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颗粒污染物净化技术经济分析
作者:管理员    发布于:2016-05-11 09:04:37    文字:【】【】【

  在煤炭综合利用的环节中,常常有颗粒污染物的排放。在我国的环境空气质量标准中,根据颗粒物大小可分为总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10),对其进行治理的净化设备统称为除尘器。

  同一种类型的除尘器对于不同特点的污染源,在设计、运行、管理上均会存在较大的差别。通常情况下,除尘技术的净化效果是比较稳定的。如果不是在设计或运行管理上出现较大的失误,除尘设备的净化效果将会在一个较小的范围内浮动。如袋式除尘器,在合理设计并且规范运行的情况下,PM10去除效率可以稳定地保持在95.0%~ 99.5%之间。因此,净化效果的稳定性决定了各类除尘设备在技术方面较易进行评估。然而,因为经济指标的不确定性,各类除尘器在经济方面的评估则是一项比较困难的工作。以除尘设备的造价为例,电除尘器的造价会随着钢材市场价格的涨落而产生变化;袋式除尘器的造价则会随着滤料价格的不同而产生变化。另外,目前环保已经成为一种产业,具有市场经济的特点,在供求关系和成本收益均衡关系的影响下,各类除尘设备在市场价格上存在波动,这给各类除尘技术的经济分析增添了很大难度。综上所述,对除尘技术的经济分析,应该着重分析各类除尘设备本体造价、运行费用及折旧费,得出不同除尘设备的治理成本。

  基金项目:2004/北京市大气环境1M|0和O3污染控制技术应用研究“之/重点工业污染源治理技术方案”基金资助项目1颗粒污染物净化设备的分类及技术分析根据颗粒污染物净化机理的不同,可将净化设备分为以下四大类:(1)机械式除尘器。利用质量力(如重力、离心力等)的作用使颗粒物与气流分离并被捕集的装置。包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。这类除尘器的特点是结构简单、造价低、维护方便,但除尘效率不高,往往用于要求不高的场合,或作多级除尘系统中的前级预除尘。(2)过滤式除尘器。使含尘气流通过织物或多孔的填料层进行过滤分离的装置,包括袋式除尘器和颗粒层除尘器。根据选用的滤料和设计参数不同,袋式除尘器的效率可高达99.9%.(3)湿式除尘器。利用液滴或液膜洗涤含尘气流使粉尘与气流分离的装置,包括低能除尘器和高能文氏管除尘器。这类除尘器的特点是主要用水作为除尘介质,除尘效率较高,主要缺点是会产生含尘污水,需要进行处理,以消除二次污染。(4)静电除尘器。利用静电力作为捕尘机理的装置,包括干式静电除尘器和湿式静电除尘器。这类除尘器的特点是除尘效率高,消耗动力少,主要缺点是占地面积大、钢材消耗多、一次性投资高。在实际应用中,每种类型的除尘器根据其本身结构特点的不同,还可以分成若干小类,如袋式除尘器可分为低压喷吹脉冲袋式除尘器、对喷脉冲袋式除尘器等。

  近年来,为提高除尘器的效率,国内外研制了多种复合机理的除尘设备,如静电强化过滤除尘器、电凝聚除尘器、磁力净化器等新型净化设备,极大地推动了除尘技术的发展。

  不同类型净化设备有其自身的特点和特殊的适用性。净化设备类型的选取最重要的标准是总除尘效率和分级除尘效率。通常对于同一种除尘设备,效率越高,相应的一次性投资也越高,因此,在净化要求不变的情况下,除尘设备的选择应更加趋向于经济实用化。几种主要类型的除尘器性能比较见表1.表1除尘器性能比较除尘器净化程度最小捕集粒径/Lm总效率/%分级效率GI./%重力沉降室粗净化惯性除尘器粗净化中效旋风除尘器粗、中净化旋风除尘器效旋风除尘器中净化水浴除尘器粗净化立式旋风水膜除尘器粗、中净化卧式旋风水膜除尘器粗、中净化湿式除尘器泡除尘器粗、中净化冲击除尘器粗、中净化文丘里除尘器细净化袋式除尘器细净化湿式电除尘器细净化电除尘器干式电除尘器细净化随着工业污染控制标准的不断提高,目前各种工业污染源基本不再使用重力沉降室、惯性除尘器以及水浴除尘器等低效除尘设备。袋式除尘器、静电除尘器等高效除尘技术已经成为各类工业企业大气污染控制过程中的主流技术,而高效的文丘里除尘器也在某些具有特殊要求的生产工段得到一定程度的应用。此外,旋风除尘设备由于具有经济实用的特点,在一些污染控制要求不太高的生产工序中,也一直得到广泛的应用。对几种中、高效除尘设备的总除尘效率以及对于IM1.的分级除尘效率进行了比较。

