1、前言
長期以來，煤炭在我國的一次能源消費(fèi)中一直占主導(dǎo)地位。目前，其在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例是70%左右，而煤在世界平均能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例僅為25%。我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)明顯失衡，環(huán)境惡化也日益嚴(yán)重。2000年的能源消耗總量是近13億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，以煤炭為主，占69.9%，石油次之，占25%。天然氣和一次電力分別只占總量的2．8%和2.3%。而根據(jù)中國的能源桌賦條件，這種結(jié)構(gòu)今后20年不可能有太大變化。這對(duì)我國新型工業(yè)化道路和全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)將造成非常大的壓力叫。歐盟國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)，能源利用技術(shù)先進(jìn)，能源消費(fèi)水平高。2002年原歐盟15國能源總消費(fèi)量為21億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中石油占40%，天然氣占23.4%，核電占15.5%，煤炭占14.8%，可再生能源占到6.2%。預(yù)計(jì)2010年歐盟可再生能源消耗量將提高至12%
國家希望通過實(shí)行可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略，到2020年達(dá)到如下理想目標(biāo)：煤炭消費(fèi)比例控制在60%左右，可再生能源利用達(dá)到5.25億標(biāo)準(zhǔn)煤（其中可再生能源發(fā)電達(dá)到1億千瓦）；石油進(jìn)口依存度控制在60%左右；主要污染物的削減率為45%-60%；
國家能源領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室副主任徐錠明描畫了可再生能源的誘人前景，到2010年，中國可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例將提高到10%，到2020年將達(dá)到16%左右。
中國已出臺(tái)《可再生能源法》，在”十一五”規(guī)劃中也明確提出，要加快發(fā)展風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生新能源。因此在國際石油市場(chǎng)不斷強(qiáng)勢(shì)震蕩，中國國內(nèi)石油、煤炭、電力資源供應(yīng)日趨緊張的形勢(shì)下，開發(fā)利用綠色環(huán)保的可再生能源，已經(jīng)成為緩解制約中國能源發(fā)展瓶頸的當(dāng)務(wù)之急。國際能源機(jī)構(gòu)的有關(guān)研究表明，秸稈是一種很好的清潔可再生能源，秸稈是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，在世界能源總消費(fèi)量中占14%，秸稈的平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量約達(dá)1%。秸稈發(fā)電不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，還有良好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。秸稈發(fā)電技術(shù)已在北歐等眾多國家中廣泛推廣。在我國也開始逐步被人們所重視了。由于秸稈的本身特性帶來了燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣的除塵、凈化等問題。因此有必要對(duì)秸稈燃燒發(fā)電的除塵方式加以研究。
