濕法脫硫系統(tǒng)直排煙氣深化處理設(shè)備簡介

【摘 要】本文介紹了未經(jīng)過深化處理的濕法脫硫直排濕煙氣中含有大量水霧、PM2.5、超細粉塵、SO3氣溶膠等是誘發(fā)霧霾天氣產(chǎn)生的主要原因之一；濕法脫硫系統(tǒng)增設(shè)濕式電除霧器對脫硫直排濕煙氣進行深化處理，實踐證明可大大降低水霧、PM2.5、超細粉塵、SO3氣溶膠的排放；并且本文著重闡述了濕式電除霧器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點、系統(tǒng)工藝流程等。

【關(guān)鍵詞】霧霾 電除霧器 結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)工藝流程

1 濕法脫硫煙氣排放問題及對策

目前我國環(huán)境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，大氣霧霾污染時有發(fā)生。對于電力、冶金行業(yè)采用濕法脫硫煙氣處理系統(tǒng)而言，吸收塔頂部設(shè)置的機械式除霧器對其自身產(chǎn)生水霧、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶體、未經(jīng)脫硫系統(tǒng)前段除塵設(shè)備去除的超細煙塵、重金屬和生產(chǎn)工藝原因產(chǎn)生SO3而形成的氣溶膠粒子的脫除能力有限，使大量水霧、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出后形成PM2.5、超細粉塵、 SO3氣溶膠隨煙氣直接排出[1]。導(dǎo)致煙囪風向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或是有長長煙尾的“藍、黃煙”現(xiàn)象，對周邊環(huán)境造成極大的影響，同時也是產(chǎn)生空氣霧霾的主要原因之一。[2]

經(jīng)國內(nèi)外大量的工程及實驗證明，濕式電除霧技術(shù)對控制脫硫煙氣中的水霧、PM2.5、超細粉塵、SO3氣溶膠等的排放非常有效。據(jù)不完全統(tǒng)計，在一些發(fā)達國家濕式電除塵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，已有50余套不同類型的濕式電除塵器應(yīng)用于美國、歐洲及日本的電廠，主要作為大氣污染物綜合治理的終端設(shè)備，用于去除濕法脫硫系統(tǒng)中機械式除霧器無法收集的酸霧、PM2.5、微細顆粒物、氣溶膠等，可解決煙氣排放濁度問題。例如：日本碧南電廠1～3號700MW機組和4、5號1000MW機組，均在濕法脫硫系統(tǒng)后設(shè)置濕式電除塵器，投運情況良好，煙塵排放濃度長期保持在2～5mg/m3水平，運行15年來，殼體和內(nèi)件均未發(fā)生嚴重的腐蝕問題。

2 增設(shè)電除霧器后脫硫煙氣排放指標

濕法脫硫系統(tǒng)增設(shè)電除霧器后，直排濕煙氣經(jīng)過深化處理后排放指標一般如下：

（1）PM2.5顆粒物去除率85～95%；

（2）出口粉塵可實現(xiàn)10mg/Nm3和更高的排放標準；

（3）SO3酸霧去除率80～98%，濕煙氣腐蝕性大幅降低；

（4）煙氣中顆粒汞、氧化汞脫除效率高達60%以上。

根據(jù)現(xiàn)有的脫硫煙氣深化處理技術(shù)條件的分析，在濕法脫硫系統(tǒng)中配置濕式電除霧器是對脫硫直排濕煙氣深化處理的最佳選擇。

3 濕式電除霧器技術(shù)

3.1工作原理

濕式電除霧器工作原理與干式電除塵器類似，主要區(qū)別為“清灰方式”的不同。WESP由電暈線（陰極）、沉淀極（陽極）、絕緣箱和高壓直流供電電源組成。接通高壓直流電源后，在兩極之間形成了非均勻高壓靜電場。在電場的作用下，電暈線周圍產(chǎn)生電暈層。電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離，從而產(chǎn)生大量的負離子和少量的陽離子，這個過程叫電暈放電。煙氣進入電場荷電區(qū)時，酸霧、煙塵等顆粒被荷電。荷電后酸霧、煙塵等顆粒靜電凝聚作用加強，粒徑增大，荷電量增加，在電場力的作用下迅速抵達陽極（沉淀極）。大量的酸霧顆粒不斷地被驅(qū)向陽極，同時迅速釋放電荷，從而達到酸霧、煙塵等氣溶膠微粒與煙氣分離的目的，圖1所示。

3.2濕式電除霧器基本結(jié)構(gòu)（圖2）

WESP主要包括殼體、陽極裝置、陰極裝置、絕緣裝置、沖洗系統(tǒng)及恒流源高壓發(fā)生裝置等。

（1）殼體：材質(zhì)一般為碳鋼襯玻璃鱗片等耐腐蝕材料。分為立式結(jié)構(gòu)和臥式結(jié)構(gòu)。殼體外形分為圓形和方形。根據(jù)實際情況，可設(shè)置在脫硫塔上部，也可單獨設(shè)置。

