目前我国煤炭占整个能源消耗的75％左右[1]。锅炉是燃煤的主要设备，中小型燃煤供热锅炉在我国北方占相当大的比例。到2002年，东北某大城市的供热用锅炉中，4．2MW和4。2MW以下的锅炉占锅炉总数的72．0％，7 MW以上锅炉仅占10％。容量小的锅炉大部分设备陈旧，使用年限长，效率大多在55％以下，煤耗量高，产生大量的烟尘。为了减少烟尘对环境的污染，供热锅炉应安装除尘器。
1 除尘器种类与性能
1．1 燃煤供热锅炉除尘器种类
目前，用于中小型供热锅炉的除尘器一般可分为普通旋风除尘器、多管除尘器和湿式除尘器。
普通旋风除尘器是利用离心力从烟气中除去烟尘粒子的设备。具有运行操作管理方便、负荷适应性较强，耐较高温度等特点，是供热锅炉除尘的重要设备。由于对5μm以下粒径的粉尘捕捉效率在60％以下[2]，同时又不能除去烟气中的有害气体SO2和NOχ，普通旋风除尘器已逐渐被淘汰。
多管除尘器又称多管式旋风除尘器，由若干个并联的旋风除尘器单元组成的，一般为干式。在多管除尘器的基础上，应用脱硫、除尘一体化技术，将多管除尘器制成分体式的两级除尘，一级为干式旋风除尘，二级为干式或湿式脱硫，除尘效率可达90％以上[3]。多管除尘器兼有除尘和脱硫的功能，但阻力较大。
湿式除尘器的除尘原理是利用粉尘的惯性和亲水性来捕捉粉尘粒子。当含有尘粒的气体与水接触时，水滴或湿润的器壁将尘粒粘附，水滴在尘粒质点上凝聚而增大质量，继而降落，或随着湿润器壁上流动的水膜一起落到灰浆池中。湿式除尘器具有能脱硫、除尘效率高、捕集尘粒小(见表1)，能同时进行有害气体的净化，操作时灰尘不飞扬等优点。目前，用于供热锅炉的湿式除尘器主要有麻石水膜除尘器、文丘里除尘器、冲激式除尘器等。
湿式除尘器存在的问题是：含尘废水需要处理，增加运行和管理费用，含酸废水对设备和土建基础有腐蚀。
1．2 供热锅炉除尘器的性能比较
(1)除尘效率
除尘器的除尘效率通常用总除尘效率和分级除尘效率来表示，不同除尘器的分级除尘效率和总除尘效率见表1。
表1 不同除尘器的分级除尘效率[4]
除尘器
种类 总效率/% 不同料径分级效率/%
0～5μm 5～10μm 10～20μm 20～24μm 24～44μm
普通旋风
除尘器 65.30 12.00 33.00 57.00 82.00 91.00
陶瓷多管
除尘器 93.30 43.80 86.67 94.55 98.35 99.58
文丘里
除尘器 95.50 99.00 99.50 100.00 100.00 100.00
(2)除尘器阻力
除尘器的阻力表示除尘器消耗能量的多少。由于通常除尘器的阻力是在不同热态风量、不同烟气温度和不同气压条件下测定的，为便于比较，将阻力折算为锅炉额定工况下烟气量(即1t／h蒸发量为3000m3)、烟气温度200℃、101．325 kPa下的阻力(见表2)。
表2 不同除尘器的折算阻力[2，3]
除尘器种类 折算阻力/Pa
普通旋风除尘器 700～1000
陶瓷多管除尘器 1000～1500
冲激式除尘器 ≤980
由表1和表2可看出，普通旋风除尘器无论是分级效率还是总的除尘效率都是最低的。相比之下，陶瓷多管除尘器对粒径在5μm以上的粉尘捕捉效率是较高的，而对粒径在5μm以下的粉尘捕捉效率不到45％。对湿式除尘器而言，分级除尘效率和总的除尘效率都是最高的，对粒径在5μm以下的粉尘同样有99％的除尘效率。从除尘器的阻力来看，陶瓷多管除尘器要大些，普通旋风除尘器和湿式除尘器相近。另外，普通旋风除尘器不具有脱硫的性能，陶瓷多管除尘器也只有在附加脱硫装置之后才能对烟气进行脱硫处理。
2 除尘器运行状况
除尘器的运行状况直接影响到锅炉的烟尘排放量和烟尘对环境的污染程度。表3是不同容量除尘器的实测数据。
表3 除尘器实际运行参数
型号 除尘效率/% 脱硫效率/% 除尘器漏风率/% 阻力/Pa
平均 最高 最低 平均 最高 最低 平均 最高 最低
TD1 82.3 84.9 79.1 19.8 27.9 15.7 5.5 6.4 3.6 1010
TD2 84.2 85.5 80.3 32.3 51.8 4.1 5.8 7.3 1.9 1004
TD4 85.5 90.6 82.2 36.4 53.8 17.7 6.6 7.6 4.7 1005
TD6 84.7 88.3 81.7 37.7 57.3 14.6 6.8 8.5 5.0 1004
TD10 85.1 87.6 83.1 45.0 52.2 31.9 7.2 8.4 6.1 1019
TD11 82.8 84.9 80.7 26.9 43.1 10.7 6.4 6.8 6.0 974
XZD/G1 83.0 88.1 77.3 24.5 40.7 8.0 5.3 6.7 4.2 979
XZD/G2 81.8 83.9 81.6 19.9 47.5 6.5 7.7 8.8 6.0 969
XZD/G4 82.4 86.2 76.1 28.8 51.8 13.9 7.5 11.9 5.4 976
在调查的165台除尘器中，干式旋风除尘器占绝大部分。1995年以后安装的除尘器大多具有脱硫功能，但仍以干式脱硫居多，采用湿式脱硫除尘器的不足2％。主要原因是湿式脱硫除尘器的含尘废水需要处理，以及含酸废水对设备和土建基础有腐蚀作用。
3 除尘器运行状态分析
3．1 除尘效率低于设计效率
在所调查的除尘器中，旋风除尘器占绝大多数。由表3可见，除尘器的平均除尘效率都在80％以上，最低效率仅76．1％，与设计效率相差10％～20％。以离心力为原理的旋风除尘器，对5μm以下粒径粉尘的捕捉效率很低的，即使是陶瓷多管除尘器在额定工况下对粒径5μm以下粉尘的分级效率也不足44％，在实际工况下更低，这部分粉尘对人的危害最大。
3．2 脱硫效率
在表3中所列出的除尘器的脱硫效率相差很大，平均脱硫效率大都在40％以下。一是因干式脱硫除尘器的脱硫效率本身有限，设计效率在60％左右；二是因使用干式脱硫除尘器必须按时更换脱硫芯，否则达不到设计的脱硫效率。
3．3 漏风量
除尘器工作时，除尘器内呈负压状态，如果除尘器的灰斗装置不具有良好的气密性能，漏风量过大，会使除尘器的效率急剧降低。由表3可见，所测除尘器的平均漏风率为6％～7％，最高达到11．9％，势必影响除尘器的正常工作，有2方面原因：①设备本身结构的气密性没有达到要求；②在运行过程中操作不规范。
4 结 语
新型的多管脱硫除尘器应进一步采用烟气脱硫除尘一体化技术，提高除尘和脱硫效率。应研究湿式除尘器的污水二次污染和设备腐蚀问题，使高效的湿式脱硫除尘器得以在供热锅炉上广泛应用。在提高除尘器效率的同时，设法降低锅炉出口的初始含尘浓度，也是减少供热锅炉向环境排放烟尘量的有效措施。
