濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用

文 // 鐘德楠 莊澤杭 黃志杰 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用

文 // 鐘德楠 莊澤杭 黃志杰 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

濕法脫硫是我國燃煤電廠煙氣脫硫的主流工藝，而濕式電除塵器是一種在濕法脫硫后增設(shè)的二級(jí)除塵設(shè)備?，F(xiàn)今國內(nèi)的主流濕式電除塵器根據(jù)極板材料可分為3種：金屬極板濕式電除塵器、柔性極板濕式電除塵器和導(dǎo)電玻璃鋼濕式電除塵器。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)300MW級(jí)以上燃煤電廠投運(yùn)濕式電除塵器臺(tái)數(shù)已經(jīng)超過40臺(tái)，其中，金屬極板濕式電除塵器數(shù)量占了大多數(shù)。金屬極板濕式電除塵器作為國內(nèi)外電廠主流的濕式電除塵器技術(shù)，在美國、日本也均有應(yīng)用案例。

本文僅對(duì)金屬極板濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)分析，為便于敘述，以下簡稱金屬極板濕式電除塵器為濕式電除塵器。

圖1 金屬極板式濕式電除塵器典型結(jié)構(gòu)

1 濕式電除塵器原理

在收塵原理上，濕式電除塵器與干式電除塵器沒什么差別，都是向電場(chǎng)空間輸送高壓，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(chǎng)力的作用下，移動(dòng)到收塵極，在收塵極上聚集。

2 濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)類型與組成

濕式電除塵器結(jié)構(gòu)（圖1）與干式電除塵器基本相同，是一種典型的臥式單層結(jié)構(gòu)金屬極板濕式電除塵器。其陽極板采用了平行懸掛的金屬極板，而陰極根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況可采用頂掛式或者側(cè)掛式，其余還包含下部支撐鋼架、灰斗、殼體、進(jìn)出口喇叭、氣流均布裝置、高壓系統(tǒng)等。采用這種濕式電除塵器的項(xiàng)目有國華三河電廠、國華定州電廠等。

濕式電除塵器與干式電除塵器最大的不同在于煙氣工質(zhì)的差異，干式電除塵器煙氣為干煙氣，煙氣溫度較高，煙氣中不含霧滴。而濕式電除塵器為飽和濕煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的霧滴，在清灰方式上由噴淋清灰代替了傳統(tǒng)的振打清灰。

因此，濕式電除塵器增加了噴淋系統(tǒng)和給噴淋清灰系統(tǒng)供水的給排水系統(tǒng)。由于濕式電除塵器運(yùn)行時(shí)內(nèi)部為飽和濕煙氣，為防止飽和濕煙氣在支承絕緣子內(nèi)壁上遇冷結(jié)露，導(dǎo)致支承絕緣子開裂甚至爆炸，濕式電除塵器同時(shí)也增加了絕緣子保溫箱的熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)，起到加熱和氣密的作用。

圖2 雙層復(fù)式結(jié)構(gòu)濕式電除塵器

圖3 立式結(jié)構(gòu)的濕式電除塵器

現(xiàn)今濕式電除塵器大型化應(yīng)用面臨的最大挑戰(zhàn)是場(chǎng)地狹窄問題，因?yàn)閲鴥?nèi)電廠燃煤鍋爐尾部場(chǎng)地布局一般都十分緊湊，且電廠在規(guī)劃時(shí)并未考慮設(shè)置濕式電除塵器，因此場(chǎng)地布置更為困難。下面介紹的異形結(jié)構(gòu)的濕式電除塵器可以解決這些問題。

（1）雙層復(fù)式結(jié)構(gòu)的濕式電除塵器（圖2）

其本質(zhì)上與臥式單層濕式電除塵器相同，可以將它看作兩臺(tái)臥式濕式除塵器疊加，減少占地面積，是一種適應(yīng)狹小場(chǎng)地條件的濕式電除塵器。其上下層為獨(dú)立系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上在上下層中間有隔斷系統(tǒng)將上下層分開。采用雙層復(fù)式結(jié)構(gòu)的濕式電除塵器的項(xiàng)目有華電淄博電廠、大唐黃島電廠、寧夏電投西夏熱電廠等。

（2）立式結(jié)構(gòu)的濕式電除塵器（圖3）

這也是適應(yīng)電廠狹小場(chǎng)地條件的濕式電除塵器，進(jìn)口喇叭在除塵器頂部，煙氣從上部進(jìn)入，側(cè)下部排出。上杭瑞翔紙業(yè)、上海長興島第二發(fā)電廠等均采用了這種濕式電除塵器。

3 濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用

由于濕式電除塵器在工藝上是放置在濕法脫硫后，其煙氣工質(zhì)為飽和濕煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的酸性霧滴，腐蝕性較強(qiáng)。因此，在本體與煙氣接觸結(jié)構(gòu)材料的選用上需注意綜合考慮

從結(jié)構(gòu)上講，殼體內(nèi)部通常采用普通碳鋼，為防止腐蝕，其內(nèi)表面需涂防腐材料，一般為玻璃鱗片。

陽極板整體工作在腐蝕環(huán)境包裹中，其表面需具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，同時(shí)應(yīng)將易產(chǎn)生腐蝕的聯(lián)接點(diǎn)減至最少，因?yàn)闃O板一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)擾亂電場(chǎng)，而且會(huì)產(chǎn)生火花，引起除塵性能的下降。由于濕式電除塵器配備有連續(xù)噴淋系統(tǒng)，可形成水膜覆蓋電極表面，而且循環(huán)水已經(jīng)過加堿中和，從而大大減輕了腐蝕，在這樣的環(huán)境中，采用316L不銹鋼作為電極材料即可。

