濕式電除塵技術(shù)及其在電廠的應(yīng)用前景探討

朱銘 楊維 陳遐齡 蔡江峰 肖愛萍

（中國聯(lián)合工程公司 浙江杭州 310052）

濕式電除塵器（WESP）作為高效除塵的終端精處理設(shè)備，擁有較為理想的對煙氣中酸霧、氣溶膠、汞和各種微細(xì)的、粘性的或高比電阻粉塵的收集能力，而且這種高效的控制復(fù)合污染物的能力還處在被國內(nèi)外的專家的不斷發(fā)掘中。實踐證明，采用這一設(shè)備的國內(nèi)外電廠都在控制污染方面取得了巨大的成效。目前，大部分國內(nèi)燃煤電廠都在使用濕式煙氣脫硫系統(tǒng)也為WESP的廣泛使用創(chuàng)造了條件。所以研究濕式電除塵技術(shù)是一個具有實用價值的投資，有很大的必要性。

1 WESP的原理和分類

1.1 WESP的工作原理

濕式電除塵器與干式電除塵器工作原理相同，都是向電場空間輸送直流負(fù)高壓，通過空間氣體電離，煙氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒荷電后在電場力的作用下，移動到收塵極板（集電極），從而被收集在收塵極表面。干式電除塵器利用振打清灰方式將收集到的粉塵震落到灰斗中，而濕式電除塵器則是通過收集煙氣中的霧滴顆粒，在收塵極表面形成溢流而將粉塵沖洗到水灰斗中。

他們的不同點在于煙氣的差異，干式電除塵器煙氣為煙氣溫度較高的干煙氣，煙氣中基本不含霧滴。而濕式電除塵器為煙氣溫度較低的濕飽和煙氣，其中含有大量的霧滴。

1.2 WESP的分類

WESP在結(jié)構(gòu)上有兩種分類：管式和板式。管式WESP的集塵極為多根并列的金屬管，放電極均勻分布在不同極板之間，管狀濕式靜電除塵器只能用于處理上下垂直流動的煙氣。板式WESP的集塵極呈平板狀，極板間均勻布置電暈線，板式WESP可用于處理水平或垂直流動的煙氣。

對比這兩種結(jié)構(gòu)，管式WESP更有優(yōu)勢，在相同的除塵效率下，管式除塵器內(nèi)的煙氣流速可以為板式除塵器的兩倍，因此在達(dá)到相同除塵效率時，管式除塵器的占地面積要小于板式除塵器。

2 WESP的布置形式和考慮因素

2.1 WESP的布置形式

WESP有多種布置形式，但部分形式已不適合現(xiàn)代工廠的使用。經(jīng)實踐證明，被大多數(shù)燃煤電廠采用的主要有三種布置形式。

2.1.1 垂直煙氣流獨立布置。

垂直煙氣流獨立布置由于其便于安裝和維修，因此被大多數(shù)工廠采用。采用這種形式的系統(tǒng)大多采取模塊形式供貨，之后在現(xiàn)場用多種方式連接。但需要提供專門的布置空間才能廣泛使用。

2.1.2 水平煙氣流獨立布置

水平煙氣流獨立布置與干式電除塵器布置相似，在電廠中也被經(jīng)常使用。與垂直煙氣流獨立布置的相同點是需要為其提供專門的空間，但不同的是需要進(jìn)行模式化的設(shè)計，這會為設(shè)計帶來一定難度。

2.1.3 垂直煙氣流與WFGD系統(tǒng)整體式布置

這是使用成本最低，占地面積最小的一種布置形式。這種方式采用最經(jīng)典的垂直布置方式，使用頂置WESP的方式，減少了內(nèi)部連接等結(jié)構(gòu)，簡化了系統(tǒng)的運行方式，因而應(yīng)用廣泛。

2.2 考慮因素

以上三種布置形式在設(shè)計合理的情況下，都可以在發(fā)電廠中投入使用。但如果隨意選擇，必定會影響除塵效率，增加成本，因此在實際選擇時，需要考慮以下因素。

2.2.1 WESP在垂直氣流的應(yīng)用中已經(jīng)很成功，并有著很好的應(yīng)用，但在水平氣流中，還需要更多的研究。

2.2.2 濕式電除塵技術(shù)需要從整體來考慮，由于這種設(shè)計沒有可靠的剛性電極和活動內(nèi)件，所以要正確選擇結(jié)構(gòu)材料。

2.2.3 整體布置WESP具有很大優(yōu)勢：可以降低煙囪內(nèi)襯的費用、簡化運行、減少維護(hù)工作量、大大優(yōu)化酸處理系統(tǒng)等。

