濕式電除塵在大型火電機(jī)組中的應(yīng)用研究

廣東省粵電集團(tuán)有限公司珠海發(fā)電廠 陳新根

0.引言

在以往的濕式靜電除塵器裝置中，通常采用金屬陽電極，具有電極笨重、沖淋水需求量高、水膜分布不均等缺陷，因此對滴液的收集量方面也不夠充足。同時(shí)，建設(shè)成本與運(yùn)行成本等均能夠?qū)夹g(shù)的推廣產(chǎn)生不利影響。對此，本文提出了一種以柔性纖維作為陽極材料的濕式靜電除塵器，使利用效果得到顯著提升。

1.濕式電除塵基本原理

基本原理主要為：將水霧直接噴灑到電極、電暈區(qū)當(dāng)中，使其在電極的作用下形成巨大的電暈場內(nèi)荷電，然后經(jīng)過進(jìn)一步分裂后霧化，這時(shí)電場力、荷電水霧二者之間發(fā)生接觸，對粉塵粒子起到普集作用。與以往干式電除塵器之間存在區(qū)別的是，干式除塵器需要通過振打的方式將極板中的灰塵打落，而濕式除塵器則使將水噴灑到集塵極中形成水膜，通過水膜的流動(dòng)性對普集的粉塵進(jìn)行沖刷，最終使其順著水流的作用排出。雖然濕式電除塵器的類型多種多樣，但是在基本原理上大同小異，主要是利用電除塵的方式將氣體當(dāng)中的懸浮塵粒與氣溶膠相互分離，主要包括以下物理流程：（1）氣體電離；（2）氣溶膠與懸浮塵粒的荷電與凝并；（3）荷電塵粒與氣溶膠朝著電極的方向運(yùn)行；（4）水膜的作用下對極板進(jìn)行清灰[1]。

2.濕式電除塵系統(tǒng)的主要構(gòu)成

在濕式電除塵器當(dāng)中，主要構(gòu)成為水系統(tǒng)、本體、配套高低壓裝置等，主要特點(diǎn)為陰極懸吊、灰水循環(huán)利用、絕緣子保護(hù)等，使先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢與維護(hù)的便捷性充分的體現(xiàn)出來，主要構(gòu)成內(nèi)容為：一是除塵器本體，包括噴淋系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、外殼結(jié)構(gòu)、除霧裝置、高壓絕緣裝置、灰斗裝置等。二是水系統(tǒng)，包括加藥系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)、污水過濾系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)等，其構(gòu)成要素如下。

2.1 導(dǎo)流裝置

煙氣脫硫吸收塔經(jīng)過彎頭之后，將煙氣輸送到深度凈化裝置當(dāng)中，這時(shí)煙道當(dāng)中的氣流分布不夠均衡，使粉塵與液滴的去除效率得到明顯增加，因此在凈化裝置當(dāng)中需要對封頭處設(shè)置導(dǎo)流板，進(jìn)而對氣流分布進(jìn)行預(yù)優(yōu)化處理。在經(jīng)過優(yōu)化設(shè)置以后，在煙氣深度凈化裝置當(dāng)中，能夠通過多塊直型導(dǎo)流板使煙道實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)張，促進(jìn)系統(tǒng)當(dāng)中的煙氣向四周擴(kuò)散，防止產(chǎn)生漩渦區(qū)域，有效緩解了系統(tǒng)當(dāng)中的阻力值。在裝置內(nèi)部進(jìn)行模擬后，氣流在煙氣深度進(jìn)行凈化與分布，使氣流均勻性σ的數(shù)值不超過0.2，這時(shí)則滿足了濕式靜電除塵對氣流分布方面的需求[2]。

