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李瑰萍
摘要：分析了生物質鍋爐燃燒后煙塵的特性，總結應用濕式靜電除塵器治理生物質鍋爐煙氣的經驗，通過合理設計濕式靜電除塵器各系統，保證靜電除塵器運行穩定、可靠，使人造板生物質鍋爐廢氣達標排放。
1概述
隨著困家環保要求逐漸趨嚴，目前小型燃煤工業鍋爐逐步要求改為燃用木屑、谷殼、生物質顆粒等生物質燃料，在氣源充裕的地區國家目前要求煤改氣。針對生物質燃料鍋爐因含氧量高，按現行排放標準，還不能達標的狀況，相關部門正在制定相關生物質燃料鍋爐的排放標準。目前生物質鍋爐排出的廢氣工廠業主普遍采用水膜除塵器進行凈化。隨著經濟社會的發展，環保排放要求的不斷提高，水膜除塵、旋風除塵等已無法滿足目家新的環保排放要求，需采取新的環保治理設施。由于生物質鍋爐采用布袋除塵器經常會出現燒袋事故，已經被逐步淘汰。采用濕式靜電除塵器凈化生物質鍋爐煙氣，燃燒產生的灰渣回收后用作肥料，可實現良好的經濟效益和環境效益。
某人造板廠生物質鍋爐規格為10t/h，燃料為膠合板生產產生的木屑等邊角料，鍋爐廢氣選用濕式靜電除塵器進行凈化，通過對靜電除塵器各系統進行合理設計，除塵器投運后，經一段時間的試運行與調整，設備正常運轉，使用效果良好。
2生物質燃料成分及灰份分析
生物質燃料是由可燃質、無機物以及水分組成，主要含有碳(C)、氫(H)、氧(O)及少量的氮(N)、硫(S)等元素，并且含有灰分以及水分。
木屑生物質各種成分如下：碳含碳量相對較少(約為40％～45％)，尤其固定碳的含量低，易于燃燒；含氫量多(約為8％～10％)，揮發分高(約為75％)；含硫量少于0.02％，燃燒時不必設置煙氣脫硫裝置，降低了成本，又有利于環境的保護；含氮量少于0.15％，NOx排放完全達標；灰分極低，只有1％左右。木屑燃燒后灰分分析見表1。
3生物質鍋爐煙氣除塵方式的選擇
生物質鍋爐燃燒的粉塵粒徑小，質量輕，采用旋風除塵器收塵效率非常低。有些生物質鍋爐燃燒不完全，煙塵都為質量輕的憎水性炭灰顆粒物，常用的水膜除塵器無法完全洗滌下來，由于這些未完全燃燒的粉塵比電阻比較低，采用干式電除塵效果不理想，粉塵容易二次逃逸，電場內部還容易火花引燃。
生物質鍋爐采用布袋除塵器進行除塵，由于受操作人員運行操作水平的限制，布袋除塵器容易出現高溫燒袋，濾袋損壞率高，換袋頻繁，造成運行成本非常高。另外由于很多生物質鍋爐含氧量達15％左右，布袋容易氧化，壽命短，粉塵的折算濃度很難達到環保要求。
由于生物質鍋爐采用水膜除塵和布袋除塵都無法徹底解決粉塵的環保排放要求，采用濕式靜電除塵器具有不受粉塵比電阻影響、沒有二次揚塵、極板上無粉塵堆積，可以有效捕集PM2.5粉塵等優點，對PM10以下粉塵捕集率高達90％，其中PM2.5粉塵捕集率達到30％[2-3]，因此采用濕式靜電除塵器進行除塵可以解決傳統除塵的問題并適應日益嚴格的環保排放標準。
4生物質鍋爐燃燒工藝流程圖
圖1為該生物質鍋爐煙氣處理工藝流程圖，在傳統的水膜除塵下游增設濕式靜電除塵器，并增設灰渣沉淀池用于處理設備產生的廢水。
5濕式靜電除塵系統設備配置及選型設計
5.1濕式靜電除塵器設計參數