陰極線、陰極框架還有噴淋系統(tǒng)內(nèi)部管道與陽極板工作環(huán)境相同，其抗腐蝕性能也應(yīng)高于其它部件。同時(shí)，因?yàn)槠浔砻嬉自斐煞蹓m凝結(jié)，局部腐蝕較快，因此，陰極線也應(yīng)至少選用與陽極板同種材料。

內(nèi)部其他散件，由于形狀不規(guī)則，防腐施工困難，防腐施工質(zhì)量不可控，因此，也同樣可選用SUS316L不銹鋼或等同材料。

4 濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)對(duì)除塵效率的影響

影響濕式除塵器除塵效率的因素很多，下面僅就濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)對(duì)除塵效率的影響進(jìn)行討論。

4.1 極配系統(tǒng)

陰陽極作為電除塵器的核心組成部分，對(duì)除塵效率有重要影響。

陽極板是濕式電除塵器的核心構(gòu)件之一，它的結(jié)構(gòu)形式是否有利于形成均勻水膜，是否能消除一般極板的“溝流”現(xiàn)象，是濕式電除塵器極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的?，F(xiàn)今國內(nèi)外環(huán)保設(shè)備供應(yīng)商在諸如防風(fēng)溝結(jié)構(gòu)、板面結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)上各有千秋，經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目論證均能達(dá)到很好的效果。

在陰極線線型的選擇上，由于其處于可能被水膜包覆影響放電的環(huán)境中，宜采用起暈電壓低、易沖洗的極線型式，有效防止液滴停留在針尖上，保證針刺的放電能力和減少液滴腐蝕的線型。濕式電除塵器在原理上與常規(guī)干式電除塵器相同，其陰極線線型在常規(guī)干式電除塵器陰極線型上進(jìn)行了沿用并改進(jìn)，現(xiàn)今主流濕式電除塵器的陰極線型主要有針刺線、芒刺線等，各有優(yōu)劣。針刺線放電性能強(qiáng)，但是耗材多、生產(chǎn)成本高，芒刺線放電性能沒有針刺線強(qiáng)，但是生產(chǎn)成本低、耗材少，并且重量輕，減少本體荷載。因此，要綜合考慮其放電特性及經(jīng)濟(jì)性。

4.2 氣流分布

在影響電除塵器凈化效率的因素當(dāng)中，氣流在電場(chǎng)內(nèi)是否均勻分布也對(duì)除塵效率影響很大。

圖4 氣流均布裝置形式

電除塵氣流分布的均勻程度主要取決于正確選擇煙道斷面與除塵器斷面的比例及設(shè)置氣流均布裝置和阻流裝置。氣流均布裝置有各種結(jié)構(gòu)形式，其中沖孔板和拼孔板是應(yīng)用最為廣泛的有效形式之一，如圖4所示?？装逶O(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電廠的煙道布置，按照幾何相似和動(dòng)力相似原則進(jìn)行氣流分布模擬試驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)和氣流分布模型試驗(yàn)，得出其開孔率、孔徑大小及多孔板的層數(shù)等，并以此來指導(dǎo)煙道布置及導(dǎo)流葉片等的設(shè)計(jì)，以確保在滿足場(chǎng)地條件的前提上使得濕式除塵器內(nèi)部氣流穩(wěn)定有良好的基礎(chǔ)。

同時(shí)，濕式除塵器內(nèi)部還應(yīng)布置防止煙氣短路紊流的阻流裝置等，使除塵器內(nèi)部流場(chǎng)均勻性進(jìn)一步優(yōu)化，并使煙氣處理效率進(jìn)一步得到提高。

4.3 噴淋系統(tǒng)

針對(duì)濕法脫硫后煙氣易腐蝕和易結(jié)垢的特性，噴淋系統(tǒng)的合理布置是減少SO3和石膏漿液在濕式電除塵器極板表面的停留時(shí)間，減輕SO3對(duì)極板的腐蝕及緩解石膏漿液在極板上結(jié)垢的關(guān)鍵。這需要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的噴嘴在極板表面形成的水膜進(jìn)行綜合比較，并結(jié)合不同的排列布置方式，以得到最佳噴嘴結(jié)構(gòu)和最優(yōu)的排列組合。為保證良好的清灰效果，沖洗可采用兩種方式：一是在陰陽極上部布置一層細(xì)霧滴小流量水膜噴嘴，通過噴入細(xì)微霧滴經(jīng)荷電吸附在陽極板表面形成均勻連續(xù)水膜；二是在水膜噴嘴的上方布置噴水量較大的沖洗噴嘴，定期整個(gè)電場(chǎng)進(jìn)行沖洗清灰，達(dá)到極板清灰的目的。

5 小結(jié)

作為在國內(nèi)外主流大氣復(fù)合污染物控制工藝中的末端精處理技術(shù)設(shè)備，金屬極板濕式電除塵器因結(jié)構(gòu)上與干式電除塵器相似，類型組成多樣，材料選用特殊，系統(tǒng)構(gòu)成完善，因此對(duì)PM2.5、酸霧、氣溶膠、亞微米顆粒物、汞、重金屬和二噁英的控制皆具有良好的效果。