尘主要由黑烟和飞灰组成。简言之，烟尘的主要来源是煤的燃烧，煤中的碳形成烟尘中的烟，灰分形成烟尘中的尘。它们的产生量与燃料成分、设备、燃烧状况有关。改进锅炉的燃烧方式、正确选择除尘设备是消除燃煤锅炉烟尘的主要措施，由于小型燃煤锅炉的燃烧方式一般比较确定，因此选择合适的除尘器对治理锅炉烟尘来说显得至关重要。
二、燃煤锅炉除尘器的种类和特点
常见的锅炉除尘设备有机械式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器和过滤式除尘器：
（一）机械式除尘器
机械式除尘器是利用重力、惯性力或离心力等机械力净化含尘气体的装置，重力沉降室除尘器、旋风除尘器均属于此类除尘器。
1、重力沉降室除尘器。工作原理：烟气从直径较小的烟道进入较大空间的沉降室时，气流速度降低，较大的烟尘颗粒凭借自身重力从烟气中自然沉降分离出来，达到去除烟尘的目的。特点：设备结构简单，维护方便，但空间占用大，且除尘效率低，只适合净化粒径不小于20微米的粉尘，除尘效率仅40%一70%，一般用作高效除尘器的预处理工序。
2、旋风除尘器。也叫离心除尘器，主要有单管旋风除尘器、多管旋风除尘器、旁路式旋风除尘器、扩散式旋风除尘器和水平旋风除尘器等，其工作原理：含尘烟气从烟道进口进人除尘器后，气流在除尘器内沿壁筒作旋转运动，烟尘颗粒在旋转产生的离心力作用下向筒壁移动并积聚在壁面上，由于重力作用下降到除尘器底部，从集灰斗排出，实现烟、气分离的目的。特点：旋风除尘设备投资少，结构简单，操作方便，常用于去除5―15微米以上的烟尘颗粒，除尘效率70―85%，但去除5微米以下的极细烟尘微粒效果一般。
（二）湿式除尘器
工作原理：利用水滴或水膜来洗涤含尘烟气，尘粒被吸附凝聚于水中，从烟气中分离出来，达到净化气体的目的。常见的湿式除尘器除尘效率如下：管式水膜75.6%，麻石水膜88.4%，旋风水膜83.3%，湿式文丘里水膜两级除尘96.8%，SW 型钢管水膜93%。特点：采用此法去除效率较高，还可去除烟气中一定量的二氧化硫。但除尘污水需要进行处理后外排，否则将造成二次污染。
（三）静电除尘器
静电除尘器是通过强电场使尘粒带电，在静电场的作用下分离、捕集粉尘的炯气净化装置。
工作原理：是通过高压使烟气中尘粒电离，在电场作用下，气流中粉尘荷电与气体分离。特点：和其他除尘设备比较，静电除尘设备不仅占地少，而且节约能源，除尘效率高达99%左右，常用于去除烟气中粒径0.01―50微米尘粒，且适应性广，在烟气温度高、压力大的情况下同样适用。
（四）过滤式除尘器
过滤式除尘器是利用过滤介质将尘粒从含尘气体中分离和捕集的除尘设备。袋式除尘器就是一种比较常见的过滤式除尘器，它利用滤料表面形成的粉尘初层和积尘层过滤粉尘，通过惯性碰撞效应、筛滤效应和扩散效应，实现去除粉尘目的。特点：袋式除尘器适于去除粒径在0.1-20urn的尘粒，对捕集细粒更为有效，除尘效率可达99%以上。排放烟尘浓度小于50mg]m3.甚至可达10mg/m～21。设备结构相对比较简单，维护操作方便。适用范围广，即可用于锅炉烟尘除尘，也可用于改善作业场所的空气质量。
三、各类除尘器的除尘效果分析
根据县环境监测站对全县165台小型燃煤锅炉的除尘器和废气监测统计，安装单管旋风除尘器的占2.3%，安装多管旋风除尘器的占58.8%，安装湿式除尘器的占37.5%，安装静电除尘器的仅1.4%。使用多管旋风除尘器和湿式除尘器占比最大，约占总数的96.3%。安装单管旋风除尘器锅炉烟尘排放浓度平均为325mg/m3，除尘效率为71.0%；多管旋风除尘器锅炉烟尘平均排放浓度为225mg/m ，除尘效率约82.4%；湿式除尘器烟尘排放浓度为105―186mg/m ，除尘效率为84.5―88.2%；静电除尘器排放烟尘浓度为62mg/m ，除尘效率达98.5%。
监测统计结果表明，静电除尘器的除尘效率最高，可达98.5%，且烟尘排放浓度较低；湿式除尘器除尘效果其次，除尘效率为86.2%；干式除尘器效果较差，除尘效率仅82.4%，其中单管旋风除尘器效果最差，除尘效率仅71%，且极易发生因操作不当或本身缺陷导致的烟尘超标排放现象。
通过分析可以看出，传统的重力沉降室除尘器基本已被淘汰，但旋风除尘中比较落后的单管旋风除尘其仍占据了相当比例，此法处理的烟尘排放浓度高，除尘效率远低于其他除尘方式，且容易因操作不当引发超标排放，此种除尘器应逐步予以淘汰。湿式除尘排放废水需要进行处理，否则容易造成二次污染。袋式除尘和静电除尘技术和设备已经比较成熟，烟尘排放浓度较低，适应性广，运行费用经济合理，适于在小型燃煤锅炉除尘领域进行推广。
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