2.2 陽極裝置

與傳統(tǒng)濕式靜電除塵器相比來看，陽極裝置中采用柔性纖維織物當(dāng)作柔性集塵極，此類裝置的重量較輕、成本較低、具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，并且不需要對其進(jìn)行連續(xù)的沖洗便能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。將陽性裝置應(yīng)用到火電廠中，能夠在沖洗水后在電極的表面形成均勻分布的水膜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在線清灰。在該裝置設(shè)計(jì)的過程中，陽電極材料中采用柔性纖維織物，具有良好的浸潤性，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，能夠在表面形成水膜，粘附到極板的煙塵顆粒當(dāng)中，使顆粒在水膜重力的作用下下降到集液槽當(dāng)中，無需另外對其噴水，便能夠?qū)崿F(xiàn)在線清灰。同時(shí)，這種新型的清灰方式還能夠有效抑制液滴中存在的夾帶效應(yīng)，使其去除效率顯著增強(qiáng)。在該裝置當(dāng)中，由于出口位置較高，為了對煙氣導(dǎo)流與液滴進(jìn)行有效的收集，采用長短布設(shè)的方式，利用長布將水膜引入到集液槽當(dāng)中，然后使氣流在煙道的出口處匯集，進(jìn)而增加集塵面積，使粉塵與液滴的補(bǔ)集效率增加。

2.3 陰極裝置

在本文研究的靜電除塵器當(dāng)中，在工作原理上與常規(guī)除塵器相似，但是將柔性電極凈化系統(tǒng)在煙氣環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對腐蝕問題的預(yù)防。鉛銻合金芒刺線由于具有較強(qiáng)的耐腐心梗，能夠在濕煙氣的環(huán)境中使用，因此在本系統(tǒng)的陰極裝置中，采用此種類型的鉛銻線，保障系統(tǒng)的運(yùn)行電壓達(dá)到合理狀態(tài)。在系統(tǒng)的絕緣箱內(nèi)的吊桿中，采用陶瓷管支撐的方式，將箱內(nèi)配備的電加熱裝置啟動(dòng)，使溫度保持在120-140℃范圍內(nèi)，保障陰極與陽極之間處于干燥且絕緣的狀態(tài)，并且能夠防止絕緣子中出現(xiàn)腐蝕問題。

2.4 沖洗系統(tǒng)及防腐措施

在沖洗系統(tǒng)中主要是對陰極線與陽極板進(jìn)行沖洗，避免二者發(fā)生大量粉塵黏度等問題，進(jìn)而防止結(jié)塊現(xiàn)象發(fā)生。由于系統(tǒng)對二個(gè)裝置具有不同的要求，因此沖洗系統(tǒng)應(yīng)分開運(yùn)行，首先對陽極裝置進(jìn)行沖洗，然后對陰極裝置進(jìn)行斷電、降壓后進(jìn)行沖洗。另外，如若系統(tǒng)由于故障問題導(dǎo)致煙氣溫度大幅度提升，則沖洗系統(tǒng)能夠?qū)煔膺M(jìn)行降溫、冷卻處理，保護(hù)裝置的長期安全運(yùn)行。

由于柔性電極煙氣裝置安裝在脫硫設(shè)備當(dāng)中，并且其工作環(huán)境較為潮濕，酸性較強(qiáng)，通常會(huì)對碳鋼設(shè)備造成腐蝕，進(jìn)而對裝置的運(yùn)行安全造成不良影響，因此需要采用一些抗腐蝕措施來保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在本文所研究的系統(tǒng)中對防腐措施進(jìn)行優(yōu)化，采用耐高溫的玻璃鱗片作為防腐材料，長時(shí)間耐溫160℃，瞬間的耐溫高度可達(dá)180℃，并且沖刷面也經(jīng)過優(yōu)化后，使FRP的耐磨程度得到顯著提升[3]。

3.濕式電除塵系統(tǒng)應(yīng)用效果及安全優(yōu)化措施

3.1 應(yīng)用效果

在煙氣深度凈化裝置中，其工作原理與傳統(tǒng)靜電除塵器具有許多相似之處，均是借助高壓電場的作用，對煙氣進(jìn)行電離處理后，使氣流中的粉塵由于受到電場影響與氣流實(shí)現(xiàn)分離。二者間的區(qū)別在于，本文所研究的柔性電極煙氣凈化裝置主要對脫硫后的濕煙氣進(jìn)行處理，并且采用液膜清灰的方式來實(shí)現(xiàn)。與以往傳統(tǒng)方式相比在實(shí)施效果上較為明顯。

