濕式電除塵技術(shù)及其在燃煤電廠中的應(yīng)用

神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司矸石發(fā)電公司 奇玉璽

濕式電除塵技術(shù)及其在燃煤電廠中的應(yīng)用

神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司矸石發(fā)電公司 奇玉璽

伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)粉塵的排放量也隨之增加，由此產(chǎn)生的顆粒物尤其是微細(xì)顆粒物（PM2.5）對(duì)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重的危害，而燃煤電廠是微細(xì)顆粒物排放的主要來(lái)源。濕式電除塵器是大氣多污染物控制系統(tǒng)終端機(jī)的精細(xì)處理設(shè)備，能夠捕集到煙氣中的超細(xì)顆粒與液滴，所以在化工和電力領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本章深入分析濕式電除塵技術(shù)，以供參考。

PM2.5控制；燃煤電廠；濕式電除塵器

1 概述

目前，大氣污染變得越來(lái)越嚴(yán)重，以微細(xì)顆粒物（PM2.5）為首的顆粒物已經(jīng)嚴(yán)重危害著人體的健康和環(huán)境的質(zhì)量。濕式電除塵器可以有效處理大氣復(fù)合污染物，控制PM2.5、汞、重金屬等污染物的排放量，所以研究分析濕式電除塵技術(shù)是很有必要的。濕式電除塵器的集塵效果與粉塵的特征性能是無(wú)關(guān)的，它可以高效地捕集黏性比較大或者是高比阻的粉塵顆粒，而且可以很好地處理高溫高濕環(huán)境下的煙氣。這種除塵器不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，而且出口處的粉塵濃度比較低。同時(shí)，由于電除塵器內(nèi)部的電場(chǎng)氣流速度相對(duì)較高，且灰斗傾斜角度較小，因此設(shè)備的排列布置會(huì)比較緊湊。此外，它還可以有效地捕集亞微米級(jí)的粉塵顆粒。

2 濕式電除塵技術(shù)

2.1 濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器的工作原理主要是利用電廠的空間來(lái)傳輸直流負(fù)高壓，在空間氣體發(fā)生電離的基礎(chǔ)上，煙氣中的液滴與較小的塵粒相結(jié)合，形成較易捕集的大顆粒，然后自動(dòng)移動(dòng)到收塵板，最后由收塵級(jí)表面對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行收集。其工作原理圖如圖1所示。其中，干式靜電除塵器主要是通過(guò)振動(dòng)灰塵的方式將收集的粉塵抖落至灰斗內(nèi)，而濕式電除塵器主要是捕集煙氣中液滴顆粒，然后在收塵級(jí)表面形成溢流，再通過(guò)沖洗的方式將粉塵顆粒沖到水灰斗中。兩者之間最大的不同在于煙氣，干式電除塵器產(chǎn)生的煙氣屬于干煙氣，它的溫度很高，不含液滴。而濕式電除塵器的煙氣基本處于濕飽和的狀態(tài)，其中存在較多的液滴成分。

圖1 濕式電除塵器工作原理圖

根據(jù)不同的技術(shù)類型，一部分濕式電除塵器的陽(yáng)極板會(huì)配備噴水系統(tǒng)，把水霧噴射到放電極和電暈區(qū)，水霧在放電極和電暈區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的霧化，在電場(chǎng)力的作用下，水霧和粉塵顆?；ハ嘟佑|、吸附凝結(jié)，最后由于電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)，粉塵粒子移動(dòng)至收塵極而被捕集。噴射的水霧在收塵極上形成性能優(yōu)良的水膜，從而把收集的粉塵沖洗至灰斗中排出。還有一部分濕式電除塵器不配備噴水系統(tǒng)，通過(guò)飽和的濕煙氣捕集到的水霧溢在收塵極上形成連續(xù)不間斷的水膜，將粉塵沖刷去除。只有定期沖刷噴水系統(tǒng)，才能確保運(yùn)行效果。

