濕式電除塵器是煙氣粉塵“近零排放”的保障

徐志海，仇云霞，倪新華

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰荆K 鹽城 224051）

0 引言

據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計：2013 年全國煤炭消費量為36.2 億t，其中燃煤電廠占49%，工業(yè)窯爐和工業(yè)鍋爐占14%。 燃煤電廠及工業(yè)鍋爐是煤炭消費的主體，占全國煤炭消耗的一半以上。 煤煙型污染已成為我國NOX、SO2以及粉塵產(chǎn)生的第一大污染源， 控制燃煤電廠及工業(yè)鍋爐煙氣污染的排放將是國家煙氣減排的關(guān)鍵。

1 當(dāng)前燃煤電廠煙氣排放存在的“四大”問題

隨著SCR 脫硝、 濕法脫硫以及高效除塵器的應(yīng)用， 全國火電廠煙囪的煙氣排放已得到很好控制，NOX、SO2和粉塵的排放濃度可以控制在較低標(biāo)準(zhǔn)。 但從目前運行情況看，仍存在以下四點不足：

（1）煙囪出口“石膏雨”嚴(yán)重

由于除霧器選型設(shè)計不合理、除霧器堵塞、除霧器坍塌等原因?qū)е鲁F效率差， 或者由于吸收塔設(shè)計流速過高、 噴嘴霧化效果不好等原因造成煙氣中的水霧和液滴被帶出吸收塔， 從而使煙囪附近出現(xiàn)“石膏雨”現(xiàn)象，嚴(yán)重時地面上可顯見一層石膏粉。

（2）煙囪出口“藍(lán)色和黃色煙羽”現(xiàn)象突出

燃煤電廠鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生SO2和SO3，當(dāng)煙氣溫度在480 ℃時， 在特定氣體成分條件下SO2氧化成SO3的氧化率可達(dá)到15%。 煙氣在經(jīng)過SCR 脫硝系統(tǒng)時， 催化劑會催化氧化煙氣中的SO3，增加SO3濃度，并在脫硫塔內(nèi)與水汽結(jié)合形成H2SO4蒸汽， 最終以氣溶膠形式通過煙囪排入大氣，與空氣接觸后產(chǎn)生大量PM2.5 顆粒，從而形成藍(lán)色或黃色煙羽。

（3）汞金屬不能有效脫除

煤在鍋爐燃燒過程中會產(chǎn)生約0.15 mg/kg·煤的汞，一部分汞通過吸附、凝聚等作用進(jìn)入鍋爐底灰被排出，而絕大部分隨煙氣排出。 隨煙氣排出的汞以零價汞（Hgg0）和二價汞（Hgg2+）的氣相汞為主，約占煙氣中總汞含量的80%以上，以氣溶膠顆粒物的形式存在于大氣中。氣相汞在低溫下極易溶于水， 因此濕法脫硫?qū)γ摴哂休^高的脫除效率。但由于濕法脫硫出口帶出的水霧和漿液較多，汞也隨之帶出，并在空氣中再次形成氣態(tài)汞。

（4）濕法脫硫出口煙道及煙囪腐蝕嚴(yán)重

采用濕法脫硫工藝，其后續(xù)煙道及煙囪均須進(jìn)行玻璃鱗片樹脂、合金板等防腐處理，其防腐成本較高，而且后期還須定期修補(bǔ)、更換。 其主要原因是濕法脫硫出口煙氣中含有較多的水霧、液滴和腐蝕性氣性。

2 當(dāng)前煙氣治理技術(shù)對“四大”問題解決的現(xiàn)狀

目前，國家關(guān)于燃煤電廠煙氣治理主要是控制NOX、SO2和粉塵的排放。 其中NOX的脫除技術(shù)主要有SCR、SNCR、SCR 與SNCR 復(fù)合這三種技術(shù)，SO2的脫除技術(shù)主要有干法和濕法技術(shù)，除塵的脫除技術(shù)主要有常規(guī)干式電除塵、低低溫電除塵、移動極板電除塵、袋除塵和電袋復(fù)合除塵等。 以上技術(shù)對所屬領(lǐng)域的排放控制均有很好的效果，但無法解決目前燃煤鍋爐煙氣排放存在的“四大”問題，具體分析如下：

（1）脫硝設(shè)備產(chǎn)生部分問題

SCR、SNCR 和復(fù)合脫硝，在脫硝反應(yīng)過程中反而會催生SO3，導(dǎo)致PM2.5 微細(xì)顆粒物的產(chǎn)生以及藍(lán)色和黃色煙羽的形成； 多余的氣態(tài)NH3會生成（NH4）2SO4氣溶膠，與空氣接觸結(jié)晶生成PM2.5 微細(xì)顆粒物； 而催化劑中含有一定含量的重金屬，也會增加后續(xù)煙氣中重金屬的含量。

干法脫硫的脫硫效率不高，不能滿足脫硫“近零排放”的要求，目前應(yīng)用較少，尤其在大型燃煤機(jī)組基本不被采用。干法脫硫雖然不產(chǎn)生水霧、“石膏雨”、 煙道腐蝕等問題， 但也不能將煙氣中原有的SO3、氣溶膠、PM2.5 微細(xì)顆粒物、汞金屬有效脫除。濕法脫硫在運行過程中產(chǎn)生了水霧、“石膏雨”、H2SO4氣溶膠，導(dǎo)致煙道和煙囪的腐蝕。 雖然有一定的除塵作用，但對煙氣中PM2.5 的捕集能力弱。