2、對(duì)秸稈及秸稈灰分的分析
2.1桔桿分類
秸稈分粗料和細(xì)料兩種。粗料包括木柴、玉米芯、棉花桿、以及未經(jīng)粉碎的農(nóng)作物秸桿（如稻草等），細(xì)料包括：鋸木屑、刨花、谷殼、小樹葉：松針、經(jīng)過粉碎的農(nóng)作物秸桿以及其它可燃的外形細(xì)小的物質(zhì)，農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制成生物質(zhì)顆粒燃料飼料，這樣不僅可以做到秸稈的綜合處理，而且還可以增加老百姓的收入。
木柴可單獨(dú)使用，呈紫紅色火焰，如加入粉粒料后則為藍(lán)色火焰。木柴含灰分量最低，只有2%。
稻草，為稻谷收割后剩下的谷草，含灰分14%，是秸稈中含灰分量最高的一個(gè)品種，單獨(dú)使用，積灰過多影響系統(tǒng)運(yùn)行，建議一般不單獨(dú)使用，混合使用比例不宜太大。
稻殼，是稻谷加工大米后的副產(chǎn)物，呈顆粒狀。
豆秸一般有大豆、綠豆、花生苗等，這類秸稈通過切碎或粉碎后是一種優(yōu)質(zhì)燃料，含灰分少，約2—4％。棉桿也是優(yōu)質(zhì)的燃料，其灰分含量約為3%左右。
2.2棉桿的灰分分析
以下以棉桿為例，對(duì)其成分和灰分進(jìn)行分析：
(1)使用瑞士ARL9800XP+型x-熒光光譜儀(XRF)分析棉桿元素，含量如下表：
(2)將棉桿灼燒至900℃，期間經(jīng)400℃炭化，形成殘?jiān)椿曳荨Ｆ浠曳莩煞址治鋈缦拢?br />
(3)棉花桿工業(yè)分析結(jié)果：
(4)使用元素分析儀分析棉桿中C H N三大元素的組成。
秸稈中堿金屬（如鉀、鈣、鎂、鈉等）的含量較高，煙氣在高溫時(shí)（450℃以上）具有較高的腐蝕性。秸稈燃燒后的灰分中二氧化硅含量較高，飛灰的熔點(diǎn)較低，易產(chǎn)生結(jié)渣。
3、目前秸稈燃燒發(fā)電除塵的幾種方式
通過對(duì)秸稈和秸稈灰的成分分析，考慮選用合適秸稈燃燒發(fā)電除塵設(shè)備。此外除塵方式韻選擇還要綜合考慮秸稈燃燒發(fā)電的形式一一秸稈破碎和煤粉按一定比例混燃、秸稈粗料經(jīng)過螺旋型進(jìn)料器壓縮燃燒、秸稈細(xì)料流化燃燒等。
目前煤粉燃燒發(fā)電及除塵技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，而秸稈發(fā)電技術(shù)尚在摸索前進(jìn)中，由于秸稈的組成成分、燃燒特性、燃燒方式等不同使得其除塵方式也有區(qū)別。
3.1布袋式除塵
(1)布袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)
袋式除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，而且不受粉塵比電阻變化的影響。目前主機(jī)的濾袋接口技術(shù)有了長足進(jìn)步，使除塵效率更加提高。袋式除塵器的排放濃度普遍低于50mg/Nm3，低于10mg/ Nm3范圍內(nèi)也非罕見。
袋式除塵器的除塵效率最高，并且還能有效捕集對(duì)人體危害最大的5微米以下的超細(xì)的微小顆粒。近年來，袋式除塵技術(shù)有了長足的進(jìn)步，主機(jī)、濾料、自動(dòng)控制和應(yīng)用技術(shù)的水平都有很大提高，使得袋式除塵器對(duì)于煙氣的高溫、高濕、高濃度、微細(xì)粉塵、吸濕性粉塵、易燃易爆粉塵等不利工況條件有了更強(qiáng)的適應(yīng)性，并且在加強(qiáng)清灰提高效率、降低消耗、減少故障、方便維修方面達(dá)到一個(gè)新的高度。