2.2 濕式電除塵器結(jié)構(gòu)及材料

2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濕式電除塵器可包括管式濕式電除塵器和板式濕式電除塵器兩種。管式濕式電除塵器的集塵極是由多根方形或圓形的金屬管整齊地排放，而放電極則是均勻分布于各類板極之間，并且管式濕式電除塵器只可以處理垂直方向流動(dòng)的煙氣。而板式濕式電除塵器中的集塵極的形狀是平板狀的，能夠形成良好性能的水膜，并且電暈線均勻地布置在各個(gè)極板之間，這類型的濕式電除塵器可以處理水平或者垂直流動(dòng)的煙氣。兩者相比，管式濕式電除塵器的優(yōu)勢(shì)更加顯著，這兩種類型的濕式電除塵器之間的主要區(qū)別在于:

（1）如果在除塵效率相同的情況下，并且電極長(zhǎng)度相同，管式濕式電除塵器與板式濕式除塵器相比，其煙氣流速是板式類型的2倍。

（2）如果在除塵效率相同的情況下，管式濕式電除塵器的干燥面積遠(yuǎn)小于板型濕式除塵器的干燥面積。

管式濕式除塵器不僅可以設(shè)計(jì)成垂直向上的煙氣流，也可以設(shè)計(jì)成垂直向下的煙氣流。如果設(shè)計(jì)成垂直向上的煙氣流，煙氣將從底部進(jìn)入電除塵器并向上移動(dòng)，沖洗噴嘴可以裝在設(shè)備的底部并向上噴射，也可以在電場(chǎng)的正上方設(shè)置一個(gè)向下噴射的噴嘴。如果設(shè)計(jì)成垂直向下的煙氣流，煙氣將從上方流進(jìn)濕式電除塵器中并向下流動(dòng)。沖洗噴嘴被放置于頂部并向下噴射，方向于煙氣流移動(dòng)方向相同。

2.2.2 材料選擇

大部分濕式電除塵器基本都在氣體溫度飽和的環(huán)境下（或者接近氣體溫度飽和）進(jìn)行工作，氣體中氧氣的濃度一般較高，為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，避免加速腐蝕，制造材料的選取使用是非常關(guān)鍵的。在實(shí)際使用中，如果氣體中氧氣濃度不高，可以選擇A36碳鋼作為電除塵器的組成材料，而液體回路可以使用抗菌劑進(jìn)行處理，以消滅硫還原細(xì)菌。因?yàn)檫@種細(xì)菌能夠腐蝕碳鋼，造成在極短的時(shí)間內(nèi)要對(duì)部件進(jìn)行更換，從而導(dǎo)致浪費(fèi)。而對(duì)于濕式電除塵器外部殼體和內(nèi)部構(gòu)件而言，有以下要求：

（1）外部殼體一般使用帶有內(nèi)襯保護(hù)的碳鋼材料，為防止殼體被腐蝕，可以在它的內(nèi)表面涂一層防腐材料。

（2）為了控制采購(gòu)和制造成本，必須對(duì)濕式電除塵器內(nèi)部構(gòu)件材料進(jìn)行慎重的選擇。濕式電除塵器的總成本會(huì)因?yàn)槠涔ぷ髫?fù)荷、使用材料和耐腐蝕要求的不同而不同。選擇合適的濕式電除塵器內(nèi)部材料是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，為了避免出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕和裂縫腐蝕，需要考慮在工藝氣體和沖洗液提中氯化物的濃度。不同氯化物濃度對(duì)應(yīng)采用的材料如圖1所示。

