電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)的深度節(jié)能減排應(yīng)用

1 電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)的原理及特點(diǎn)

1.1 工作原理

電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置是近年來市場上出現(xiàn)的一種新型除塵、除霧綜合治理設(shè)備，可用于處理脫硫后煙氣中逃逸的霧滴以及細(xì)小的粉塵微粒。通過高頻電源和自動(dòng)化控制手段，將高壓的交流電轉(zhuǎn)化成電場需要的直流電再輸送至電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置的電場內(nèi)部，在電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置的陰極和陽極之間形成高效的電場，使流經(jīng)電場區(qū)域的空氣分子被電離，并在進(jìn)入電場的瞬間產(chǎn)生電子和正、負(fù)離子，這些電子和正、負(fù)離子在電場力的作用下向著異極發(fā)生定向移動(dòng)，同時(shí)在定向移動(dòng)的過程中，作為粉塵、煙酸霧滴等粒子的捕集媒介。由于特殊設(shè)計(jì)的電場，對(duì)電場內(nèi)煙氣粒子實(shí)現(xiàn)了快速荷電，最終荷電的煙氣粒子抵達(dá)收塵極上，隨著煙氣中的粉塵、液態(tài)水、酸液在收塵極上越聚越多，最終形成酸性水膜，酸性水膜由于受到自身重力的影響，沿陽極表面自流至收集池中，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙氣中霧滴和粉塵的凈化效果。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置，是一種應(yīng)用于燃煤鍋爐濕法脫硫后飽和煙氣的終端治理，對(duì)濕法脫硫無法收集的酸霧、細(xì)微顆粒物，SO3等進(jìn)行超高效捕集的煙氣終端把關(guān)設(shè)備，可有效實(shí)現(xiàn)煙塵超低排放。具有無二次揚(yáng)塵、除塵效率高、壓力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小，運(yùn)行穩(wěn)定等顯著優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置具有高效的除霧、除塵，同時(shí)協(xié)同脫除SO3、PM2.5和重金屬Hg 等功能，在各種負(fù)荷下均能保持穩(wěn)定高效運(yùn)行。

②電場前端設(shè)置了預(yù)荷電導(dǎo)流格柵，可以讓進(jìn)入電場內(nèi)的粒子提前荷電，滿足了電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置高效率的除塵、除霧要求，同時(shí)兼顧了進(jìn)入電場區(qū)域煙氣的氣流均布作用。圖1 為預(yù)荷電導(dǎo)流格柵示意圖。

圖1 預(yù)荷電導(dǎo)流格柵示意圖

③交叉錯(cuò)列的窄極距電場極配方式，可使電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置滿足對(duì)高風(fēng)速的使用要求。

④對(duì)于脫硫后煙氣，氣體溫度降低，分子密度增大，擊穿電壓提高，電除塵電場強(qiáng)度和除塵效率提高。

⑤通流式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保煙氣阻力小，減小了引風(fēng)機(jī)設(shè)備負(fù)擔(dān)，節(jié)約了電耗，通常1 臺(tái)660MW 機(jī)組采用的電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置本體煙氣阻力大約在150Pa 左右。

⑥具有高效自清潔功能，無需大量沖洗水。高壓靜電場收集煙氣中的PM2.5、液滴，在極板上形成水膜，并經(jīng)重力作用下流到底部集液槽，實(shí)現(xiàn)自我清潔，收集的液滴經(jīng)過管道輸送到脫硫廢液池，可用于脫硫補(bǔ)水等。

2 電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)

大埔電廠2×660MW 機(jī)組1#、2#機(jī)組配套的電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置（以下簡稱為“電風(fēng)攔截裝置”）分別于2015年12 月和2016 年4 月圓滿完成168h 運(yùn)行，該裝置作為電廠煙氣排放的終端把控設(shè)備，安裝于脫硫后凈煙道區(qū)域（圖2），并與LGGH 的煙氣再熱器實(shí)現(xiàn)一體化布置，節(jié)約支架的消耗并大幅節(jié)省設(shè)備占地。

圖2 大埔電廠#2 爐660MW 機(jī)組配套電風(fēng)攔截裝置布置圖

該電風(fēng)攔截裝置從投運(yùn)至今，性能穩(wěn)定，在線檢測系統(tǒng)顯示其出口粉塵排放濃度不大于3mg/Nm3，達(dá)到了超低排放要求。同時(shí)，由于電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)對(duì)于煙氣中的SO3、氯離子、液態(tài)霧滴組成的酸性腐蝕顆粒具有高效捕集性，可以有效緩解酸性物質(zhì)對(duì)爐后煙氣設(shè)備的腐蝕，降低設(shè)備防腐等級(jí)要求，降低爐后設(shè)備投資成本。

2017 年1 月，經(jīng)第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，大埔電廠2#機(jī)組的電風(fēng)攔截除裝置出口粉塵濃度為2.3mg/Nm3、PM2.5的脫除效率達(dá)到55%、除霧效率達(dá)到62.2% 。實(shí)踐表明，該電風(fēng)攔截裝置具有較強(qiáng)的煙氣污染物協(xié)同治理能力。

