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“电除尘器的状况是,它前级电场对密集粉尘的捕集能力很强,体现出来的能效比也很高,但对付稀薄的、浓度较低的细微颗粒粉尘,后级电场的效率就大打折扣了。如果用另一种除尘方式———布袋除尘器,虽然会提高对细颗粒物的捕集效率,但又面临着阻力大易破袋的问题。”要如何破解这两种传统除尘技术的局限性?多年在一线做调试工作,让黄炜对除尘技术有了更多、更深入的思考,从而萌发出能否尝试将电与袋两种技术结合在一起的想法。带着这个想法,他与国内数位除尘专家进行了多次探讨。
1995年7月,在黄炜应邀到复旦大学除尘培训班讲课期间,他与复旦大学的陈康元教授就此问题整整讨论了3个晚上,主题就是能否寻找一种方式将电除尘器和布袋除尘器结合起来,做到扬长避短。因此,黄炜成为龙净提出电袋复合除尘技术概念的第一人。
显而易见,龙净开发电袋最初的出发点,是希望在日渐严格的环保要求下,解决传统除尘技术的不足。弄清楚这一点,可以很好地扭转之前对电袋技术的一个误解———有些人认为,电袋技术起源于国外,被龙净发扬光大。而真实的情况是,电袋的设想是龙净结合当时国内的政策环境与技术现状提出的,并未借鉴过国外的资料。黄炜坦言,当时的信息传递渠道并没有那么发达,他也并不了解国外的任何信息,而电袋最终获得国家科技大奖也已经说明了一切:对于一项国家级大奖而言,首要门槛就是必须具备国内完全自主知识产权。至于国外也提出了电袋技术概念,应该是“英雄所见略同”,这是技术研发时常见的情况。而且,实际证明国外对电袋技术的研究并不如龙净,根本原因正是在于龙净对电袋技术有着更为透彻的理解。目前,国际仅有的12台百万千瓦机组配套电袋复合除尘器都出自龙净之手就是最好的佐证。
此后,在构思电袋的过程中,黄炜找到了对电袋发展至关重要的人物———林宏。当时还在天津水泥工业设计研究院工作的林宏,是国内研究电除尘器和袋式除尘器最著名的专家之一。据说当年在北京的书店,刘后启、林宏合著的《电收尘器》一书曾被黄炜一次性买走了50本。黄炜将自己对“电+袋”的想法与林宏交流时,立即得到林宏的肯定和认可,二人当场一拍即合,并约定,2001年林宏从天津水泥研究院退休后加入龙净,携手将设想付诸于行动。
诞生 一场豪赌开好头
上世纪90年代,国家大力开发上海浦东,浦东区因此制定了更加严格的环保标准。位于该区的浦东水泥厂面临着生死考验———粉尘排放已经超标,不解决就要关停。于是,2003年林宏应邀为该厂的电除尘器提供改造方案。“当时的厂况条件局限性很大,对电除尘器做扩容很困难,做布袋除尘又需要更换引风机,投资会很大。综合实际情况,我提出能不能改成电袋复合除尘器。”林宏说,这一大胆的提议让浦东水泥厂的厂长犯了难。当时电袋复合除尘器还是个新鲜物,连国际上都还没有工业应用的成功案例,这么做是否太冒险?最后,还是向上一级领导汇报后,由领导拍板:就这么干,不然就没出路了!
就这样,更像是一场豪赌,上海浦东水泥厂第一个吃了“螃蟹”,应用了国内第一台电袋复合除尘器。2004年,到岗上任后的电袋复合除尘器运行效果非常好,测试时的效率达到了99.9%以上。这一局,上海浦东水泥厂算是赌赢了。
实际上,这一局也给电袋复合除尘器的发展开了个好头。“有了上海浦东水泥厂的实际应用,我们发现,原本对电袋的很多担忧都迎刃而解了。”黄炜介绍,他曾与国内一位著名的电力环保专家探讨电袋构想时,这位专家就担心:“电除尘把前面的大颗粒物去除后,后面的细颗粒会把布袋堵死。”而在浦东水泥厂的应用过程证实,经过前端电除尘器后的粉尘会荷电,被滤袋捕集时由于同性电荷相斥,粉尘之间会更加疏松,就会变得阻力低、易收集,并不存在堵袋的问题。
中国工程院院士、清华大学环境科学与工程研究院院长郝吉明参与了电袋多个重要成果的评审,他指出,电袋的创新核心是让前面的电区去除90%左右的粉尘,剩下的交由后面的袋区去除。而经电区荷电的粒子,会减少布袋的过滤阻力,延长布袋的清灰周期。“这种组合式方式的运用,将原来单一的除尘设备耦合强化后,达到的是1+1>2的效果。”
同样对电袋复合除尘技术非常了解的国电环境保护研究院副院长、研究员朱法华也重点强调了电除尘+袋除尘这种耦合关系所能呈现的优势。“电除尘的优点是皮实、耐用、阻力小,缺点是受煤质波动影响较大,除尘效果不稳定;布袋除尘器的除尘效率虽不受煤质影响,但容易形成高阻力,滤袋的寿命也容易受影响。电袋复合除尘器在将电除尘与布袋除尘两者的优势结合的同时,还规避了各自的缺点。”
朱法华分析,电袋的复合不是简单的拼接,至少在三方面表现得较为突出:一是将电除尘和布袋除尘有机耦合,从机理上解决了两种除尘方式之间的关系;二是将流场做得非常流畅,从原来的一维进风变成了三维进风,并对清灰方式等做了很多很好的改进;第三,开发了一系列适应电袋复合除尘器特点的滤料,包括PTFE、PPS复合滤料等,解决了滤袋的寿命问题。
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