板式濕式電除塵器系統(tǒng)的技術(shù)研究及應(yīng)用

戴海杰

浙江天創(chuàng)環(huán)境科技有限公司

前言

濕式電除塵作為一種先進的煙氣治理技術(shù)，在國內(nèi)外各大電廠得到廣泛應(yīng)用，其性能穩(wěn)定可靠、效率高，可有效收集微細顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物(多環(huán)芳烴、二 英)等，在濕法脫硫后增設(shè)濕式電除塵器的技術(shù)能使煙塵排放可降低至10mg/m3-5mg/m3以下，由此實現(xiàn)超低排放的效果。

濕式電除塵器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和陽極材料主要分為非金屬管式和金屬板式兩種類型，本文結(jié)合具體工程對金屬板式濕式電除塵器項目的本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行綜述及研究。為便于敘述，以下簡稱金屬極式濕式電除塵器為濕式電除塵器。

1 濕式電除塵器原理

圖1 濕式除塵器工作原理簡圖

濕式電除塵器的工作原理與干式電除塵器類似，主要分為氣體電離、粉塵荷電、塵粒捕集和清灰處理四個階段，其主要工作原理是在集塵極和放電極之間施加數(shù)萬伏直流高壓電形成強電場，同時直接將水霧噴向放電極和電暈區(qū)。水霧在強電場內(nèi)荷電后分裂進一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅(qū)動下到達集塵極而被捕集。圖1為濕式除塵器的工作原理示意圖。

與干式電除塵器清灰方式不同的是，濕式電除塵器沒有干電的振打裝置，不會產(chǎn)生二次揚塵，濕式電除塵器采用液體沖刷集塵極表面來進行清灰，通過水膜沖洗達到清灰目的，沖洗下來的廢水經(jīng)處理后實現(xiàn)循環(huán)利用。

濕式電除塵器的噴淋系統(tǒng)及均勻水膜的形成規(guī)律、陰陽極配、本體結(jié)構(gòu)、高壓供電等技術(shù)才是實現(xiàn)其有效脫除酸霧、細微粉塵等多種污染物的關(guān)鍵所在。

采用濕式電除塵技術(shù)工藝，由于其終端把關(guān)的技術(shù)特點，布置在濕法脫硫后的除塵裝置，只要滿足濕法脫硫工藝要求即可。這樣，既可以降低前端除塵裝置的投資和運行成本，又能夠解決脫硫設(shè)備前的場地緊張問題。

同時，由于濕式電除塵器運行中的噴淋作用，對煙氣中的SO2具有一定的洗滌脫除作用，有效緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，減少了濕法脫硫的投資和運行成本，具有較好的經(jīng)濟性。

2 濕式除塵器結(jié)構(gòu)與組成

板式濕式電除塵器主要由本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)三大部分組成，細分為本體結(jié)構(gòu)、陰陽極、噴淋、水循環(huán)、電氣儀控等分系統(tǒng)組成。

其本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與干式電除塵器基本相同，包括：進出口喇叭、殼體、灰斗、陰極放電極、陽極收塵極、絕緣子、噴淋裝置及管道等。

本文就濕式電除塵器的本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)作綜述和研究，圖2為金屬極板濕式除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。

水處理系統(tǒng)增加了噴淋系統(tǒng)和水循環(huán)系統(tǒng)，由于濕式電除塵器運行時內(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，導致支承絕緣子開裂甚至爆炸，故增加了絕緣子保溫箱的熱風吹掃系統(tǒng)，起到加熱和氣密的作用。

圖2

濕式電除塵器電控系統(tǒng)分為高頻電源系統(tǒng)、水沖洗系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)和熱風吹掃系統(tǒng)等子系統(tǒng)。高頻電源控制系統(tǒng)使用DSP控制器采用通訊方式介入DCS系統(tǒng)，其余子系統(tǒng)均可直接納入DCS脫硫系統(tǒng)，由此保證脫硫控制室操作站上實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的控制和監(jiān)控。

3 本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究

3.1 主要結(jié)構(gòu)部件材料

由于濕式電除塵器處理的煙氣工質(zhì)為濕法脫硫后出來的飽和濕煙氣，且煙氣溫度僅50℃左右，含有大量腐蝕性較強的酸性霧滴，因此主要結(jié)構(gòu)部件材料選用應(yīng)注意防腐蝕性質(zhì)。

從結(jié)構(gòu)上講，進出口錐體、灰斗、頂蓋及殼體等，本體外殼通常采用普通碳鋼，但為防止腐蝕，其內(nèi)表面接觸煙氣處均需涂玻璃鱗片等防腐材料。

陽極板整體工作均在腐蝕性煙氣環(huán)境中，為保證其收塵效果，其材質(zhì)需具有抗腐蝕性。因為極板一旦受腐蝕而發(fā)生故障，不僅會影響收塵效果，還會干擾電場，導致除塵性能下降。濕式電除塵器配置連續(xù)噴淋系統(tǒng)，形成水膜覆于極板表面，且循環(huán)水已經(jīng)加堿調(diào)整至合適的PH值，降低了對極板的腐蝕，由此陽極板材料采用316L不銹鋼即可。

