火力發(fā)電廠濕式除塵器應(yīng)用及問題研究

劉永翔

【摘要】為了有效控制大氣污染物的排放，濕式除塵器在火力發(fā)電廠得到了廣泛應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中，濕式除塵器的應(yīng)用效果卻易受極板選型、噴淋和設(shè)備布置等因素的影響。為此，本文針對火力發(fā)電廠濕式除塵器的應(yīng)用問題展開討論，以改善整個大氣的清潔狀況?！娟P(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠；濕式除塵器；噴淋方案2014年，國家發(fā)改委等部門提出了“超低排放”，即在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下，煙塵、SO2、氮氧化物的排放濃度分別小于或等于10、35、50mg/m3，并參照2015年底實施的《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，東、中、西部分別于2017、2018和2020年前基本完成全部火力發(fā)電廠的超低排放改造。在這一背景下，深入開展火力發(fā)電廠濕式除塵器的應(yīng)用研究具有現(xiàn)實價值。濕式除塵器（又稱除霧器）的工作原理是：濕式除塵器首先建立了可持續(xù)發(fā)生電暈電場。即陰極線針刺（芒刺）電極在高壓電源的作用下形成強大的電暈電場使氣體電離，煙氣中的粉塵、霧滴粒子等經(jīng)過電場時，獲得電子而荷電，在電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并共同作用下荷電粒子被捕集到陽極上（極少部分獲得陽離子驅(qū)向陰極），電場前端霧化系統(tǒng)和電場頂部間歇沖洗系統(tǒng)在集塵極上形成連續(xù)的水膜，將捕集的粉塵沖洗流入到集液池中。在火力發(fā)電廠中，濕式除塵器的應(yīng)用存在極板選型、噴淋方案設(shè)計、水質(zhì)、腐蝕和設(shè)備布置等問題，具體如下：一、極板選型問題目前，我國火力發(fā)電廠常用板式濕式除塵器，陽極材質(zhì)常用織物纖維、導(dǎo)電玻璃鋼和金屬。（一）金屬極板金屬極板常用平行懸掛不銹鋼板形式及其材質(zhì)以SUS 316L、SUS 2205為主。金屬極板的陰極線為合金鋼制成的、高電流密度的、耐腐蝕的芒刺線，并懸掛在兩塊極板間；陽極材質(zhì)因抗腐蝕性較差而要求配備噴淋系統(tǒng)，使其在極板上產(chǎn)生連續(xù)的水膜，繼而實現(xiàn)防腐、清灰的作用，但要求設(shè)計堿系統(tǒng)來解決耗水量大的問題。（二）導(dǎo)電玻璃鋼極板在蜂窩式導(dǎo)電玻璃鋼極板中，單個蜂窩呈現(xiàn)出正多邊形，陰極線由合金鋼制成，并設(shè)在蜂窩的中心位置，且煙氣從管道中垂直通過；陽極板采用了導(dǎo)電玻璃與碳纖維的合成材料，其耐腐蝕性強、導(dǎo)電性好，但要求在達到一定年限后配備噴淋系統(tǒng)，用以清除極板上粘粘的酸洗物質(zhì)。（三）柔性極板柔性極板由蜂窩式纖維織物制成，其邊緣設(shè)有張緊裝置。柔性極板的親水性極好，即在一次沖洗后，可在極板上長時間保留水分，且耗水量相對其他兩種極板略低。但柔性極板在運行中易發(fā)生晃動，從而導(dǎo)致電場失穩(wěn)；因無水膜及時進行沖洗，則極板易在沖洗周期的后期堆積大量粉塵，從而降低了柔性極板式濕式除塵器的除塵效率；織物陽極板要求定期進行更換，其使用壽命<6年。經(jīng)分析，在我國火力發(fā)電廠中，導(dǎo)電玻璃鋼濕式除塵器的使用壽命長、經(jīng)濟與環(huán)保效益好。二、噴淋問題目前，電玻璃鋼濕式除塵器常用直排式、自循環(huán)+交叉間隙沖洗、自循環(huán)+連續(xù)噴淋三種噴淋方案。（一）直排式噴淋方案直排式噴淋的工作原理為：先由水泵對工業(yè)用水進行升壓處理，再用作濕式除塵器噴淋作業(yè)，然后由廢水箱收集沖洗產(chǎn)生的污水，最后由排污泵排放進入脫硫系統(tǒng)予以處理。