濕式電除塵器對PM2.5的治理效果及應(yīng)用前景

周益輝，曾毅夫，劉彰，胡永鋒，胡雍巍, 薛茗月

（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100；2.桂林師范高等專科學(xué)校，廣西 桂林 541001）

濕式電除塵器對PM2.5的治理效果及應(yīng)用前景

周益輝1，曾毅夫1，劉彰1，胡永鋒1，胡雍巍1, 薛茗月2

（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆L沙 410100；2.桂林師范高等?？茖W(xué)校，廣西 桂林 541001）

作為大氣復(fù)合污染物控制有效治理技術(shù)裝備，濕式電除塵器在治理PM2.5（細顆粒物）、酸霧、氣溶膠、亞微米顆粒物、汞、重金屬及二英等污染物方面具有廣泛的應(yīng)用前景。文章論述了濕式電除塵器的工作原理、主體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)特點，探討了濕式電除塵器的應(yīng)用前景。

濕式電除塵器（WESP）;細顆粒物;復(fù)合污染物;治理

1 前言

我國各地日漸增多的灰霾天氣給人們生活健康帶來了不可估量的影響，PM2.5污染治理已引起了社會的廣泛關(guān)注。產(chǎn)生PM2.5的主要來源是火力發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的污染物?，F(xiàn)階段我國90%的電能來自火力發(fā)電，而火力發(fā)電和工業(yè)生產(chǎn)需要燃燒大量煤炭，燃煤廠鍋爐產(chǎn)生的大氣污染物已成為大氣污染的主要來源。《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）規(guī)定燃煤電廠粉塵排放限值為30mg/m3，而對于重點地區(qū)燃煤電廠粉塵排放限制降至20mg/m3，單純的干式電除塵器已經(jīng)很難滿足該排放要求[1]。

隨著人們對火力燃煤電廠及工業(yè)鍋爐微細顆粒物（包括PM2.5粉塵、SO3酸霧及氣溶膠等）、重金屬汞、揮發(fā)性有機化合物等復(fù)合污染物排放的日益重視，這些復(fù)合污染物的治理也成為國際社會關(guān)注的焦點，發(fā)達國家已經(jīng)對PM2.5細顆粒物中汞的排放進行了嚴格的限制。據(jù)國外PM2.5治理先進技術(shù)和經(jīng)驗，濕式靜電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細粉塵有良好的脫除效果，具有聯(lián)合脫除PM2.5、酸霧和重金屬汞及其氧化物等復(fù)合污染物的前景。此外，濕式靜電除塵技術(shù)作為一種終端精處理技術(shù)，在燃煤電廠以及化工、冶金、玻璃制造等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、社會效益。

2 濕式電除塵技術(shù)特點

2.1 技術(shù)原理

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動的過程中，碰撞到煙氣中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場力作用下與氣流分離向極板或極線運動，荷電粉塵到達極板或極線時由靜電力吸附在極板或極線上，從而使煙氣凈化。但對集塵板上捕集到的粉塵的清除方式WESP與DESP有較大區(qū)別，干式電除塵器一般采用機械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用沖刷液沖洗電極，在極板上形成連續(xù)的液膜，使粉塵隨著沖刷液的流動而清除。濕式電除塵技術(shù)原理見圖1。

圖1 濕式電除塵技術(shù)原理示意

2.2 主體結(jié)構(gòu)

濕式靜電除塵器主要由進出口煙道、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)等組成。其主體結(jié)構(gòu)見圖2，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 濕式電除塵主體結(jié)構(gòu)示意

圖3 濕式電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

2.3 技術(shù)特點

濕式電除塵器具有除塵效率高、壓力損失小、操做簡單、能耗小、無運動部件、無二次揚塵、維護費用低、生產(chǎn)停工期短、可在煙氣露點溫度以下工作、由于結(jié)構(gòu)緊湊而可與其它煙氣治理設(shè)備相互結(jié)合、設(shè)計形式多樣化等特點。其與干法電除塵相比，具有以下優(yōu)點：

（1）濕式靜電除塵器收集的粉塵不受高比電阻粉塵的影響，可達到很高的除塵效率（出口含塵量≤10mg/Nm3）；

（2）在不利條件下，濕式靜電除塵器對粉塵的收集比干式靜電除塵器更能適用對氣體凈化過程和性能方面要求很高的行業(yè)；

（3）放電極采用獨特的形狀和安裝方法，不會由于振動或腐蝕而損壞；

（4）采用特定形式的電極及最佳的噴嘴排列，使其達到最有效的清洗效果；

（5）電極上無堆塵；

（6）無運動部件、基本沒有易損件；

（7）無二次揚塵。

除此之外，采用濕式電除塵器脫除煙氣中的汞對于燃燒高硫煤或低硫煤的的電廠來說，是一項極富前景的控制汞排放的方式。煙氣中的汞如果以水溶性的化合物形式存在就可以直接以顆粒物形式脫除，而如果以元素汞形式存在就可以被吸附劑吸附后再間接脫除。ESP干法電除塵與WESP濕法電除塵技術(shù)的比較見下表。