袋式除塵器用濾料、濾袋耐高溫，濾料多樣化，除了諾梅克斯、美塔斯外，P84，萊登(RrTUN)濾料的應(yīng)用越來越多。特氟綸濾料已有少量應(yīng)用。由微細(xì)玻璃纖維與耐高溫P84等化學(xué)纖維復(fù)合，利用特殊工藝制成的新型FMS-氟美斯耐高溫針刺氈在鋼鐵、水泥、天然氣、化工等行業(yè)已有不少成功的應(yīng)用。玻纖濾料在增強(qiáng)其抗折、耐磨性等方面獲得進(jìn)展。在凈化180—280℃的煙氣時(shí)，人們有了更多的選擇余地。針刺氈的后處理技術(shù)多樣化，原來較少應(yīng)用的防油、防水、阻燃、抗水解等處理日漸普遍，使針刺氈濾料能適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，應(yīng)用更為廣泛。
表面過濾材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，是更為積極的進(jìn)步，連袋式除塵的機(jī)理都有所變化。它對(duì)微細(xì)粉塵有更高的捕集率，并將粉塵阻留于濾料表面，容易剝離，使設(shè)備阻力降低。現(xiàn)有三種實(shí)現(xiàn)表面過濾的途徑：在普通濾料表面復(fù)以聚四氟乙烯薄膜；復(fù)以具有大量微孔的涂層；以超細(xì)纖維在針刺氈表面形成超細(xì)面層。
袋式除塵器的自動(dòng)控制已普遍采用PLC機(jī)，工控機(jī)(1PC)也已進(jìn)入這一領(lǐng)域。中、小型設(shè)備多采用單片機(jī)或集成電路為核心的控制技術(shù)。自控系統(tǒng)的功能更為齊全，對(duì)清灰進(jìn)行程控，自動(dòng)監(jiān)測(cè)除塵設(shè)備和系統(tǒng)的溫度、壓力、壓差、流量參數(shù)、超限報(bào)警；對(duì)脈沖噴吹裝置、切換閥門、卸灰閥等有關(guān)設(shè)備和部件的工況進(jìn)行監(jiān)視、故障報(bào)警；對(duì)清灰參數(shù)（周期持續(xù)時(shí)間等）進(jìn)行顯示。對(duì)各控制參數(shù)的調(diào)節(jié)更加方便。
(2)布袋式除塵器的分類
目前袋式除塵器類型大多是按照清灰方式來命名的，主要分為機(jī)械振動(dòng)型、大氣反吹型和脈沖噴吹型三種。
脈沖噴吹型袋式除塵器如上圖1的濾袋是懸掛在花板上的，含塵煙氣從濾袋的側(cè)向進(jìn)入，流過濾袋周圍，并由濾袋外側(cè)進(jìn)入濾袋內(nèi)。濾袋內(nèi)側(cè)有支撐的骨架，防止濾袋癟塌，煙塵附著在濾袋的外層。脈沖的高壓空氣通過開口濾袋的頂端噴入袋內(nèi)，引起濾袋外側(cè)的煙塵脫落。大型脈沖袋式除塵器有離線清灰和在線清灰兩種方式。
由于脈沖噴吹型袋式除塵器具有噴吹效果好、設(shè)備運(yùn)行可靠、除塵效率高、阻力小等優(yōu)點(diǎn)，使得脈沖除塵器成為當(dāng)今袋式除塵器特別是大型脈沖袋式除塵器的主流和發(fā)展趨勢(shì)。
袋式除塵器的關(guān)鍵在于清灰，清灰效果決定袋式除塵器乃至整個(gè)系統(tǒng)的成敗。因此，反吹風(fēng)等弱力清灰的除塵器從其應(yīng)用的高潮退了下來，而以強(qiáng)力清灰為特征的脈沖袋式除塵器，克服了傳統(tǒng)脈沖除塵的缺點(diǎn)，而其清灰能力強(qiáng)的特性則比傳統(tǒng)技術(shù)更突出。其優(yōu)點(diǎn)為：濾袋長（6m或更多），占地面積少，設(shè)備阻力小，清灰所需氣源壓力低，能源少，工作可靠，維修工作量小等，杜絕了弱清灰類除塵器普遍存在的阻力過高現(xiàn)象，在各行業(yè)獲得日益廣泛的應(yīng)用。