（2）進氣方式：根據(jù)實際情況可有不同進氣方式，具體如下：

立式結(jié)構(gòu)：下部進氣，上部出氣；上部進氣，下部出氣。

臥式結(jié)構(gòu)：平進平出；上進平出等。

（3）陽極板：陽極板有多種材質(zhì)和型式。材質(zhì)選用不銹鋼、玻璃鋼、塑料、柔性布等耐腐蝕的材料。各種材料有各自的優(yōu)缺點，根據(jù)介質(zhì)成分和溫度等實際情況選用。電除霧器陽極板一般采用板式和蜂窩式兩種形式。

①不銹鋼陽極板：

優(yōu)點：除塵效果好、耐高溫。

缺點：選用的不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕性須適用于復(fù)雜的氣體條件。

②玻璃鋼陽極板：

優(yōu)點：適用于不同的腐蝕氣體，除塵效果較好、耐高溫、使用壽命長。

缺點：陽極內(nèi)部須處理好。

③塑料陽極板：

優(yōu)點：可適用于不同的腐蝕氣體、除塵效果較好、使用壽命長達20多年。

缺點：使用溫度不能長時間超過100℃。

④柔性布陽極板：

優(yōu)點：重量輕、除塵效果較好、耐溫較高。

缺點：因陽極柔性布晃動導(dǎo)致柔性布使用壽命短、陽極柔性布晃動超出范圍導(dǎo)致電壓電流不穩(wěn)定從而影響除塵效果。

（4）放電陰極（電暈陰極線）：可采用多種材質(zhì)和型號，主要有不銹鋼、鉛銻合金、鈦合金等材質(zhì)。

（5）絕緣裝置：配置的主要加熱方式有電加熱、熱風加熱兩種形式。

（6）沖洗系統(tǒng)：一般采用間斷沖洗或連續(xù)沖洗的方式。

（7）在酸性氣體環(huán)境中運行，殼體及內(nèi)部各部件必須使用防腐材料制造和防腐處理。

3.3電除霧器脫硫除塵工藝流程中的典型應(yīng)用

根據(jù)脫硫主塔的工藝特點，脫硫塔內(nèi)保留一級或二級機械除霧器，WESP本體可選擇吸收塔內(nèi)整體布置或塔外分體布置方式；綜合考慮占地、投資等因素本文推薦采用濕式電除霧器單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵工藝流程。該工藝流程是將濕式電除霧器設(shè)置在脫硫塔的頂部，脫硫塔由上至下依次為濕式電除霧器、機械式預(yù)除霧器、噴淋層、煙氣進口及漿液氧化池。煙氣進入脫硫塔經(jīng)過噴淋層后，經(jīng)過機械式預(yù)除霧器出去大部分水霧，再進入電除霧器處理區(qū)域進行深度凈化后直接排入環(huán)境空氣。

具體工藝布置，如圖3，圖4所示。

圖3單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵塔體圖 圖4單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵工藝流程圖

3.4濕式電除霧器特點

（1）工藝簡單：WESP與煙氣脫硫系統(tǒng)進行一體化設(shè)計，新建和改造工藝都很簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，流程簡潔，占地面積小。二次改造可在不改變現(xiàn)有脫硫及除塵設(shè)施的情況下，安裝在脫硫塔后，可長期、穩(wěn)定運行。

（2）高效：PM2.5顆粒物去除率85～95%；出口粉塵可實現(xiàn)10mg/Nm3和更高的排放標準；SO3酸霧去除率80～98%，經(jīng)煙囪排放的濕煙氣腐蝕性大幅降低；重金屬等多種污染物的綜合減排?？蓸O大地提高煙氣排放潔凈度，減小煙囪尾羽。

（3）其它：阻力?。ㄒ惑w式～200Pa）；運行、維修費用低；使用壽命20年以上[3]。

4結(jié)語

濕式電除霧器作為單體設(shè)備可進行完美與濕法脫硫系統(tǒng)進行結(jié)合，無論是單體式還是分體式均不會對脫硫系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響，投資低、占地少、壽命長，并且可有效控制原濕法脫硫系統(tǒng)直排的大量水霧、超細煙塵、PM2.5、SO3氣溶膠、汞及重金屬等，減少或避免出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”及“藍、黃煙”現(xiàn)象，對霧霾的控制十分有益。

參考文獻：

[1]高瑋，葉永健.利用現(xiàn)有環(huán)保設(shè)備降低火電廠PM2.5顆粒排放的方法[J].電力勘測設(shè)計，2012（2）：27-31.

[2]程永新，曹佩.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中“石膏雨”問題的分析及對策[J].電力建設(shè)，2010，31（11）：94-97.

[3]趙琴霞，陳招妹，周超炯 等.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.

作者簡介：張亞志（1981—），男，本科，工程師，研究方向為脫硫系統(tǒng)直排煙氣超凈化處理。