陰極線、陰極框架及內(nèi)部噴淋管道與陽極板所處的工作環(huán)境相同，為保證陰極放電而防止其表面粉塵凝結(jié)和結(jié)垢，故陰極線至少也應(yīng)選用與陽極板一致的材料。

內(nèi)部其他部件，如塵中走道、擋風板、氣流均布板等，由于防腐施工困難且施工質(zhì)量不可控，因此也可選用316L不銹鋼。

3.2 良好極配形式

陰陽極作為濕式電除塵器的核心內(nèi)件，是保證除塵效率的重要部件。

陽極板在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式有利于形成均勻水膜，從而消除一般極板的“溝流”現(xiàn)象，現(xiàn)今國內(nèi)金屬極板的主流型號有低波紋C450、C590、818等幾種。

陰極線宜采用低電暈、易沖洗的極線型式，有效保證針刺的針尖放電能力和降低液滴腐蝕。目前主流濕式電除塵器的陰極線型主要有針刺線、芒刺線等。芒刺線起暈電壓低，而針刺線放電強，性能各有優(yōu)劣。

陽極板、陰極線長度與實際處理煙氣參數(shù)性質(zhì)相匹配，這樣的極配形式與噴淋系統(tǒng)和高壓供電配合，可以使電除塵器獲得最佳的運行參數(shù)和除塵效果。

3.3 噴淋裝置結(jié)構(gòu)

經(jīng)研究及實驗表明，噴淋管高度提高，噴嘴霧化角增大，噴淋管間距增大，噴嘴與極板間距增大，更易形成均勻水膜．噴嘴布置在極線之上更優(yōu)，故噴淋布置于極板、極線上方。一般煙氣入口封頭內(nèi)還設(shè)有氣流均布板，為防止長時間下均布板積塵和被腐蝕，在氣流均布板前方也布置兩道間歇沖洗的噴淋裝置。

濕式電除塵器采用噴嘴噴淋清灰方式，當噴嘴的噴淋流量過小，在收塵極板上易形成溝流，長期運行則造成極板結(jié)垢，影響系統(tǒng)放電特性；當噴淋量過大時，則會造成對水資源的浪費，同時加重循環(huán)水處理系統(tǒng)的負擔。

因此，合理的噴嘴排布方式及噴嘴選型可在較小水量下實現(xiàn)液膜均勻分布，在濕式靜電除塵器設(shè)計中極為關(guān)鍵。

4 具體工程應(yīng)用及優(yōu)化

浙江浙能樂清、蘭溪、北侖、嘉興等電廠8臺燃煤機組于2015年超低排放改造，增加濕式電除塵器，其電除塵器的設(shè)計除塵效率為75%以上，出口煙塵濃度排放4.5mg/Nm3以下；浙江溫州特魯萊電廠#3機組于2016年增加濕式電除塵器，其設(shè)計效率85%以上，出口粉塵濃度4.5mg/Nm3以下。分別于2016年與2017年改造完畢并成功投入運行，高效地實現(xiàn)了燃煤電廠煙塵超低排放的指標。

極配形式方面比較，前者8臺濕式電除塵器采用C450低波紋陽極板搭配芒刺陰極線，而浙江溫州特魯萊#3機組濕式電除塵器采用C590陽極板配合針刺線，陰陽極材料均采用SUS316L不銹鋼材料,抗腐蝕能力強，確保設(shè)備長時間穩(wěn)定運行。本體結(jié)構(gòu)方面，進出口喇叭、灰斗及殼體等主要本體外殼結(jié)構(gòu)，后者在前者的基礎(chǔ)上進行了一定優(yōu)化和改進，降低材料成本，提高了經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

通過對濕式電除塵器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的技術(shù)研究，并結(jié)合實際工程項目的應(yīng)用得出如下結(jié)論：

(1)對陽極板、陰極線等內(nèi)件應(yīng)選用抗腐蝕性較強的不銹鋼材料，對本體殼體等結(jié)構(gòu)部件采用普通碳鋼材料加鱗片防腐即可，這樣的材質(zhì)選擇既能滿足運行環(huán)境要求，也存在較大的經(jīng)濟性。

(2)良好的極配型式可以保證獲得最佳運行參數(shù)，并保證設(shè)備整體運行的穩(wěn)定性。

(3)合理的噴淋裝置有利于陽極表面形成均勻水膜，防止結(jié)垢，確保極板良好的收塵效果。

濕式電除塵器完善的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要在于特殊材料選用、良好極配形式、合理噴淋設(shè)置。

完善的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)，電控系統(tǒng)三大部分組合成一個整體濕式電除塵系統(tǒng)，為實現(xiàn)燃煤電廠煙氣超低排放、治理PM2.5提供了保障。

[1]鄭國強.濕式電除塵器控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].中國電除塵學術(shù)會議,2015

[2]李山平.濕式除塵器的特點及其在燃煤電廠中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2015.

[3]鐘德楠，莊澤杭，黃志杰.濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保,2015(12):72-74.

[4]羅如生.金屬極板臥式濕式電除塵器選型與應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保,2016(4):65-67.