為了克服自身清灰能力薄弱的缺點(diǎn)，反吹清灰除塵器出現(xiàn)了”回轉(zhuǎn)定位反吹機(jī)構(gòu)”。首先用于回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器，將其發(fā)展為分室停風(fēng)的回轉(zhuǎn)反吹類型；隨后又用于分室反吹袋式除塵器，以一臺(tái)具有多個(gè)輸出通道的回轉(zhuǎn)定位反吹閥取代多臺(tái)三通切換閥，大大降低了漏風(fēng)量，有利于增強(qiáng)清灰能力，還減少了機(jī)械活動(dòng)部件和相應(yīng)的維修工作量。脈沖袋式除塵器大型化的趨勢(shì)明顯，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
據(jù)江蘇淮安秸稈發(fā)電除塵實(shí)例知；高效布袋除塵器，除塵效率可達(dá)99.9%。布袋除塵器收集的飛灰，采用正壓濃相氣力集中系統(tǒng)，通過管道直接將飛灰輸送到廠區(qū)灰?guī)欤辉O(shè)中間環(huán)節(jié)，灰?guī)烊萘繛?00ma，灰?guī)斓挠行莘e可滿足儲(chǔ)存1周的全部灰量，為更好地滿足綜合利用的要求，灰?guī)斓撞吭O(shè)有兩種卸料方式：其一是由干式散裝機(jī)裝入罐式汽車，供干灰用戶；其二是設(shè)濕式攪拌機(jī)，干灰經(jīng)加水調(diào)濕后裝車外運(yùn)。
通過對(duì)秸稈和袋式除塵器的分析+目前秸稈燃燒發(fā)電非常適合采用布袋式除塵過濾器。對(duì)于秸稈粗料經(jīng)過螺旋型進(jìn)料器壓縮后燃燒發(fā)電的煙氣凈化問題還需綜合考慮飛灰粒徑、飛灰搭橋、布袋清灰等情況，有待進(jìn)一步研究。
3.2濕式除塵
濕式除塵器，它的種類很多，有水膜除塵器（立式、臥式）、沖擊式除塵器（沖擊水浴、自激噴霧）、噴霧除塵器（噴霧式、填料塔式）、高能文丘里除塵器和強(qiáng)化濕式除塵器。用高能文丘里除塵器，投資最省，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很高，因?yàn)樗暮砉軞馑俑哌_(dá)130 m/s，阻力降高達(dá)18kPa，所以為它配置的風(fēng)機(jī)功率很大。所謂強(qiáng)化濕式除塵器，它除了利用常規(guī)濕式除塵器的慣性碰撞、粘附、凝聚等機(jī)理來捕塵外，還要利用擴(kuò)散凝并等作用來除塵，雖然它對(duì)微細(xì)煙塵去除效率較高，但往往條件不容易實(shí)現(xiàn)。
(1)水膜除塵器在熱電廠煙氣除塵中運(yùn)用廣泛。效率較高，可達(dá)98%以上。
溢流復(fù)合式花崗巖水膜除塵器主要由文丘里、主筒體、上部注水槽、下部溢水孔、清理孔等組成，其工作原理是：含塵氣流通過進(jìn)口煙道進(jìn)入文丘里，在喉部的人口被水均勻的噴人，由于煙氣高速運(yùn)動(dòng)，因此噴人的水被其溶化成細(xì)小的水霧，濕潤了煙氣中的灰料。在這個(gè)過程煙氣中的灰料被濕潤，使它的重量加大而有利于被離心分離，在高速呈絮流狀態(tài)中，由于水滴與塵粒差別較大，它們的速度差也較大。這樣，灰粒與水滴就發(fā)生了碰撞凝聚，尤其是粒徑細(xì)小的灰塵料可以被水霧水溶，這些都為灰料的分離做好充分的準(zhǔn)備，此后進(jìn)入簡體。筒體是一個(gè)圓形筒體，水從除塵器上部注水槽進(jìn)入筒內(nèi)，使整個(gè)圓筒內(nèi)壁形成一層水膜從上而下流動(dòng)，煙氣由簡體下部切向進(jìn)入，在簡體內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，含塵氣體在離心力作用下始終與簡體內(nèi)壁面的水膜發(fā)生摩擦，這樣含塵氣體被水膜濕潤，塵粒隨水流到除塵器底部，從溢水孔排走，在筒體底部封底并設(shè)有水封槽以防止煙氣從底部漏出，有清理孔便于進(jìn)行筒體底部清理。除塵后廢水由底部溢流孔排出進(jìn)入沉淀池，沉淀中和，循環(huán)使用。凈化后的氣體，通過簡體上部錐體部分引出，從而達(dá)到除塵目的。
