湿式电除尘器技术概述（精选5篇）
湿式电除尘器技术概述 第1篇
1湿式除尘器技术
1.1工作原理
湿式电除尘器在国外电厂已有近30年的应用历史,作为大气复合污染物控制系统的最终控制技术,用于去除湿法脱硫后的烟尘、石膏浆液雾滴、细颗粒物PM2.5及重金属等多种污染物,可将烟尘排放限值控制在10mg/ Nm3甚至5mg/Nm3以下。
湿式电除尘器的除尘原理与干式电除尘器相同,通过电场荷电、收集和清灰三个阶段。金属放电极在直流高电压的作用下,将气体电离,使烟尘和雾滴粒子表面荷电,荷电粒子在电场力的作用下向收尘极运动,并沉积在收尘极上。湿式电除尘器清灰方式与干式电除尘器不同,一方面通过收集的水雾滴自流清灰;另一方面通过收尘极顶部安装的清洗喷嘴进行定期喷淋,完成收尘极和放电极彻底清灰。
湿式电除尘器根据收尘极板材质的不同,可分为金属收尘极湿式电除尘器、柔性收尘极湿式电除尘器、导电玻璃钢收尘极湿式电除尘器三种类型。
1.2金属收尘极湿式电除尘器
收尘极材质多为不锈钢316L,也有采用不锈钢2205,其结构型式与常规干式电除尘器基本相同,阳极板采用平板结构,运行时为连续喷水清灰,除尘器为卧式布置,烟气平进平出。除尘效率为70%(一个电场)/85%(两个电场),不同厂家设计参数略有不同。
1.3导电玻璃钢收尘极湿式电除尘器
收尘极材质采用导电玻璃钢FRP,收尘极结构形式为管式,截面形状有圆形、方形、正六边形等,以正六边形居多,模块式组装。运行采用定期间断喷水清洗方式, 除尘器收尘极为管式结构,立式布置,烟气流向为上进下出或下进上出。除尘效率可达70%~90%,通过烟气流速的选取和调整收尘极长度来实现不同除尘效率的要求。
1.4柔性收尘极湿式电除尘器
收尘极材质采用有机合成纤维柔性织物材料,通过湿烟气浸湿的纤维材料收尘极具有导电性,收集烟气中的雾滴。清灰方式一方面通过收尘极板的全表面均匀水膜自流清洗,另一方面通过上部喷嘴实现定期间断彻底清洗。这种除尘器的极板采用横截面为方形的管式结构,除尘器立式布置,烟气流向为上进下出或下进上出。
2技术特点比较(表1)
3经济技术指标比较
以某电厂二期2×1000MW机组湿式电除尘器新建工程为例,方案一采用金属收尘极湿式电除尘器;方案二采用导电玻璃钢收尘极湿式电除尘器;方案三采用柔性收尘极湿式电除尘器。三者除尘效率均为75%。系统设计指标见表2,基建投资、运行及检修维护费用分析见表3。
备注: 1三者自身电耗及阻力增加后导致引风机增加的电耗基本相同,故不作比较。 2 金属收尘极湿式电除尘喷淋系统耗水量较大,同时还会对脱硫系统的水平(采用低低温电除尘器技术降低了 FGD 入口烟温后问题尤为突出), 多余水量需通过脱硫废水系统处理后外排,因此增加的脱硫废水处理费用每 280 万元。而其余两种技术对脱硫系统水平衡基本无影响。 3 检修维护费用比较,以导电玻璃钢为基准,金属极板增加水处理系统每年 18.28 万元,柔性收尘极的有机合成纤维柔性织物材料约每 6 年需更换一次,折算每年的费用约 272 万元。
4结论
金属收尘极湿式电除尘器在国内市场基本占主导地位,其技术成熟,基建投资较低。但该技术水耗、碱耗等运行费用较大。由于收尘极形成连续水膜,电场内部容易造成烟气窜流,运行时末电场容易造成雾滴携带,烟尘排放不稳定。
导电玻璃钢收尘极湿式电除尘器过去在我国主要应用于化工、冶金等行业,近年来在电力行业也有较多成功运行的工程案例。该技术基建投资稍高,运行和维护费用较低。烟尘排放稳定,能够实现小于5mg/m3,甚至更低。
湿式电除尘器技术概述 第2篇
关键词：湿式电除尘器；发展；火电厂；应用；研究