  由可以看出,旋风、湿式等中效除尘器在设计合理、运行良好的情况下总效率也可以达到90%,甚至95%以上,而文丘里、袋式和静电3种高效除尘器总效率则都达99.5%以上。但在分级效率的对比上,几种除尘器显示出了较大差异,由于除尘机理的限制,单筒旋风、多管旋风、水膜和冲击式除尘器均无法达到较高的分级除尘化种蓖稍肖好恤在某些塍定情况下1可达90%的较高分级效率。文丘里、袋式和静电3种高效除尘器对细微粉尘有着很好的去除效率,3者的%都超过了95%,而袋式和静电2种除尘器更是高达99%以上。文丘里除尘器之所以没有达到更高的分级效率,是因为受到除尘机理限制。文丘里除尘器主要通过惯性碰撞、扩散、黏附、凝集等作用捕集粉尘,对于粒径处于110Lm之间的细粉尘有着很高的去除效率,但是对小于1Lm的超细粉尘,其去除率仅为93%,而袋式和静电2种除尘器即使对小于1Lm的超细粉尘仍然可以保持99%的去除率。

  经过对目前国内2种干式高效除尘器使用状况的调查,发现袋式除尘器的运行稳定程度好于静电除尘器,被调查的绝大多数袋式除尘器均可保持99%以上的除尘效率,而静电除尘器的除尘效率则经常会降到98%甚至更低。这主要是由于在设计静电除尘器时对所要收集的粉尘比电阻性质分析不够准确导致的。常规静电除尘器适用的粉尘比电阻范围为1041010 8cm,如果所要收集的粉尘比电阻性质跨度较大,有部分超过这个范围,则静电除尘器的效率将会降低。近年来新开发的宽间距静电除尘器在一定程度上克服了这个缺陷,其比电阻适用范围可达1041013 8n,使静电除尘器的应用前景变得更加广阔。

  2颗粒污染物净化设备的经济分析2.1颗粒污染物年费用经济分析在几种除尘器除尘效果相当的情况下,对其进行经济分表2除尘器本体价格胳/1、配米开Ij处理烟气量/m3h-1际尘器类型60001200018000300006000085000160000单筒旋风除尘器0.旋风水膜——1文丘里——4.回转反吹——16煤炭学报除尘设备的选取,不仅要考虑其技术参数,析,进而选择最为经济实用的除尘器类型,也是污染控制中必要的环节。除尘设备的经济分析,主要从基建设备投资、运行费用、折旧费用3个方面考虑。基建设备投资费用的计算方法为基建设备投资=直接费用+间接费用,安装费+管道费+辅料费;间接费用=设计费+调试费+不可预见费。

  表25对各种类型除尘器的各项经济参数进行了详细的对比,以供。由以上数据看出,低效和中效的机械式除尘和湿式除尘,基建投资和运行费用均处于较低的层次。因此,出于经济性考虑,在某些除尘要求较低的工况下,应用此类除尘器是合理的。而且,低效除尘器,特别是旋风除尘器亦可作为多级除尘系统中的第1级除尘装置,这样可以减轻其后各种高效除尘器的除尘负荷。

  效除尘设备为例,比较了其基建投资、年运行费用以及年费用。可以看出,文丘里除尘器、袋式除尘器和静电除尘器属于高效除尘器u.3者对于TSP和Md的去除效率相差无几。从基建投资角度来看,静电除尘器造价最高,袋式除尘器次之,而文丘里除尘器最低。通过对比3者的运行费用可以看出,文丘里除尘器和袋式除尘器的运行费用比较高,静电除尘器相对较低。原因在于文丘里除尘器和袋式除尘器都属于高压损的除尘设备,压损至少应在10002000Pa之间,运行能耗非常高,而静电除尘器同它们相比,压损很低,一般仅为200Pa左右,属于节能除尘设备。在计算3类除尘器的折旧费用之后,可得到3者的年费用。由于具有较高的一次性基建投资,静电除虽然文丘里除尘器的基建投资费用并不高,但表4除尘设备年运行费用此外,尘器的年费用与袋式除尘器的差距有一定程度减小。