ESP干法電除塵與WESP濕法電除塵技術(shù)比較表

3 濕式電除塵應(yīng)用于火電煙氣治理

濕式電除塵技術(shù)是去除PM2.5的最有效手段，是當(dāng)前國際領(lǐng)先水平的除塵環(huán)保技術(shù)，在歐美等世界發(fā)達國家有數(shù)百個項目應(yīng)用濕式靜電除塵技術(shù)有效地除去煙氣中的PM2.5粉塵。

基于濕式電除塵在脫除PM2.5方面具有的獨特優(yōu)勢，在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國燃煤及發(fā)電行業(yè)的技術(shù)特點，國內(nèi)企業(yè)開展了濕式電除塵器的技術(shù)研發(fā)工作，并自主設(shè)計制造了國內(nèi)領(lǐng)先的濕式電除塵器試驗平臺、除塵系統(tǒng)試驗平臺、理化分析試驗臺、CFD數(shù)值模擬仿真研究室等試驗研究平臺，實施濕式靜電除塵器關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。

在濕法脫硫之后控制PM2.5、控制SO3酸霧、脫除汞等重金屬，一方面取消了振打，避免了粉塵的二次飛揚，可將煙塵排放濃度控制在5mg/m3以下，也就是大大降低了PM2.5的排放濃度；另一方面還可以對SO3酸霧、汞等重金屬進行有效控制。在電除塵器內(nèi)部通過噴霧增濕，荷電后的SO3酸霧在靜電凝聚作用下粒徑增大，被捕集于極板并與水膜形成稀酸，去除效率可達95%以上。同時，基于電除塵器內(nèi)部過飽和環(huán)境和靜電脫除效應(yīng)，對煙氣中顆粒汞、氧化汞的脫除效率高達60%以上。

濕式電除塵在火電行業(yè)的應(yīng)用實例：

某電廠300MW燃煤發(fā)電機組尾部煙氣處理采用石灰石-石膏濕法全煙氣脫硫，一爐一塔系統(tǒng)配置，脫硫系統(tǒng)未設(shè)置GGH。濕式電除塵器系統(tǒng)投運前電除塵器除塵效率為98.69%；出口煙塵濃度為392.8mg/Nm3，超出環(huán)保標準排放限值要求。濕式電除塵器系統(tǒng)投運后機組滿負荷工況，除塵器進口煙塵濃度30,004mg/m3（標態(tài)、干基）條件下，達到如下效果：1）煙囪入口總固體顆粒排放質(zhì)量濃度平均值為18.5mg/m3（標態(tài)、干基），低于重點地區(qū)大氣污染物特別排放限值20mg/m3（標態(tài)、干基）的要求；2）機組煙囪入口液滴排放質(zhì)量濃度平均值為13.46mg/m3（標態(tài)、干基），符合設(shè)計指標—液滴排放質(zhì)量濃度≤20mg/m3（標態(tài)、干基）的要求；3）煙囪出口煙氣帶水和“石膏雨”問題得到很大改善，裝置出口2.5μm粒徑以上細顆?；就耆摮隹诩氼w粒物數(shù)量上以0.07～0.8μm細顆粒物居多；4）裝置脫酸效果顯著，煙囪冷凝酸性液體量降低70%以上，冷凝液中H+離子濃度降低約60%，煙囪腐蝕壓力大大減緩；5）設(shè)備正常運行時，平均電耗130kW，水耗率為零。

4 結(jié)語

隨著大氣污染物尤其是排放標準日趨嚴格，PM2.5的治理已提上日程，研究開發(fā)適合中國國情、經(jīng)濟可靠、治理效率高的技術(shù)和設(shè)備勢在必行。濕式電除塵作為一種高效治理復(fù)合污染物（尤其是PM2.5）具有強大的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢，國外WESP在電廠已經(jīng)具有近30年的應(yīng)用歷史，且有近50套WESP應(yīng)用于美國、歐洲及日本的電廠[2]。可以預(yù)見，未來隨著我國的粉塵及復(fù)合污染物排放法規(guī)的出臺，濕式電除塵將會在燃煤電廠、工業(yè)鍋爐煙氣治理等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。

[1] 趙琴霞，陳招妹，周超炯，尹得仕.濕式電除塵技術(shù)及其在電廠的應(yīng)用前景探討[J].電力科技與環(huán)保，2012，28（4）：24-26.

[2] Staehle R C，Triscori R J，Kumar K S，et al. Wet Electrostatic Precipitatoes for High Efficiency Control of Fine Particulates and Sulfuric Acid Mist [C]. Institute of Clean Air Companies Forum. Nashville Tennessee：2003.

Wet Electrostatic Precipitator on Treatment Effect and Application Prospect of PM2.5

ZHOU Yi-hui1, ZENG Yi-fu1, LIU Zhang1, HU Yong-feng1, HU Yong-wei1, XUE Ming-yue2
(1. Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 410100; 2. Guilin Normal Higher Specialized School, Guilin Guangxi 541001, China)

The paper sees that the wet electrostatic precipitator (WESP), as an effective treatment technology of air compound pollutants, shows a wide application prospect in treatment of PM2.5(fine particulate), acid mist, aerosol, sub-micron particulate matter, mercury, heavy metal and dioxin pollutants. The paper exp licates the working principle, principal part structure and main technical characteristic of WESP, and discusses the app lication prospect of WESP.

WESP; fine particulate; compound pollutant; treatment

X701

A

1006-5377（2014）03-0006-04