溢流復(fù)合式花崗巖水膜除塵器的特點(diǎn)，造價(jià)低，安裝方便，重量輕，降低了除塵器的價(jià)格，除塵后的秸稈灰以及秸稈灰渣灰渣全部綜合利用，因而是秸稈燃燒發(fā)電除塵較好的方式。由于采用天然花崗巖，經(jīng)機(jī)械加工成圓形彎板，整體結(jié)構(gòu)光滑平整。有耐腐蝕，耐磨損，耐高溫的特性。除塵器上部水槽為陶瓷結(jié)構(gòu)，在使用過程中確保不漏水，增強(qiáng)了除塵器的使用效果。其內(nèi)部平整光滑，耗水量低，降低了運(yùn)行成本。
(2)水浴除塵器是一種使含塵氣體在水中進(jìn)行充分水浴的除塵器，用于清除、高溫、高濕度有粘性物質(zhì)的塵埃。沖擊式水浴除塵器工作原理是：含塵煙氣從進(jìn)口進(jìn)入除塵器，在進(jìn)口處裝有噴頭，在噴頭處噴出的水霧會(huì)濕潤煙氣中的灰料，在這個(gè)過程中灰料被水霧濕潤使它的重量加大而有利于被分離。此后通過由陶瓷板或花崗巖板組成的煙道，并以相當(dāng)高的速度從隔墻底部與水的狹隙中掠過。由于煙氣高速運(yùn)動(dòng)，會(huì)激起水而形成水滴和泡沫，并夾帶著它們激起的水滴和泡沫對(duì)撞，煙氣中殘留的塵粒被水滴、泡沫粘附而掉落水中，混合水流入循環(huán)池。由于鍋爐的煙氣溫度高，在接觸水面時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的蒸汽混合在煙氣中，進(jìn)一步提高捕集小塵粒的能力。
沖激式除塵器機(jī)組有幾種不同型式的排泥漿方法按處理風(fēng)量的能力分八種規(guī)格。適用于干凈化非纖維性，無腐蝕性的溫度不高于300℃的含塵氣體。適用于煤炭、發(fā)電等企業(yè)。
由于秸稈灰的特性，濕式除塵器比較適用，另外通過濕式除塵產(chǎn)生的灰渣還可直接返回田間利用，是很好的鉀肥。
4、結(jié)論：
從以上對(duì)秸稈灰和各類除塵器的研究得出；由于秸稈中堿金屬及氯的含量較高，煙氣在450℃以上時(shí)具有較高的腐蝕性；此外，飛灰的熔點(diǎn)較低，很容易產(chǎn)生結(jié)渣問題，形成固體或半流體，運(yùn)行中會(huì)阻礙管道中煙氣與蒸汽的熱量傳輸，嚴(yán)重時(shí)甚至完全堵塞煙氣通道。鑒于此，通過設(shè)置過熱器降低煙氣溫度后，再采用濕式凈化系統(tǒng)進(jìn)一步降溫、除塵，以免堵塞煙道。這樣秸稈燃燒產(chǎn)生的煙氣可采用濕法煙氣凈化系統(tǒng)凈化除塵，也可通過布袋式除塵器來收集煙氣中的飛灰。如脈動(dòng)噴射式布袋除塵結(jié)構(gòu)，其容器由壓縮空氣脈沖清洗。布袋式除塵器的排放低于25mgNm3。大大低于燃煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。能夠滿足日益嚴(yán)格的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
此外，脈動(dòng)噴射式布袋煙氣除塵、過濾方式在秸桿發(fā)電技術(shù)上較為先進(jìn)的丹麥，得到了廣泛應(yīng)用，富通新能源生產(chǎn)銷售的飼料
顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)是養(yǎng)殖戶們生產(chǎn)顆粒飼料很不錯(cuò)的選擇。