（1）除塵效率較高，能夠有效去除水霧，采用水膜清灰機(jī)理的方式，不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵等問題，在潮濕的環(huán)境下也能夠保障較高的電離效率。通過相關(guān)測試結(jié)果顯示，煙氣經(jīng)過柔性電極深度凈化以后，總顆粒的濃度溫度不超過20mg / m3，液滴的含量也不超過20mg / m3，能夠與新標(biāo)準(zhǔn)要求相符合，有效解決“石膏雨”問題。

（2）柔性陽極具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，并且液膜的分布較為均勻，能夠憑借液滴的自重實(shí)現(xiàn)沖洗和清灰，在常規(guī)運(yùn)行的過程中不存在噴淋用水量。能夠去除大量的重金屬與SO3，使酸霧小顆粒中產(chǎn)生的“大白煙”現(xiàn)象得到有效的緩解與解決，同時(shí)還能夠減少Hg等重金屬污染問題。

（3）電暈產(chǎn)生的電流較大，微細(xì)粉塵的去除效率較高，并且荷電的效果較為顯著，與以往傳統(tǒng)除塵器相比來看，當(dāng)粉塵比電阻處于特定范圍內(nèi)時(shí)，粉塵的去除效率較高，當(dāng)粉塵比電阻大于界定范圍時(shí)，則粉塵的去除率將受到影響而降低。而柔性電極凈化裝置則具備充分的飽和濕煙氣，對粉塵比電阻的大小沒有嚴(yán)格要求，因此在去除濕煙氣中顆粒物、氣溶膠方面呈現(xiàn)出十分顯著的效果。

（4）在煙氣凈化裝置當(dāng)中，由于結(jié)構(gòu)較為緊湊，使煙氣能夠垂直進(jìn)出的面積較少，因此適用于場地面積較小的改造工程當(dāng)中。

3.2 安全優(yōu)化措施

由于濕式除塵器中的工作環(huán)境較為復(fù)雜，長期受到濕煙氣的影響需要對其進(jìn)行不斷的優(yōu)化，減少腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，這將需要相關(guān)人員在系統(tǒng)應(yīng)用過程中做到防腐工作，防止系統(tǒng)長期遭到腐蝕而危及人身安全。濕式電除塵器在運(yùn)行維護(hù)的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照工作規(guī)程中的要求，在實(shí)際應(yīng)用中注意人身與設(shè)備的安全，主要的注意事項(xiàng)如下：在運(yùn)行的過程中，禁止將高壓隔離開關(guān)柜打開，應(yīng)保障柜門緊閉。在運(yùn)行過程中，禁止將各種門孔封蓋處理，如需將保溫人孔門開啟，則需要得到專業(yè)運(yùn)行人員的批準(zhǔn)后才能實(shí)施，做到有效的安全措施。濕式電除塵內(nèi)部工作，需要嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度，對電源、電場、設(shè)備、煙氣等進(jìn)行隔離處理，保障除塵器溫度處于40℃以下，工作部分均接地處理，并且具有安全可靠的措施，一旦釋放出有毒氣體或者出現(xiàn)爆炸等情況，不應(yīng)立即進(jìn)入到電場當(dāng)中，而是要選擇安全處躲避，以此來保障人身安全。

4.結(jié)束語

綜上所述，近年來隨著人們對環(huán)保的關(guān)注程度逐漸提升，濕式電除塵器在火電廠煙氣凈化中得到十分廣泛的應(yīng)用。本文主要對濕式電除塵的陽極裝置、導(dǎo)流系統(tǒng)與沖洗系統(tǒng)進(jìn)行分析，在市場的逐漸穩(wěn)定與成熟背景下，濕式靜電除塵器作為對尾端煙氣進(jìn)行凈化處理的重要技術(shù)之一，為我國火電廠的藍(lán)天事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。