0 前言

随着我国经济和社会的发展，公众对生存环境的要求越来越高.进入21世纪以后，我国把“大力推进科学技术进步，加强环境科学研究，积极发展环保产业”作为经济发展的重要相关政策，环保产业进一步得到重视.然而工业的快速发展，电力、冶金、建材、化工等行业每年都会产生近千万吨的粉尘，对人体健康、大气环境和生产经济的都造成了严重的影响.尤其燃煤电厂排放的大量烟尘几乎都是可吸入颗粒物(PM10和PM2.5)，对人体健康危害极大.有关资料显示，目前我国火电厂烟尘每年的排放量约360万t，占全国工业烟尘排放量的35 %.为有效遏制污染物排放，提高大气质量，国家环保总局于2004年1月颁布执行了《火电厂大气污染物排放标准》，对烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了严格的规定，至2010年要求燃煤电厂按区域和时段要求达到50 mg/Nm³以下的排放浓度标准.为进一步缩短与发达国家的大气环境质量差距，国家环保部于2009年又向社会发出小于30 mg/Nm³新排放标准征求意见稿，即将执行更高的排放标准.

电除尘器作为控制大气污染、解决环保与经济发展之间矛盾的主要设备之一，其应用技术得到了飞速发展.目前，电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、电子等众多行业.我国作为世界电除尘器大国立足于国际舞台，不仅在数量上，而且在技术水平上都已进入国际先进行列.

目前，火力发电已成为电除尘器应用的最大行业.在以河南高密煤和内蒙古准葛尔煤为原料的火电企业，其粉尘排放浓度经常难以达标.原因是该煤种燃烧后的飞灰比电阻高，颗粒细，使电除尘器的除尘效率受到明显的影响.部分企业转而用袋式除尘器.但是袋式除尘器占地面积大、难以处理高温烟气，影响了其在更大工业规模上的应用.因此电袋除尘技术应运而生.

为了探索新型高效除尘技术，国内外学者在电除尘技术和袋式除尘技术的结合方面做了大量的研究工作.研究表明：电袋除尘技术充分发挥了电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，同时弥补了各自的除尘缺点，且在两者相结合时能产生新的性能优点，具有很好的应用前景^[1-2].

1 电袋除尘技术 1.1 电袋除尘技术研究进展

电袋除尘技术是将电除尘器与袋式除尘器作有机组合.这种组合式装置综合了传统的电除尘和袋式除尘技术的优点.电除尘器作为捕集烟气粉尘的前级设备，发挥了除尘效率高、能处理高温大烟气量含尘气体且占地面积小、阻力小等优点，通过电场先将烟气中的大部分粉尘颗粒捕集，由电除尘器出来的高比电阻、细颗粒且难以捕集的烟尘进入袋式除尘器.由于粉尘含量已大大减少，则袋式除尘器的气布比增大，使袋式除尘器的尺寸可以设计得比较小，确保了整个除尘系统的除尘效果.

Frederick于1961年在其文章中指出：织物、烟尘上的静电荷对织物过滤的除尘效率、阻力以及清灰难易有影响.

20世纪80年代，国外学者进行了相关的实验研究和理论分析，表明静电增强过滤除尘技术可以使袋式除尘器的压力降减小，清灰效果也得到改善，除尘效率提高，运行费用降低，具有很大的潜力^[3].

20世纪90年代我国一些学者也开始研究静电增强纤维除尘技术，对其除尘机理和除尘效率的影响因素进行了分析^[4].

现在世界上主要有2种典型的电袋除尘结合工艺^[5]，一种是20世纪90年代由美国电力研究所(EPRI)开发了电袋组合除尘器COHPAC(Compact Hybrid Particulate Collector), 即“前电后袋”除尘器，如图 1所示.

另一种是1999年由美国北达科他大学能源与环境研究中心(简称EERC)成功开发的先进混合型除尘器(Advanced Hybrid Particulate Collector)，AHPC，如图 2所示.在AHPC除尘系统中，滤袋的两侧布置了收尘极(多孔板).烟气在到达滤袋前，大多粉尘被多孔板除去，在滤袋清灰时滤袋表面的粉尘可再次被多孔板捕获，该设备长期运行性能稳定，除尘率能达到99.99 %以上，阻力保持在1600~2000 Pa.这类除尘器结构更紧凑，但尚处于实验室或处于应用研究的初始阶段.目前，国内有关大型企业正与EERC合作，开展“低阻力”和“高风速”电袋技术的研究^[6].

1.2 国内电袋除尘器的研究开发

目前我国采用的电袋除尘器全部为COHPAC方式，国内第一台电袋除尘器于2002年推出，并在水泥厂成功投入工业运行.2004年，这种新型除尘器应用于电站锅炉除尘改造工程，创造了电力行业的应用实例，使这一技术的实践领域不断拓宽^[7].电袋除尘技术也运用于多数电除尘器的改造，多数电除尘器为3、4个电场，有些甚至有5、6个电场，而粉尘的80 %以上几乎在第一电场被捕集，后面的仅捕集粉尘的20 %，并且不一定达到排放标准，存在事故排放，若是采用这种“前电后袋”式对电除尘器进行改造，即仅保留前一电场，后面的电场全部或部分改为袋除尘.这样烟气可以达标排放，而且减少投资费用.然而尽管袋除尘中滤袋负荷减少，减少了清灰次数，但处理气体量不变，甚至会因为漏风增加其处理风量，所以整个装置还是存在阻力大、运行费用大等不足.

