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濕式電除塵器技術(shù)分析原理及特點(diǎn)
2016-08-31 15:46:11 來源：
燃煤電廠一直是國(guó)家環(huán)境治理的重點(diǎn)，新出臺(tái)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)更是對(duì)近年來陸續(xù)跟進(jìn)的除塵、脫硫以及脫硝系統(tǒng)提出了更高的要求，如何控制PM2.5細(xì)顆粒排放、石膏雨和煙囪藍(lán)煙等問題已成為當(dāng)務(wù)之急。新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)中，粉塵排放限值由50mg/m3提高到30mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)提高到20mg/m3，單純的干式電除塵器已經(jīng)很難滿足要求，同時(shí)新標(biāo)準(zhǔn)也提高了NOx和SOx的排放限值，并增加了Hg的控制指標(biāo)。濕式電除塵器(WESP)在實(shí)現(xiàn)超低排放、控制PM2.5和重金屬等復(fù)合污染物方面應(yīng)用效果良好，國(guó)家環(huán)保部在《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染防治技術(shù)政策(試行)》(征求意見稿)中明確指出:鼓勵(lì)火電企業(yè)采用濕式電除塵等新技術(shù)，防止脫硫脫硝造成的“石膏雨”以及“藍(lán)煙”污染。
2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)特點(diǎn)
2.1 國(guó)內(nèi)濕式電除塵器應(yīng)用概況
我國(guó)在濕式電除塵技術(shù)研究方面起步較晚，*早主要是硫酸和冶金工業(yè)中應(yīng)用了一些中小型的濕式電除塵器。從2009年開始，逐步開展了針對(duì)燃煤電廠應(yīng)用濕式電除塵器的研究和探索，并取得了多個(gè)項(xiàng)目的成功應(yīng)用。華電淄博熱電有限公司濕式電除塵工程，該項(xiàng)目充分考慮了老廠爐后場(chǎng)地有限的特點(diǎn)，采用了雙層復(fù)式臥式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。鞍鋼第二發(fā)電廠燃?xì)?/span>-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，引進(jìn)日本三菱濕式電除塵器裝置(平板式)，用于除塵凈化進(jìn)入煤氣壓縮機(jī)前高爐、焦?fàn)t煤氣。
2.2 國(guó)外濕式電除塵器應(yīng)用概況
日本的濕式電除塵技術(shù)起步較早，已經(jīng)有30多年的應(yīng)用史，僅三菱重工就有33臺(tái)套應(yīng)用于電廠。日本碧南電廠5臺(tái)套濕式電除塵器投產(chǎn)20年來，煙塵排放濃度長(zhǎng)期保持在2～5mg/m3的水平，并且濕式電除塵器本體和內(nèi)部構(gòu)件均未發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。
美國(guó)在濕式電除塵方面研究也較早，與日本不同的是，美國(guó)應(yīng)用較多的是垂直煙氣流獨(dú)立設(shè)計(jì)和與WFGD的整體式設(shè)計(jì)。典型工程有AES深水電廠，采用的是吸收塔后單獨(dú)布置的垂直煙氣流設(shè)計(jì)。整體式布置方案具有不用另外占用場(chǎng)地，減少了內(nèi)部連接管道和土建，無單獨(dú)支架，管道布置簡(jiǎn)單，投建成本和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是:由于布置在WFGD的上方，使得煙氣的流動(dòng)阻力增加，同時(shí)高空布置也使得基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷增加。
3 濕式電除塵器的原理及特點(diǎn)
3.1 工作原理
濕式電除塵器的工作原理和干式的類似，都是高壓電暈放電使粉塵或水霧荷電，荷電的粒子在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)集塵板，但在粉塵的清除方式上，干式電除塵器采用的是機(jī)械振打，而濕式電除塵器采用沖刷液沖洗電極，將收塵板上捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨之排出。
3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)本體結(jié)構(gòu)。濕式電除塵器主要由進(jìn)出口煙道、除塵器殼體、導(dǎo)流板、整流格柵、陽極收塵板陰極線、絕緣箱、沖洗水系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)類型上一般分為板式和管式兩類，板式的集塵極為平板狀，水膜形成性好，極板間均布電暈線，主體類似于干式電除塵器，能處理水平或垂直流動(dòng)的煙氣;管式的集塵極一般為多根并列的圓形或多邊形金屬管，中間分布電暈線，只能處理垂直流動(dòng)的煙氣。濕式電除塵器外部構(gòu)件采用普通碳素鋼，內(nèi)表面加涂層以防腐蝕，安裝時(shí)要注意控制內(nèi)表面的破損，特別是焊接點(diǎn)、構(gòu)件連接處等。外殼的外部不需要保溫，因?yàn)闊煔鉁囟鹊陀陲柡蜏囟�，因而外殼處的煙氣也幾乎沒有降溫�？傮w來看，管式集塵極要比板式的效率高、便于布置且占用空間少。
(2)清灰方式。干式電除塵器是通過振打的方式，將集塵極上的積灰振落到灰斗，而濕式電除塵器是將沖刷液噴淋至集塵板上形成連續(xù)的液膜，隨著沖刷液的流動(dòng)將粉塵沖刷到灰斗中隨之排出。若集塵極上的粉塵不能及時(shí)沖刷下來，會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行電壓下降、電暈封閉和局部腐蝕等問題。常見的清灰方式包括自沖刷、噴霧沖刷和液膜沖刷。不管哪類沖刷方式，沖刷液中含有的大量懸浮顆粒物以及酸性物質(zhì)，直接排放會(huì)造成二次污染和水資源的浪費(fèi)，因此需要解決灰水循環(huán)和水耗問題建議對(duì)沖洗水采用閉式循環(huán)。
