美国两种电袋混合式除尘器技术的介绍与分析

1国内电袋混合除尘器的现状

目前国内几乎所有电袋混合改造项目的改造方式是保留(或改造)原电除尘器的第一电场作为预除尘单元，而将后几个电场改造成长袋脉冲喷吹式袋除尘器作为稳定除尘单元，以此达到降低排放、延长后部箱室滤袋寿命的目的。此种技术方案源自EPRI(美国电力研究协会)在20世纪80年代末期提出的COHPAC方案，即紧缩混合型除尘器方案。它的基本思路就是在原有的电除尘器下游再增加一台袋除尘器，用以捕获电除尘器未能除去的细微粉尘，以达到进一步减少排放的目的。可以看出，与国内目前采用的以袋除尘器为主的除尘方式相比，COHPAC方案是一种以电除尘器除尘为主，以袋除尘器除尘为辅的电袋混合除尘方式。虽然他们的侧重点不同，但是他们的思路是相同的。

这种改造方式是可行的，但是可否实施却需要一个先决条件，那就是原电除尘器的体积足够大，可以在满足其风量要求的情况下，同时容纳电除尘器和袋除尘器这两个单元。它的这个先决条件致使国内很多水泥企业因为其电除尘器体积不够大而只能选择将电除尘器改造为纯袋除尘器。

本文主要介绍美国两种电袋混合除尘器技术：Apitron和DOE，及在Apitron基础上进化而来的MAX-9。这两种技术国内不常见，但在国外已有应用，都可用于空间不大的电除尘器改造，希望能给业界同行起到开阔思路和抛砖引玉的作用。

2美国两种电袋混合除尘器技术

2.1Apitron形式

Apitron电袋混合除尘器技术由SRI(美国南方研究所)于1970年研发成功，并在同年由美国精密工业公司制造出原型。第一代的Apitron电袋混合除尘器，使用的是预荷电脉冲喷吹清灰法，具体结构是在装好滤袋的袋笼中间沿其轴向放置一根电晕线，与接地的袋笼组成阴极和阳极，该方向进入滤袋的粉尘首先被接地的阳极(袋笼)所捕集，剩余的粉尘由滤袋过滤。但是由于这种结构在高压电晕放电时极易损害到滤袋，终被放弃。这是迄今已知最早的电袋混合结构。

第二代的Apitron电袋混合除尘器技术在第一代的基础上改进而来。它的构成方式是将电晕线和积尘装置(一般由钢板和圆管构成)组成的电除尘单元串联在滤袋的下端，并与滤袋下口相连。需要注意的是，这里滤袋的安装方式不同于传统的脉冲喷吹袋除尘器中滤袋开口向上的方式，而是将滤袋开口向下安装，即花板位于滤袋下端(类似于早期在国内窑头、窑尾广泛使用的反吹风式大布袋除尘器的滤袋和花板结构)，并直接与电除尘单元相连接。这里的滤袋是内滤式而不是通常所见的外滤式。相应的，喷吹机构也移至下端的袋口处。含尘气体从灰斗进入除尘器后向上流动，先经过电除尘单元，部分粉尘会在静电场作用下附着在圆管电极上，余下的粉尘继续向上进入滤袋内部过滤，过滤后的干净气体从滤袋外表面透出，最终排放掉。清灰时，脉冲阀的一次喷吹气流由圆管电极上方射出，清除附着在滤袋内侧的粉尘，而由一次喷吹气流带动的除尘器内部气体形成的二次气流以及一次气流的反流又可清除电晕线和积尘装置上附着的粉尘，以达到清灰的目的。

第二代的Apitron电袋混合除尘器技术于1977年至1978年被试验性应用，据美国环境保护局EPA公布的测试数据，Apitron的除尘效率在99.90%～99.94%之间，特别对于大小在0.2～1μm颗粒物的捕集率达到99.9950%～99.9994%。相比较于袋式喷吹除尘器，Apitron在同等负荷的情况下，设备阻力大幅降低，在增加风量使Apitron与袋式喷吹除尘器达到同阻力的情况下，Apitron的过滤风速可上升至2.4 m/min，并且可以在此风速下稳定运行。

针对以上结论，我们分析Apitron之所以能够具有低阻、高过滤风速的使用特性，其原因如下：

1)粉尘由一次过滤变成了二次过滤，滤袋过滤部分的负荷减少，有利于提高过滤风速和降低阻力;

2)由于电除尘单元的存在，致使粉尘带有电荷，这就使得粉尘形成的粉饼结构较为疏松，增加了透气率，降低了滤袋的阻力;

3)试验用的Apitron除尘器，其滤袋都采用覆膜工艺制造，覆膜表面能大幅降低粉尘的附着率，而疏松的粉饼其本身附着率也很低，受外力极容易脱落，也减少了滤袋的负荷。

2.2MAX-9形式

MAX-9也属于Apitron形式。第二代Apitron的不足在于，滤袋与电除尘单元的串联结构使得滤袋直接与电除尘单元相连，在高浓度粉尘的环境下，有可能产生放电火花而损坏滤袋，且这种结构更换滤袋时也较为麻烦。于是经过多年的改进和试验，在美国环境保护局的授权下，由美国通用公司GE于2003年制造出了Apitron的升级产品MAX-9。GE公司将产品命名为MAX-9，意思是除尘的效率为99.999……%，以显示它的高除尘效率。

如图1和图2所示，MAX-9的设计思路与第一代Apitron相似，但是将原先伸入袋笼口内的电晕线移到了滤袋的两侧，这样两根电晕线与一个袋笼组成一个电除尘单元，袋笼作为阳极集尘装置，电晕线作为阴极放电装置。工作时含尘气体由灰斗进入收尘箱体，到达滤袋位置，在静电作用下，粉尘向袋笼聚集，附着在滤袋表面。因为粉尘都带有同一电荷，之间产生互斥作用，它们附着在滤袋表面后形成结构松散的粉饼，在滤袋外膜上一部分粉饼(主要由细小的粉尘构成)可不经由其他外力而只在本身重力影响下自然脱落，颗粒稍大的粉尘则由滤袋过滤。由于MAX-9的工作电流较低，这就意味着即使在高浓度的情况下出现放电火花，火花的能量也很低，不至于损害到滤袋。