（2）當(dāng)前除塵設(shè)備無法解決煙氣排放等問題

當(dāng)前除塵技術(shù)種類較多，有常規(guī)電除塵、低低溫電除塵、移動極板電除塵、袋除塵和電袋復(fù)合除塵等。 但這些除塵設(shè)備均設(shè)置在濕法脫硫的前端，僅能對脫硫前端煙氣中的粉塵起到脫除作用，不能解決后端濕法脫硫產(chǎn)生的幾類問題。由于除塵器自身結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致除塵效率、出口粉塵排放濃度和PM2.5 的捕集率均有差異，如表1 所示。

表1 各類除塵器出口粉塵排放濃度、PM2.5 捕集率先進(jìn)水平對比表

根據(jù)表1 可以看出， 當(dāng)前除塵器出口粉塵排放先進(jìn)水平僅為≤15 mg/Nm3。 雖然可以達(dá)到國家當(dāng)前粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)， 但距離已經(jīng)部分實施的≤5 mg/Nm3的“近零排放”要求相差甚遠(yuǎn)。 除塵器的PM2.5 捕集率最高可達(dá)80%， 但僅是局限在濕法脫硫的前端， 對于濕法脫硫產(chǎn)生的氣溶膠等PM2.5 微細(xì)顆粒物無法捕集。

采用低低溫電除塵器，可以有效捕集煙氣中的SO3，減少后端氣溶膠的含量，但須增加低低溫省煤器， 系統(tǒng)阻力將增加600 Pa， 且不能解決后端水霧、液端，以及煙道和煙囪腐蝕問題。

此外，目前除塵設(shè)備具有一個共同不足就是均不能有效脫除煙氣中的汞金屬。

3 濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器與干式電除塵器工作機(jī)理相同，都是利用電場力的作用，將煙氣中的粉塵和液滴收集到陽極板和陰極線的表面。不同之處是濕式電除塵器不采用機(jī)械振打清灰方式，而是在其工作過程中對陰陽極表面進(jìn)行水噴淋，使陰陽極表面形成水膜，陰陽極表面捕集的粉塵和液滴隨水膜順其表面向下流入灰斗，并最終排出，而凈化的氣體通過煙囪排入大氣。

4 濕式電除塵器的優(yōu)點

4.1 出口粉塵可“近零排放”

濕式電除塵器進(jìn)口煙氣溫度正常為50 ℃左右，與前端干式電除塵器進(jìn)口煙氣溫度130 ℃左右相比，煙氣中粉塵比電阻大大下降；濕式電除塵器進(jìn)口煙氣含濕量約為8%，水滴濃度約為75 mg/Nm3，含濕量的增加可以提高煙氣的導(dǎo)電性能， 從而可以大幅提高除塵效率。 另外， 濕式電除塵器通過水噴淋清灰，無機(jī)械振打?qū)е露螕P(yáng)塵的缺陷。 低溫、高濕的煙氣性質(zhì)， 以及無二次揚(yáng)塵的優(yōu)點為濕式電除塵器粉塵的“近零排放”提供了保障，可以滿足≤5 mg/Nm3的粉塵排放濃度。

4.2 可解決煙囪出口“石膏雨”問題

濕法脫硫出口煙氣含有水霧、粉塵和石膏的液滴，其根本原因是除霧器對水霧和液滴的捕集能力不夠。 如果在濕法脫硫的后端增加濕式電除塵器，則可充分捕集煙氣中的水霧和液滴，使陰陽極表面形成水膜，起到除塵和清灰的雙重效果。 據(jù)試驗統(tǒng)計，濕式電除塵器對水霧的捕集率可達(dá)75%以上。

4.3 有效脫除煙囪出口煙羽、PM2.5 微細(xì)顆粒物

濕法脫硫出口煙氣溫度正常為50 ℃左右，煙氣中的SO3與水汽結(jié)合形成H2SO4蒸汽，混合在煙氣帶出的水霧和液滴之中， 在通過濕式電除塵器時， 隨同水霧和液滴被捕集下來。 該捕集率可達(dá)90%以上， 煙囪出口的煙羽、PM2.5 能得到有效脫除。

4.4 有效脫除煙氣中的汞金屬

濕法脫硫吸收塔出口帶出的水霧和液滴中含有一定的汞金屬，由于濕式電除塵器對水霧和液滴的捕集率達(dá)90%以上，汞金屬也同時捕集下來。

4.5 解決煙道和煙囪的腐蝕難題

煙道和煙囪的腐蝕主要是由于煙氣中含有較多的水霧、液滴和腐蝕性氣性。 濕式電除塵器的捕集減少了煙氣中的含濕量，有效解決煙道和煙囪的腐蝕問題。

5 結(jié)論

濕式電除塵器可以保證煙囪出口粉塵的濃度≤5 mg/Nm3，可有效收集濕法脫硫出口煙氣中的水霧、液滴，并可以協(xié)同處置煙氣中的SO3氣溶膠、煙羽以及汞金屬等多種物質(zhì)。作為燃煤鍋爐煙氣治理的終端設(shè)備，濕式電除塵器在今后的煙氣“近零排放”項目中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。