火力發(fā)電廠濕式除塵器應(yīng)用中若干問題的思考

李東

摘 要：我國是能源大國，每年消耗的電力能源中，大多數(shù)都是通過火力發(fā)電廠產(chǎn)生的，由于火力發(fā)電廠需要燃燒煤炭等礦石能源，因此會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，而目前我國對于環(huán)保要求越來越嚴格，火力發(fā)電廠的排放指標也日益嚴格，濕式除塵器已經(jīng)在火電行業(yè)中比較普遍了。本文主要從我國現(xiàn)行的排放標準出發(fā)，通過分析不同種類的濕式除塵器在火力發(fā)電廠的適用性，并且對使用過程中出現(xiàn)的問題進行探討，為火力發(fā)電中的煙氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；濕式除塵器；應(yīng)用

中圖分類號：TM611 文獻標志碼：A

我國能源消耗巨大，其中電力能源是最主要的能源之一，目前我國絕大部分的電力能源都是由火力發(fā)電獲得，而我國火力發(fā)電主要用煤炭作為燃料，我國的煤炭資源較為豐富，但是煤炭燃燒容易形成大量的污染物質(zhì)，包括粉塵、硫化物等。2014年9月，我國對于火力發(fā)電行業(yè)做出一系列規(guī)范，日前對于大氣中的污染物的排放，我國出臺相應(yīng)的規(guī)章制度，其中《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014年-2020年）》中指出：高效的除塵設(shè)施應(yīng)該在新建的電力發(fā)電廠應(yīng)用，以達到除塵的標準。目前我國的火力發(fā)電廠對于除塵的效率還存在一定的困難，傳統(tǒng)的除塵設(shè)備對于顆粒直徑小于2.5 μm的粉塵脫除率很低，而想要達到“超清潔排放”的要求粉塵濃度不高于5 mg/Nm?（6%含氧量）。傳統(tǒng)的除塵設(shè)備對于煙氣中的粉塵去除情況還是比較差的，例如石灰石-濕法脫硫的機組中被煙氣攜帶出來的霧滴大于5 mg/Nm?。目前為了除塵，比較常見的做法就是增設(shè)一臺濕式除塵器在煙囪入口以保障能夠超潔凈排放。濕式除塵器的效果比，傳統(tǒng)的方法還是比較明顯的，已經(jīng)減少大量粉塵的排放，但是其還有一些缺陷，包括占地面積大、廢水排放等問題。本文主要結(jié)合不同的濕式除塵的技術(shù)路線，對其在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行探討，為后續(xù)濕式除塵的研究改進提供參考。

1 濕式除塵原理

濕式除塵的工作原理主要是帶電水霧吸附粉塵，首先在放置電極和電暈區(qū)域噴射水霧，這樣水霧就能帶電，然后粉塵、氣溶膠等顆粒就會被水霧攔截，由于水霧帶著電荷，因此在電場的作用下能夠收集到集塵極。濕除噴淋系統(tǒng)將集塵極上的粉塵粒，通過沖洗水沖刷到灰斗中，如圖1所示。

2 濕式除塵器的極板類型探討

目前在我國比較常見的濕式除塵器的類型主要有以下幾類，如間斷沖洗管式（簡稱管式）如圖2中的管式極板，有連續(xù)沖洗板式（簡稱板式）如圖2所示中的板式極板，還有采用柔性電極。

金屬、導(dǎo)電玻璃鋼和織物纖維這3種是比較常見的應(yīng)用到濕式電除塵器中陽極板的材質(zhì)，由于其各有特點，因此在不同的環(huán)境或不同的極板中運用不同的陽極材料。其中平行懸掛不銹鋼板是金屬極板一般采用的形式，因為陽極板是金屬，因此其抗腐蝕性比較差，通常會搭配噴淋系統(tǒng)，利用噴射的水在極板上形成一層水膜以及時清除表面的粉塵和防腐，因此除塵設(shè)備的用水量比較大，此外由于排出的水主要是酸性，通過水引入堿系統(tǒng)來中和，這樣水系統(tǒng)就比較復(fù)雜，不過其壽命通常在15年左右。陰極線一般懸掛在兩個極板之間，芒刺線的材質(zhì)是采用合金鋼的，因為其具有耐腐蝕性，電流密度高等優(yōu)點。

導(dǎo)電玻璃鋼極板一般用于布置蜂窩狀結(jié)構(gòu)，由圖2可以看到，蜂窩就像蜜蜂的巢一樣，形狀為正六邊形，煙氣可以從內(nèi)部垂直通過，而在蜂窩的正中間有一根線，那就是以合金鋼作為材料的陰極線。以玻璃鋼加碳纖維作為陽極材料具有很好的導(dǎo)電性，耐腐蝕性，但是由于除塵過程中依舊會有酸物質(zhì)，因此還是需要在運轉(zhuǎn)一段時間后，用噴淋來除去。相比來說其性能居中，使用壽命一般在12年左右。