2.2.4 由于整體式的WESP處于脫硫塔的上部，因此不便檢修維護(hù)；而獨立式的WESP在檢修維護(hù)過程中相對便捷。

2.2.5 現(xiàn)場改造項目的改造成本不應(yīng)只考慮設(shè)備的安裝費用，還要考慮到其他因素，如場地限制和停機的次數(shù)等。

3 WESP的結(jié)構(gòu)材料

WESP一般在低于沖刷液的絕熱飽和溫度下運行，因此各部分選用合理的材料才能保證WESP的可靠運行。殼體通常采用普通鋼制作，雖然它是最安全的，但其內(nèi)表面還要涂有玻璃鱗片等薄層防腐材料，以防止腐蝕。在安裝時，其連接處也需要保證殼體內(nèi)表面的抗腐蝕性。除塵部分需要較強的抗腐蝕能力，可以選用任意可導(dǎo)性材料。金屬極板濕式電除塵的極板材料主要采用316L不銹鋼，根據(jù)電廠運行經(jīng)驗，316L抗腐蝕能力較差。一般在沖洗水中加入氫氧化鈉來調(diào)整pH值，用以中和煙氣中酸霧凝結(jié)形成的酸液，避免對極板造成腐蝕，使金屬極板表面形成穩(wěn)定的水膜。同時連接點的易腐蝕性也需降至最低，否則一旦發(fā)生故障，則會產(chǎn)生電火花等使電場混亂的現(xiàn)象，引起除塵能力下降。

4 WESP的發(fā)展現(xiàn)狀

WESP作為一種新的除塵設(shè)備，擁有一百多年的歷史。早在1907年，喬治·科特雷爾第一個發(fā)明了WESP，并應(yīng)用于制酸、冶金等工業(yè)生產(chǎn)中，至今在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，但其在電力行業(yè)應(yīng)用相對較晚。隨著現(xiàn)代環(huán)保工業(yè)的發(fā)展，美國、日本等世界發(fā)達(dá)國家，為解決本國的電廠污染問題，根據(jù)本國污染治理發(fā)展的要求，在燃煤電廠中開始使用濕式電除塵器，對于濕式電除塵器的研究較為先進(jìn)。

美國AESDeepwater電廠在1986年對其155MW的燃煤發(fā)電機組的使用，是燃煤火電廠對WESP最早的應(yīng)用。2002年美國N&B電力公司對其1050MW的發(fā)電機組進(jìn)行改造，加裝WESP，這是濕法脫硫后最大機組的應(yīng)用。

目前日本已有32臺電廠發(fā)電機組應(yīng)用WESP，其中最為典型的是碧南電廠700MW機組對濕式電除塵器的應(yīng)用，排放濃度長期穩(wěn)定在5mg/Nm3以下，能高效去除煙氣中的微細(xì)煙塵和石膏雨微液滴。

我國由于改革開放才40年左右，工業(yè)較為落后，因此在濕式電除塵技術(shù)方面的研究工作起步晚，發(fā)展。但由于目前正大力推廣使用，已有益陽電廠、貴州都電廠等10多個電廠的濕式電除塵器投入運行。

5 WESP的發(fā)展前景

通過國內(nèi)外不同燃煤電廠的實踐表明,濕式電除塵器可以有效去除煙氣中的粉塵、酸霧、汞等重金屬離子、PM2.5等有害大氣污染物,是治理大氣粉塵污染的最理想的終端精處理技術(shù)裝備，污染環(huán)境的改善有極大的幫助。隨著我國的粉塵及復(fù)合污染物排放控制法規(guī)的出臺，加上廣大科研和工程技術(shù)人員對濕式電除塵器的深入研究，WESP必將在燃煤電廠得到越來越多的應(yīng)用。

5.1 大氣污染物的重點仍然是固體顆粒物，隨著環(huán)保力度的加大，我國處理這些顆粒物的重點仍然是PM2.5。當(dāng)前應(yīng)用普遍的干式電除塵器效率低下的劣勢使得濕式電除塵技術(shù)的大力研發(fā)勢在必行。

5.2 當(dāng)前燃煤電廠正逐步使用SCR脫硝和濕法脫硫，在這種情況下，WESP將會得到更多應(yīng)用。其高效吸收微細(xì)顆粒和酸霧的能力正是電廠所需要的。實驗證明，配置有WESP和WFGD的電廠可吸收80%以上的顆粒物、85%以上的三氧化硫，使煙氣渾濁度降低到10%以下。

5.3 濕式除塵器的使用，也可以解決環(huán)保設(shè)備更新上的一些問題，采用垂直煙氣流與WFGD系統(tǒng)整體式布置的裝置，使用WESP代替?zhèn)鹘y(tǒng)的除霧器，就不需要安裝GGH來防止煙囪腐蝕，同時對石膏雨也可以有效解決。

6 結(jié)語

改革開放以來，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷加快，人們對于生活質(zhì)量的要求也隨之提高。工業(yè)迅速發(fā)展，給人們帶來了高質(zhì)量的生活水平的同時，也加劇了環(huán)境污染，尤其是大氣污染。燃煤電廠和工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的污染物是大氣污染的污染源之一。隨著用電量的增長，電力需求與日俱增，但也會帶來更為嚴(yán)重的環(huán)境污染。

為了解決這一問題，我國制定了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在各種環(huán)境條件下燃煤電廠粉塵排放限值，這對于控制大氣污染物排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和推動工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮了重要作用。電除塵器的高除塵效率、較大的適應(yīng)范圍、較低的運行費用和較高的可靠性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各類煙氣處理。但是單純的干式電除塵器已經(jīng)較難滿足標(biāo)準(zhǔn)中的要求，因此需要尋求適合我國國情的高效除塵設(shè)備。

我國的污染問題逐年加劇，大氣污染首當(dāng)其沖。在環(huán)保問題日益受到關(guān)注的今天，WESP的使用具有重要意義，只有充分研究，理論聯(lián)系實際，才能使WESP得到更為有效的應(yīng)用。