應(yīng)用表明，直排式噴淋的沖洗效果好，但耗水量很高，建議設(shè)計為間隙噴淋的方式來降低耗水量。（二）自循環(huán)+交叉間隙沖洗噴淋方案自循環(huán)+交叉間隙沖洗噴淋的工作原理為：先由給水泵對工業(yè)用水進行升壓處理，再用作濕式除塵器噴淋作業(yè)，然后由過濾水箱對收集的污水進行過濾處理，并排出雜質(zhì)，同時由循環(huán)水箱收集過濾后的廢水，并先由循環(huán)泵進行升壓處理，再又一次用作濕式除塵器噴淋作業(yè)。研究發(fā)現(xiàn)，自循環(huán)+交叉間隙沖洗噴淋方案分片設(shè)計噴淋區(qū)，故每一次僅需對某一區(qū)的極板進行交叉間隙沖洗。同時，該方案通過循環(huán)利用水和交叉間隙沖洗，可無限降低水量，且耗水僅包括機組啟動用水和系統(tǒng)補水，故耗水量和外排水量都較低。但該方案的除塵效果略差，且濕式除塵器出口煙氣可能攜帶含粉塵、氣溶膠的水汽，這無疑會提高煙囪出口處粉塵的濃度。（三）自循環(huán)+連續(xù)噴淋方案自循環(huán)+連續(xù)噴淋的工作原理為：濕式除塵器噴淋產(chǎn)生的污水先經(jīng)過濾水箱過濾處理，并排出其中一部分高濃度的污水，同時循環(huán)再利用剩余再生水，具體用以噴淋前面幾級電場。應(yīng)用表明，該方案分區(qū)管理前后級電場用水，提高除塵效果，管理整體水耗量。經(jīng)分析，我國火力發(fā)電廠濕式除塵器常用自循環(huán)+連續(xù)噴淋方案，且其應(yīng)用效果理想。三、設(shè)備布置問題濕式除塵器一般采用立式、臥式布置方式。立式布置以管式結(jié)構(gòu)為主，煙氣流向呈垂直狀態(tài)，且可細分為脫硫塔塔上、塔外布置，其中塔外布置按噴淋水與煙氣流向關(guān)系可分為逆流式、順流式兩種；臥式布置以板式結(jié)構(gòu)為主，煙氣流向呈水平狀態(tài)。目前，我國一些主流的濕式除塵器廠家主要采用了臥式布置方式。通常來講，如若新建機組的功率≤300MW，建議采用塔頂布置方式，以提高對空間的利用率；反之，建議采用塔外布置，以提高機組的整體性能；當(dāng)改造機組未拆除脫硫塔時，建議采用塔外布置，以適應(yīng)原脫硫塔基礎(chǔ)未含裕量的事實。四、其他問題濕式除塵器是火力發(fā)電廠廢氣處理的常用設(shè)備，其在運行中總是出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題，從而大大降低了除塵器的應(yīng)用效果?？梢?，優(yōu)化濕式除塵器防腐工藝設(shè)計至關(guān)重要，如：選購低硫燃料煤；通過防漏風(fēng)、保溫處理來控制出口煙氣溫度（110-120℃）；通過優(yōu)選密封材料、優(yōu)化密封部件設(shè)計來防止漏風(fēng)；通過優(yōu)選保溫材料、優(yōu)化保溫層設(shè)計來提高除塵器的保溫效果；選用不銹鋼、陶瓷等防腐蝕性材料。另外，為了防止?jié)袷匠龎m器噴淋、沖洗系統(tǒng)堵塞，要求按表1所示標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)控除塵器用水水質(zhì)。結(jié)語：不置可否，濕式除塵器可切實減少火力發(fā)電廠煙氣中酸霧、石膏液滴、有毒重金屬、PM2.5和PM10等污染物，但在實際應(yīng)用中，極板選型、噴淋、水質(zhì)、腐蝕和設(shè)備布置等問題卻影響了除塵器的應(yīng)用效果。為此，本文簡要研究了火力發(fā)電廠濕式除塵器的幾種應(yīng)用問題，并提出了一些切實可行的應(yīng)對建議，以供同行借鑒。參考文獻：[1]李東.火力發(fā)電廠濕式除塵器應(yīng)用中若干問題的思考[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（09）：45-46。