近年来，国内一些科研院和企业也相继开展了电袋结合除尘技术的研究与开发.同方环境、清华同方、福建龙净等公司的电袋除尘技术都有了一定的市场业绩.其中，同方环境和清华大学热能系燃烧源可吸入颗粒物形成机理与脱除组(PACE)合作，进行DDH系列电袋紧密结合除尘器的开发与研究，建立了2套实验装置，对电袋紧密混合除尘器内的电流场和灰饼的过滤沉积特性等进行研究^[8].龙净环保开发的FE型电袋复合除尘器，清华同方研制的EF型电袋复合式除尘器^[9]都是结合了静电除尘技术和布袋除尘技术的一种新型高效除尘器，具有除尘性能稳定、高效、节能、运行成本低、维护简单方便的优点.南京航空航天大学在对管式电除尘器的研究成果基础上，为更进一步提高除尘器除尘效率，特别是对细微粉尘的捕集能力，将不锈钢纤维滤袋作为电场一极，并对这种新型的袋式电除尘器(如图 3所示)进行了实验研究，实验结果表明这一方案是可行的，可广泛用作炼钢和各种工业炉窑的排烟除尘设备^[10].还有电袋除尘器，是在滤袋内设置电晕极，使粉尘荷电，提高收尘效率，同时由于粉尘带有相同极性的电荷，相互排斥，使收集到滤袋表面的粉尘层较松散，降低了过滤阻力，清灰也更容易，提高了滤袋使用寿命^[11]，其工作原理，如图 4所示.文献[12]中提出一种新的电袋复合除尘器装置，并通过实验验证了其良好的除尘性能^[12]，其电袋一体化除尘装置结构，如图 5所示.

2 电袋复合除尘器 2.1 电袋复合除尘器的工作原理

电袋复合除尘器是电除尘与布袋除尘有机结合的一种新型高效的除尘器.电除尘和布袋除尘技术优势互补，含尘气体首先经过ESP区收集80 %~90 %的粉尘量，经电场荷电的粉尘通过收尘极板的开孔到达后级布袋进行过滤，保证低浓度排放.

2.2 电袋复合除尘器的性能特点

电袋复合除尘器利用粉尘荷电效应提高了滤袋粉尘过滤特性，经过电除尘器的粉尘在荷电效应作用下减少了除尘器的阻力，清灰效率高，延长滤袋的寿命.除尘器性能与单独的电除尘器、袋式除尘器比较具有明显的性能优势，如表 1所示.

3 电袋复合除尘技术的研究方法

作为新的除尘技术，目前电袋复合除尘技术的研究还主要在试验研究阶段，主要对以下几个方面进行了研究：

电袋复合除尘机理的研究，在分别研究电除尘原理和袋式除尘原理的基础上，主要讨论了荷电粉尘的过滤特性，这也是电袋复合除尘性能优越的主要原因所在.

电袋复合除尘的物理实验研究，有学者对荷电粉尘捕集特性^[13]、滤料动态性能^[14]、荷电粉尘层特性^[15]等进行实验，对各种影响除尘性能的因素进行实验研究分析.

电袋除尘器运行仿真及仿真设计的研究，在建立数学模型的基础上，开发仿真软件进行仿真运行实验或设计，计算机仿真技术为电袋除尘器的运行和设计研究提供了很好的研究平台.相对物理实验，在计算机上进行实验更加简单经济.

4 尚待解决的关键技术

随着国内电袋除尘技术的快速发展与应用，人们对其优点已有共识，但在工程实践中，应用的实例并不多，其技术潜力还远远没有发掘出来.因此仍需对以下关键问题进行深入研究、实验，从而推动电袋除尘技术的应用和发展.

(1) 加强对电袋除尘技术的综合性机理的研究，尤其是对电力电流及气流过滤等作用机理的综合性影响的探讨^[16-17].

(2) 优化电袋复合除尘中电场内电晕极与滤袋的结构布置，合理分配电除尘单元和袋除尘单元的负荷，研究同一腔体内粉尘粒子的荷电及凝并作用.

(3) 对粒子预荷电和电极化粒子对滤袋过滤效果影响的机理以及对滤袋上粉饼的结构、作用等进行研究分析^[18-19].

(4) 实际上，不同的工况、不同的烟气组成等对常规的电除尘器的影响很大^[20-21].所以需对电袋复合除尘器的适应性进行研究.

5 结束语

通过对电袋除尘技术的发展进行综述，对电袋复合除尘器性能优点、复合的形式、研究方法、尚待解决的关键问题等进行了总结.指出需对电袋除尘技术的理论及应用进行进一步深入研究，使电袋复合除尘器得以更好地推广和应用，实现高效、节能、减排的目标.