目前我國煤炭占整個能源消耗的75％左右[1]。鍋爐是燃煤的主要設備，中小型燃煤供熱鍋爐在我國北方占相當大的比例。到2002年，東北某大城市的供熱用鍋爐中，4．2MW和4。2MW以下的鍋爐占鍋爐總數的72．0％，7 MW以上鍋爐僅占10％。容量小的鍋爐大部分設備陳舊，使用年限長，效率大多在55％以下，煤耗量高，產生大量的煙塵。為了減少煙塵對環境的污染，供熱鍋爐應安裝除塵器。
1 除塵器種類與性能
1．1 燃煤供熱鍋爐除塵器種類
目前，用于中小型供熱鍋爐的除塵器一般可分為普通旋風除塵器、多管除塵器和濕式除塵器。
普通旋風除塵器是利用離心力從煙氣中除去煙塵粒子的設備。具有運行操作管理方便、負荷適應性較強，耐較高溫度等特點，是供熱鍋爐除塵的重要設備。由于對5μm以下粒徑的粉塵捕捉效率在60％以下[2]，同時又不能除去煙氣中的有害氣體SO2和NOχ，普通旋風除塵器已逐漸被淘汰。
多管除塵器又稱多管式旋風除塵器，由若干個并聯的旋風除塵器單元組成的，一般為干式。在多管除塵器的基礎上，應用脫硫、除塵一體化技術，將多管除塵器制成分體式的兩級除塵，一級為干式旋風除塵，二級為干式或濕式脫硫，除塵效率可達90％以上[3]。多管除塵器兼有除塵和脫硫的功能，但阻力較大。
濕式除塵器的除塵原理是利用粉塵的慣性和親水性來捕捉粉塵粒子。當含有塵粒的氣體與水接觸時，水滴或濕潤的器壁將塵粒粘附，水滴在塵粒質點上凝聚而增大質量，繼而降落，或隨著濕潤器壁上流動的水膜一起落到灰漿池中。濕式除塵器具有能脫硫、除塵效率高、捕集塵粒小(見表1)，能同時進行有害氣體的凈化，操作時灰塵不飛揚等優點。目前，用于供熱鍋爐的濕式除塵器主要有麻石水膜除塵器、文丘里除塵器、沖激式除塵器等。
濕式除塵器存在的問題是：含塵廢水需要處理，增加運行和管理費用，含酸廢水對設備和土建基礎有腐蝕。
1．2 供熱鍋爐除塵器的性能比較
(1)除塵效率
除塵器的除塵效率通常用總除塵效率和分級除塵效率來表示，不同除塵器的分級除塵效率和總除塵效率見表1。
表1 不同除塵器的分級除塵效率[4]
除塵器
種類 總效率/% 不同料徑分級效率/%
0～5μm 5～10μm 10～20μm 20～24μm 24～44μm
普通旋風
除塵器 65.30 12.00 33.00 57.00 82.00 91.00
陶瓷多管
除塵器 93.30 43.80 86.67 94.55 98.35 99.58
文丘里
除塵器 95.50 99.00 99.50 100.00 100.00 100.00
(2)除塵器阻力
除塵器的阻力表示除塵器消耗能量的多少。由于通常除塵器的阻力是在不同熱態風量、不同煙氣溫度和不同氣壓條件下測定的，為便于比較，將阻力折算為鍋爐額定工況下煙氣量(即1t／h蒸發量為3000m3)、煙氣溫度200℃、101．325 kPa下的阻力(見表2)。
表2 不同除塵器的折算阻力[2，3]
除塵器種類 折算阻力/Pa
普通旋風除塵器 700～1000
陶瓷多管除塵器 1000～1500
沖激式除塵器 ≤980
由表1和表2可看出，普通旋風除塵器無論是分級效率還是總的除塵效率都是最低的。相比之下，陶瓷多管除塵器對粒徑在5μm以上的粉塵捕捉效率是較高的，而對粒徑在5μm以下的粉塵捕捉效率不到45％。對濕式除塵器而言，分級除塵效率和總的除塵效率都是最高的，對粒徑在5μm以下的粉塵同樣有99％的除塵效率。從除塵器的阻力來看，陶瓷多管除塵器要大些，普通旋風除塵器和濕式除塵器相近。另外，普通旋風除塵器不具有脫硫的性能，陶瓷多管除塵器也只有在附加脫硫裝置之后才能對煙氣進行脫硫處理。
2 除塵器運行狀況
除塵器的運行狀況直接影響到鍋爐的煙塵排放量和煙塵對環境的污染程度。表3是不同容量除塵器的實測數據。
表3 除塵器實際運行參數
型號 除塵效率/% 脫硫效率/% 除塵器漏風率/% 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
在調查的165臺除塵器中，干式旋風除塵器占絕大部分。1995年以后安裝的除塵器大多具有脫硫功能，但仍以干式脫硫居多，采用濕式脫硫除塵器的不足2％。主要原因是濕式脫硫除塵器的含塵廢水需要處理，以及含酸廢水對設備和土建基礎有腐蝕作用。
3 除塵器運行狀態分析
3．1 除塵效率低于設計效率
在所調查的除塵器中，旋風除塵器占絕大多數。由表3可見，除塵器的平均除塵效率都在80％以上，最低效率僅76．1％，與設計效率相差10％～20％。以離心力為原理的旋風除塵器，對5μm以下粒徑粉塵的捕捉效率很低的，即使是陶瓷多管除塵器在額定工況下對粒徑5μm以下粉塵的分級效率也不足44％，在實際工況下更低，這部分粉塵對人的危害最大。
3．2 脫硫效率
在表3中所列出的除塵器的脫硫效率相差很大，平均脫硫效率大都在40％以下。一是因干式脫硫除塵器的脫硫效率本身有限，設計效率在60％左右；二是因使用干式脫硫除塵器必須按時更換脫硫芯，否則達不到設計的脫硫效率。
3．3 漏風量
除塵器工作時，除塵器內呈負壓狀態，如果除塵器的灰斗裝置不具有良好的氣密性能，漏風量過大，會使除塵器的效率急劇降低。由表3可見，所測除塵器的平均漏風率為6％～7％，最高達到11．9％，勢必影響除塵器的正常工作，有2方面原因：①設備本身結構的氣密性沒有達到要求；②在運行過程中操作不規范。
4 結 語
新型的多管脫硫除塵器應進一步采用煙氣脫硫除塵一體化技術，提高除塵和脫硫效率。應研究濕式除塵器的污水二次污染和設備腐蝕問題，使高效的濕式脫硫除塵器得以在供熱鍋爐上廣泛應用。在提高除塵器效率的同時，設法降低鍋爐出口的初始含塵濃度，也是減少供熱鍋爐向環境排放煙塵量的有效措施。