3.3 濕式電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)
濕式電除塵器的優(yōu)點(diǎn):對(duì)粉塵的適應(yīng)能力強(qiáng)，能達(dá)到很高的除塵效率，同時(shí)也適用于處理高溫、高濕的煙氣;沒有二次揚(yáng)塵;沒有錘擊設(shè)備等易損部件，可靠性高;能有效去除亞微米級(jí)顆粒、SO3氣溶膠和石膏微液滴，對(duì)控制PM2.5、藍(lán)煙和石膏雨效果良好;由于在電除塵器內(nèi)電場(chǎng)氣流速度較高，灰斗的傾斜角減小，設(shè)備的布置緊湊;降低煙氣中總的攜帶水量，減小石膏雨形成的幾率存在的問題:排煙溫度需低于沖刷液的絕熱飽和溫度;在高粉塵濃度和高SO2濃度時(shí)難以采用濕式電除塵器;必須要有良好的防腐蝕措施;濕式電除塵器沖洗水雖采用閉式循環(huán)，但要與脫硫水系統(tǒng)保持平衡;多處部件需要用耐腐蝕材料，且未大規(guī)模生產(chǎn)，單個(gè)產(chǎn)品投入成本較高;新機(jī)組需單獨(dú)占用爐后場(chǎng)地，對(duì)老機(jī)組改造將會(huì)有場(chǎng)地布置問題。
4 新技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
(1)濕式膜電除塵技術(shù)。該技術(shù)*早在1979年，由美國(guó)俄亥俄大學(xué)Pasic提出并研究成功[11]。濕式膜電除塵器采用碳纖維或硅纖維編織膜作為集塵極，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電除塵器中的金屬集塵極，利用毛細(xì)作用，使水均勻的分布在膜表面，消除了傳統(tǒng)濕式電除塵器集塵板上容易出現(xiàn)的局部干燥區(qū)，避免反電暈的產(chǎn)生，也保證了電場(chǎng)的穩(wěn)定，提高了除塵效率。
(2)干濕復(fù)合電除塵技術(shù)。集合了干式和濕式電除塵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用前級(jí)電場(chǎng)干式電除塵+末極電場(chǎng)濕式電除塵的配套方案，*早由美國(guó)電研所于20世紀(jì)90年代開始研究。
5 濕式電除塵器與現(xiàn)有除塵設(shè)備比較
以100MW機(jī)組為例，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采用5電場(chǎng)干式電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合式除塵器(包含2電場(chǎng))、4干式+1濕式電除塵器，進(jìn)行技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性比較。
5.1 經(jīng)濟(jì)性比較
(1)設(shè)備費(fèi)用。袋式除塵器<5電場(chǎng)干式除塵器<電袋復(fù)合式除塵器<4干式+1濕式電除塵器;
(2)土建及施工費(fèi)用。袋式除塵器<電袋復(fù)合式除塵器<5電場(chǎng)干式除塵器<4干式+1濕式電除塵器;
(3)年運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。5電場(chǎng)干式除塵器<電袋復(fù)合式除塵器<4干式+1濕式電除塵器<袋式除塵器;
(4)總費(fèi)用。5電場(chǎng)干式除塵器<袋式除塵器<電袋式復(fù)合除塵器<4干式+1濕式電除塵器。
由此可見，濕式電除器的總費(fèi)用*高，但其所帶來的社會(huì)效益和環(huán)境效益是無法估量的。
5.2 技術(shù)性比較
現(xiàn)在廣泛采用的干式電除塵、袋式除塵、電袋復(fù)合式除塵技術(shù)，僅能控制脫硫塔前的粉塵排放濃度，對(duì)于SCR以及WFGD后所產(chǎn)生的SO3氣溶膠和石膏微液滴沒有去除效果，對(duì)于PM2.5細(xì)微顆粒物和重金屬污染物的去除效果也很有限。干式電除塵器除塵性能受煤質(zhì)、飛灰成分、物相組成影響;袋式除塵器不受煤質(zhì)、飛灰特性影響，但對(duì)煙氣溫度、濕度、成分敏;感電袋復(fù)合式除塵器不受煤質(zhì)、飛灰特性影響，同樣對(duì)煙氣溫度、濕度等敏感，但要好于袋式除塵器;濕式電除塵器不受煤質(zhì)、煙氣工況影響，適用范圍較廣。濕式電除塵器作為大氣復(fù)合污染物的終端控制設(shè)備，在控制上述污染物滿足新標(biāo)準(zhǔn)煙塵排放要求上都有出色的表現(xiàn)。表1列出了上述幾種除塵技術(shù)比較。
6結(jié)語
濕式電除塵器在滿足新標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還能對(duì)PM2.5細(xì)微顆粒、SO3氣溶膠微液滴、有機(jī)污染物、重金屬污染物等起到有效的控制作用，其社會(huì)效益巨大。SCR+ESP/FF+WFGD+WESP的大氣污染物控制模式，也是目前世界上燃煤電廠*先進(jìn)的、控制污染物效果*好的方式。目前，國(guó)內(nèi)已有數(shù)臺(tái)套的濕式電除塵器成功應(yīng)用，并且運(yùn)行狀況良好。國(guó)內(nèi)外的濕式電除塵器投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)表明，在燃煤電廠應(yīng)用濕式電除塵器是完全可行的，而且對(duì)于復(fù)合污染物有著很好的控制效果，能夠解決眾多環(huán)境問題相信隨著國(guó)家環(huán)保要求的不斷提高，濕式電除塵器也將日益受到重視，并在實(shí)現(xiàn)粉塵超低排放，控制PM2.5和大氣復(fù)合污染物方面發(fā)揮重要作用。
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