表1 不同氯化物濃度對(duì)應(yīng)采用的材料

2.3 濕式電除塵布置形式

當(dāng)前在國(guó)外燃煤電廠中最常用的濕式電除塵器的布置形式有以下3種：（1）水平方向煙氣獨(dú)立布置。（2）垂直方向煙氣獨(dú)立布置。（3）垂直方向煙氣與WFGD一體化設(shè)計(jì)。前兩種的布置方式需要與自身匹配的專門(mén)空間，第三種布置方式是目前來(lái)最常見(jiàn)的布置方式，與此同時(shí)，這種布置方式的成本也是最低的，占地面積也比較小。并且垂直方向煙氣與WFGD一體化設(shè)計(jì)的可靠性還比較高，無(wú)活動(dòng)內(nèi)件，簡(jiǎn)化了酸液收集與存儲(chǔ)系統(tǒng)，使清洗水噴霧沖洗最優(yōu)化，并且清洗水可以直接當(dāng)做補(bǔ)給水被WFGD循環(huán)利用。

3 濕式電除塵在燃煤電廠的應(yīng)用

濕式電除塵器于1907年首次應(yīng)用于硫酸與冶金工業(yè)生產(chǎn)，1980年國(guó)外大型燃煤電廠也相繼開(kāi)始使用濕式電除塵器凈化脫硫煙氣，并取得了不錯(cuò)的效果。1986年，美國(guó)的AESDeepwater電廠開(kāi)始研究并使用濕式電除塵技術(shù)，該電廠使用石油焦作為主要燃料。從1999年到2005年，AESDeepwater電廠與多家公司合作，共同設(shè)計(jì)了一種用于升級(jí)濕式電除塵器的收塵級(jí)與放電模塊，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用6%鉬合金材料性能最佳。

2000年，NewBrunswick電力公司優(yōu)化改進(jìn)了Dalhousie電廠的WFGD，并安裝了濕式電除塵器。2002年，n&b電力公司對(duì)CloesonCove電廠（1050MW）生產(chǎn)的WFGD進(jìn)行了同樣的改造。這兩個(gè)電廠使用的都是垂直方向煙氣與WFGD一體化設(shè)計(jì)方式。

在日本中部地區(qū)，碧南電廠的5臺(tái)機(jī)組（3×700MW+2×1000MW）采用濕式電除塵器后，機(jī)組的排放濃度穩(wěn)定在2mg/Nm3到5mg/Nm3之間，符合日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和新國(guó)標(biāo)的要求。這就表明濕式電除塵器能有效地消除煙氣中的粉塵和液滴。目前，專業(yè)設(shè)計(jì)制造適用于電廠的濕式電除塵器的生產(chǎn)廠商包括：美國(guó)巴威公司、日本三菱重工、日立公司、日本石川島公司、加拿大Turbosonic公司、歐洲阿爾斯通和FLS公司。

4 結(jié)論

目前，微細(xì)顆粒物（PM2.5）是大氣環(huán)境的最主要的污染物之一。濕式電除塵器可以高效捕集對(duì)環(huán)境和人體危害巨大的微細(xì)顆粒物，因而越來(lái)越多的電廠使用濕式電除塵器來(lái)控制總顆粒物的排放量，可以預(yù)見(jiàn)的是，伴隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的持續(xù)提高，濕式電除塵器的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越普遍。

[1]張華東,周宇翔,龍輝.濕式電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用條件分析[J].中國(guó)電力,2015,48(8):13-16,32.

[2]莫華,朱法華,王圣等.濕式電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用及其對(duì)PM2.5的減排作用[J]中國(guó)電力,2013,46(11):62-65.

[3]趙磊,周洪光.近零排放機(jī)組不同濕式電除塵器除塵效果[J]動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2016,36(1):53-58．

[4]趙琴霞.濕法電除塵技術(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.

[5]韓晶晶,王麗萍,李杰.燃煤電廠煙氣高效除塵技術(shù)的選擇及應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2011,36(1).

奇玉璽（1970—），男，蒙古族，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗人，?？?，助理工程師，神華準(zhǔn)能矸電公司化學(xué)脫硫部副經(jīng)理，研究方向：發(fā)電廠除塵。