根據項目情況，結合以往設計經驗，本項目濕式靜電除塵器采用設計參數見表2。
5.2殼體材料的選型設計
根據濕式靜電除塵器的特點及粉塵的特性，殼體選用304材料，保證外殼長期不腐蝕。
5.3電暈極及收塵極的選擇
電場是濕式靜電除塵器的核心部件，決定了收塵效果和除塵效率。正確選擇收塵極和電暈極是用好濕式靜電除塵器的關鍵。由于濕電前面采用水膜除塵，并且有噴淋裝置，煙氣濕度大，極板采用材質為304材料。陰極線放電性能直接影響濕式靜電除塵器的使用效果，傳統濕式靜電除塵器大部分采用魚骨型針刺線，此種電暈線由于只有針尖放電，起暈電壓比較低，放電性能比較弱。本項目采用優越的304不銹鋼大三角芒刺線，此種電暈線由于針尖及兩端棱角都能放電，具有起暈電壓低，放電性能強的特點。
5.4噴淋方式的確定
噴淋效果的好壞，直接決定了濕式靜電除塵器能否長期穩定、高效運行。根據粉塵特性，極板采用性能優良的霧化噴嘴，保證水膜的均勻連續性。
5.5控制系統
靜電除塵器控制系統分為兩個部分：1)低壓控制系統：噴淋系統、絕緣子加熱系統；2)高壓控制系統。系統配置及主要功能介紹如下：
5.5.1低壓控制系統 低壓控制系統(見圖2)采用西門子s7-200，該控制系統具備優越的程序控制功能。噴淋間隔、周期、溫度控制等參數均可在線適時調整。并可以向系統DCS傳送濕式靜電除塵器噴淋水泵工作傳送狀態、絕緣子電加熱、熱風吹掃風機運行等實時額運行參數，并可以通過DCS下傳各種參數的設定指令。
5.5.2高壓控制系統 高壓控制系統(見圖3)采用Intel公司高性能的CHMOS16位單片機—80c196KC為主控芯片。集成了A/D、高速I/O、串行通訊口、計數器/定時等接口電路，PSD為PSD4235G2，集成了ROM、RAM、I/O口、可編程邏輯器件，功能強大，指令效率高，速度快。HVCl6控制器顯示采用漢字液晶顯示，參數、狀態漢字提示，簡明易懂，輸入采用數字鍵編輯，同時提供數字旋鈕，設備的操作使用非常方便。所有參數保存在EEPROM，控制系統掉電時數據不丟失。
主要控制功能：利用80C196KC的多路A/D及擴展電路，擴展為15路A/D，對一次電壓、電流，二次電壓、電流進行采樣。特別是對二次電壓、電流瞬時值進行連續采樣，為實現檢測電壓峰值、谷值，檢測存貯波形，軟件檢測火花提供了保汪。供電有全波供電、半波間歇供電兩大模式。
6使用效果
該系統于2017年10月竣T并投人運行，經過一段時間的運行與調試，除塵器各系統運行穩定正常，使用良好，粉塵達標排放。
7結語
從檢測數據看，煙氣粉塵排放小于30mg/m3，表明濕式靜電除塵器在生物質鍋爐煙氣粉塵治理上的應用是可行的。
高低壓控制系統自動化程度高，顯示屏上可以直觀地顯示濕式靜電除塵設備的所有運行情況，各種參數設置、修改方便，系統維護簡單。
參考文獻
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[2]林國鑫，陳小利，鄭巖峰.等.濕式電除塵器——應對PM2.5超低排放新武器[c].第15屆中國電除塵學術會議，蚌埠，2013.
[3]施英喬，丁來保，盤愛享，等.生物質能產業與林產化工[J].林產工業，2016.43(1)：3-8. |