柔性極板也是蜂窩狀的，主要差別在材質(zhì)上，其運用的是剛性較弱的纖維織物，不過需要架設(shè)張緊裝置以增加其剛性，防止極板在使用過程中產(chǎn)生晃動影響其穩(wěn)定性。相對于金屬極板需要復(fù)雜的水系統(tǒng)，織物纖維由于本身親水性較好，因此能夠長時間保留水分，能夠大大減少水分的消耗，但是這既是優(yōu)點，也存在問題，由于沖洗的間隔時間比較長，所以在沒有沖洗的后期，粉塵的積累就比較多了，會對設(shè)備的除塵效果產(chǎn)生較大的影響，使其除塵效率大大降低。由于纖維織物耐用性較差，因此更換的比較頻繁，一般壽命在6年以內(nèi)。

剛式極板是我國的火力發(fā)電廠用得比較多的濕式除塵器，通過表1對比結(jié)果可以看出，每種結(jié)構(gòu)均有其優(yōu)勢和缺陷。

3 濕式除塵的排水系統(tǒng)

由于火力發(fā)電廠一般用煤炭作為燃料，因此脫硫是一項比較重要的工序，其中包括廢氣、廢水、廢物中脫硫，一般火力發(fā)電廠的脫硫方式都是集中脫硫，而濕式除塵器采用噴淋沖洗的方式，其廢水中也會含有硫及化合物，排放到原有的脫硫系統(tǒng)中，就會增加其工作量，使原有的脫硫系統(tǒng)失衡。在線路上換熱器一般設(shè)置在上游，將煙氣冷卻，使得煙氣進入脫硫塔后能夠被脫硫塔噴淋下來的水吸收，減少水的蒸發(fā)量，從而減少脫硫中水的使用，因此如果除塵的用水量過于巨大，就會使得脫硫系統(tǒng)無法消納其產(chǎn)生的廢水，主要對于用水較多的剛式極板具有較大影響，而柔式和導(dǎo)電玻璃鋼極板相對較小，因此對于剛式極板的污水處理要考慮周全，不然使得脫硫系統(tǒng)水平衡破壞。

對于污水的情況，主要通過對于噴淋方式的改進來優(yōu)化，目前常見的有以下幾類：首先是直排式，這種方式比較粗狂，就是將工業(yè)用水直接用于濕除的噴淋，然后污水進入廢水箱，再進入脫硫系統(tǒng)處理。這種方式?jīng)_洗水質(zhì)好，效果佳；但是用水量就比較大。為此可以采用間隙噴淋，以減少耗水量。其次是自循環(huán)-較差間隙沖洗，此方法就是將噴淋的污水收集后進入過濾水箱，將其中的雜質(zhì)排出濕除系統(tǒng)，過濾后進入循環(huán)水箱，再次用于噴淋。雖然這種方法能夠?qū)⑺h(huán)使用，使最后的用水量降到最低，但是在除塵效果有待商榷，循環(huán)水的水質(zhì)比較差，對于設(shè)備的影響較大，減少設(shè)備的使用壽命，也影響除塵效果。最后是自循環(huán)-連續(xù)噴淋，濕除系統(tǒng)的廢水進入過濾水箱后，首先將一些濃度比較高、污染物較多的污水排除，然后另一部分較為清潔的水回到噴淋系統(tǒng)，用于前幾級電場的噴淋，最后用水質(zhì)較好的工業(yè)水，這樣既能夠保障除塵效果，還能夠節(jié)約整體水耗，這也是目前工程中采取較多的方案。

4 濕式的布置方式

一般來說濕除系統(tǒng)的布置有兩種方式，分別是臥式和立式。其各有各的使用特點和適用的結(jié)構(gòu)，首先當煙氣是水平流向并且使板式結(jié)構(gòu)就可以采用臥式；而煙氣垂直的管式就可以使用立式。此外立式還能根據(jù)其在脫硫塔的位置上分為脫硫塔上布置和外布置，其中的外布置還能分為順流式和逆流式。在我國大部分濕除系統(tǒng)都是引進外國，一般日本采用臥式布置，美國采用立式布置，如圖3所示。

結(jié)語

目前我國的火力發(fā)電行業(yè)對于濕式除塵器的選用都比較謹慎，不再像幾十年前一樣，采用粗獷、不顧環(huán)保要求的系統(tǒng)，一般采用在滿足排放前提下，立足原有的系統(tǒng)進行充分優(yōu)化，將其潛力盡力挖掘，從而能夠提高去除粉塵的效率，降低污染的排放。結(jié)合實際需求，對除濕技術(shù)路線的選擇更加合理，使得火力發(fā)電行業(yè)能夠在超潔凈排放上有更高的成就。

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