  是因为其使用年限比袋式除尘器和静电除尘器短,所以其年费用仍然同袋式除尘器保持着相似的水平。

  表5除尘设备年费用万元处理烟气量/m3h-1除尘器类型使用年限/a单筒旋风除尘器多管旋风除尘器湿式除尘器冲击式旋风水膜文丘里布袋除尘器机械振打脉冲清灰回转反吹管式静电除尘器臣卜式静电除尘器注:除尘设备年费用=除尘设备年运行费用+折旧费用。

  在以上的分析中,袋式除尘器被设定为使用普通滤料,然而随着袋式除尘技术的不断发展,有些布袋除尘器采用了覆膜滤料,使其经济费用大幅增加。覆膜滤料袋式除尘器在一次性基建投资上是静电除尘器的2.025倍,在运行费用上每年比静电除尘器高41%60%,维护费用为静电除尘器的68倍。如果以覆膜滤料袋式除尘器同静电除尘器进行经济比较,则两者的年费用差距将进一步拉大。

  高效除尘器费用的比较2.2颗粒污染物治理成本经济分析治理成本系指某种除尘设备处理单位质量粉尘所消耗掉的成本,进行除尘设备经济分析时治理成本是一个很重要的指标。

  进行治理成本的计算有助于各种除尘设备的横向对比,使相互间的经济差异一目了然。各种除尘设备的治理成本见表6.各类中效除尘设备和高效除尘设备的治理成本对比如所示。由可以看出,中效除尘设备和高效除尘设备的治理成本有较大差距,但是由于两者所适用的条件不同,因此不具备可比性。中效除尘设备更多的是用于粒径大于10Lm粉尘的去除,进口表6中、高效除尘设备治理成本浓度一般大于100g/m3,可作为多级harnessingcostofthedustcatcher除尘系统中的一级除尘装置。中效除尘中效除尘设备粉尘治理成本元t-高效除尘、设备粉尘治理成本/元t- 1设备中湿式除尘器的治理成本比旋风除效际尘设备尘器略高,这是因为前者的压损比后者单筒旋风除尘器文丘里除尘器更大,运行费用更高,因此治理成本也多管旋风除尘器机械振打袋式除尘器会相应提。

  冲击式除尘器脉冲清灰袋式除尘器高效除尘设备中,文丘里除尘器的旋风水膜除尘器回转反吹袋式除尘器卧式静电除尘器治理成本最高,而静电除尘器治理成本比袋式除尘器大约低30%.对于文丘里除尘器,如果不是生产工艺有特殊要求(如在除尘的同时需要脱硫或者烟气中有易燃易爆成分),从经济角度来讲应尽量避免使用。如(a)所示,中效除尘设备的IMi.治理成本明显高于TSP治理成本,而(b)中高效除尘设备的这种差异却不明显。这是因为中效除尘设备的分级除尘效率要比总除尘效率低10%20%,与之相比高效除尘设备的分级除尘效率与总除尘效率比较接近,因此,高效除尘设备无论对PMi(还是TSP,其治理成本都是比较接近的。

  中、高效除尘设备治理成本Fig. 3结论低、中效的机械式除尘和湿式除尘,基建投资和运行费用较低。低效除尘器,特别是旋风除尘器亦可作为多级除尘系统中的第1级除尘装置。

  文丘里除尘器、袋式除尘器和静电除尘器属于高效除尘器,3者对于TSP和PM10的去除效率相近。从基建投资角度来看,静电除尘器造价最高,袋式除尘器次之,而文丘里除尘器最低;从运行费用来看,文丘里除尘器和袋式除尘器的运行费用较高,静电除尘器较低。如果考虑折旧,计算年费用,则袋式除尘器和文丘里除尘器的年费用相近,静电除尘器年费用比前两者低30%35%.若采用技术先进的覆膜滤料,袋式除尘器与静电除尘器的年费用差距还将扩大。

  中效除尘设备中湿式除尘器的治理成本比旋风除尘器略高;高效除尘设备中,文丘里除尘器的治理成本最高,静电除尘器治理成本最低。中效除尘器的PM10治理成本明显高于TSP治理成本,高效除尘设备的这种差异不明显。

脚注信息
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