3 與傳統(tǒng)濕式電除塵器對(duì)比

濕式電除塵器是早期超凈排放改造中的主要手段之一，在國內(nèi)部分燃煤鍋爐中也取得了一定的應(yīng)用。濕式電除塵器作為爐后超凈終端技術(shù)，其優(yōu)缺點(diǎn)都是比較顯著的，主要優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)5mg/Nm3甚至3mg/Nm3以下的超潔凈排放要求，同時(shí)對(duì)PM2.5有一定的去除率。但是，濕式電除塵器的缺點(diǎn)也是很明顯的。首先，濕式電除塵器為了增大煙氣中的濕度，需要24h不間斷對(duì)煙氣進(jìn)行霧化噴淋，因此水沖洗用量較大。為了降低運(yùn)行過程中的水耗量，需要對(duì)濕式電除塵器的沖洗水進(jìn)行循環(huán)利用，這就造成了沖洗水中攜帶的煙氣粉塵不斷在循環(huán)水中進(jìn)行聚集。因此，需要不斷對(duì)循環(huán)沖洗水進(jìn)行置換，排出循環(huán)沖洗水中的粉塵顆粒，以保持循環(huán)沖洗水的水質(zhì)。這些置換出來的含塵水水質(zhì)較臟，無法直接用于脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水，從而進(jìn)一步加劇了脫硫水平衡的負(fù)擔(dān)。

其次，傳統(tǒng)金屬板式濕式電除塵器采用300mm 同極間距的高壓靜電場技術(shù)，對(duì)設(shè)備布置空間要求較高，但對(duì)于在役機(jī)組改造，由于已進(jìn)行多項(xiàng)環(huán)保升級(jí)改造，可利用的濕電改造空間十分局限。因此，濕式電除塵器改造中如何在有限空間完成環(huán)保升級(jí)也是現(xiàn)階段面臨的一個(gè)主要難題。

電風(fēng)攔截裝置作為繼濕式電除塵器后的新一代爐后粉塵終端把控技術(shù)，有效克服了傳統(tǒng)金屬板式濕式電除塵器的不足。

3.1 占地面積

電風(fēng)攔截裝置的高壓靜電場采用了窄極板、小極距的結(jié)構(gòu)，提高了其對(duì)高風(fēng)速的適應(yīng)性，最高運(yùn)行風(fēng)速可達(dá)6m/s 左右，而傳統(tǒng)的濕式電除塵器運(yùn)行風(fēng)速基本都在3m/s 左右。風(fēng)速的提高有利于減小電風(fēng)攔截裝置的流通截面的縮小，由于電風(fēng)攔截裝置風(fēng)速是常規(guī)濕式電除塵器的2～3 倍，因此，從設(shè)備斷面尺寸上，電風(fēng)攔截裝置從外形上較常規(guī)濕式電除塵器小50%以上，極大減少了設(shè)備占地。

3.2 水耗

電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)快速捕集煙氣中的酸性液滴和小分子水，并在陽極表面聚少成多，最終形成液膜態(tài)，并在重力作用下對(duì)陽極板表面實(shí)行自上而下的清洗，從而減少了電場內(nèi)部沖洗噴淋次數(shù)，降低了煙氣中水分含量。而傳統(tǒng)的金屬板式濕式電除塵器為了保證煙氣的濕式環(huán)境運(yùn)行要求，在噴淋的基礎(chǔ)上需要增設(shè)連續(xù)運(yùn)行的霧化噴嘴，極大的增加了運(yùn)行過程中水耗量。同樣的660MW 機(jī)組中，電風(fēng)攔截裝置日平均運(yùn)行水耗不到3t/d，這部分沖洗水可直接用于脫硫補(bǔ)水，不會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)造成任何影響。而傳統(tǒng)濕式電除塵器日平均運(yùn)行水耗量高達(dá)幾十噸，這些外排的水若不做處理，將對(duì)脫硫系統(tǒng)水平衡造成極大的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。因此，需要額外再增設(shè)廢水循環(huán)處理系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)水平衡運(yùn)行需求。

3.3 電耗

電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)附屬的電氣設(shè)備遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)濕式電除塵器，以660MW 機(jī)組為例，單臺(tái)爐電風(fēng)攔截除塵除霧一體化裝置設(shè)計(jì)額定滿負(fù)荷為130kVA，實(shí)際運(yùn)行能耗低于80kWh，而傳統(tǒng)濕式電除塵器設(shè)計(jì)額定滿負(fù)荷為500～600kVA，實(shí)際運(yùn)行能耗仍高達(dá)350～400kW。

4 結(jié)語

濕式除塵設(shè)備是目前公認(rèn)的高效除塵設(shè)備，電風(fēng)攔截除塵除霧一體化技術(shù)是傳統(tǒng)的濕式除塵、除霧設(shè)備的升級(jí)技術(shù)，打破原有濕式電除塵模式，克服了傳統(tǒng)濕式電除塵器在應(yīng)用過程中占地大、水耗高、電耗高等諸多缺陷，順應(yīng)了國家的節(jié)能減排的政策方針，降低了環(huán)保升級(jí)改造的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。