中图分类号：TM621.7+3；TK223.27 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）27-0121-02
在当前全面践行可持续发展战略的过程中，面对大气环境越加严峻的发展形势，如何实现对大气污染的有效治理，以助力于生态中国发展之目标的实现，亟待解决。基于燃煤火电厂是产生大气污染的主要源头之一，为了迎合国家政策之要求，逐渐采取了一系列除尘方式，但从应用的现状看，传统的电除尘器不仅限值大且除尘的效率低且功能单一，对于重金属离子等难以实现有效去除。而湿式电除尘器虽然目前尚未实现推广性运用，但是这一全新除尘技术的运用能够实现对大气污染物的有效去除。
1 湿式电除尘器概述
1.1 发展史
在电除尘器的发展领域中，湿式电除尘器的诞生开辟了该领域的新起点，作为一种全新的除尘设备，在实际运用的过程中，能够实现对湿气体中的粉尘、酸雾以及重金属离子等污染物的有效去除，因此，对于火力发电厂而言，则成为了目前最为理想的除尘设备。与干式电除尘器相比而言，二者的作用原理是基本相同的，都是借助荷电、收集以及清灰这三个阶段来实现除尘的作用。
从这一除尘器的发展历程看，最早诞生于1907年，由乔治·科特雷尔发明，被运用到了制酸以及冶金生产中。而历经近百年的发展历程后，这一除尘器在去除与控制烟气中酸雾以及重金属离子上表现出了较高的应用价值，但是，被运用到火力发电厂中相对较晚。
最初是在1965年，日本三菱将其运用到了燃气轮机用高炉煤气除尘，当前日本已经有32加火力电厂在运用这一除尘器，而美国是从1975年开始运用这一除尘器的，中国当前处于大力推广应用阶段。
1.2 结构形式与结构材料
第一，在结构形式上。主要有管式与版式两种结构，其中，管式静电除尘器适用于上下垂直流动的烟气除尘，而板式电除尘器则适用于水品与垂直良好总流动烟气的除尘，而当集成面积相同时，经过对比分析表明，其中管式要比板式除尘器内烟气流动的速度快两倍，同时占地面积小，除尘效率高。
第二，在结构材料上。而在实际运用的过程中，因湿式电除尘器运行环境特点所致，极为容易发生腐蚀问题，所以需要对结构材料进行科学选择。一般而言，使用壳体结构能够达到最为安全的使用状态，相应材料主要是使用普通钢，而为了避免腐蚀问题的发生，则需要在内里与表面涂抹防腐材料，并要注重处理好在安装过程中如焊接点等处的防腐蚀工作。在集成板上，表面的抗腐蚀性能较高，但一旦连接点被腐蚀则会发生故障，因此需要采用一定的防护措施。
2 湿式电除尘器在火电厂的实际运用状况分析
2.1 在国外火电厂中的应用情况
在北美地区，美国是从1975年开始运用这一除尘器的，首次是在Sudbury电厂上进行安装试行，到了1986年，湿式电除尘器的使用以基本能够满足火电厂排放标准要求。比较典型的如Coleson Cove电厂、Sherco电厂等，在实施电除尘器上，相应的模块与布置为12模块内置于FGD、2块模块内置于FGD，主要采用的湿式电除尘器的型式为2电场垂直管式与3电场垂直管式。在欧洲地区，主要将这一除尘器运用到了化工与冶金行业中，以实现对酸雾与颗粒污染物的清除，从1997年开始，Werondorf电场首次将由日本三菱公司生产的湿式电除尘器运用到了生产中，但是基于在欧洲地区，燃煤火电厂机组本身相对而言十分少，所以在这一运用领域的实践经验相对也偏少。而在日本，目前使用湿式电除尘器已经有30多年的历史，近30多套这一除尘设备被运用到了火电厂中。
2.2 在国内火电厂中的应用情况
在中国，湿式电除尘器最早被运用到了化工领域中红，而在近年来，随着大气污染问题的日益加剧，加上我国在发展中电力行业的迅猛发展，促使对火电厂的生产排放标准提出了更高的要求，因此，这就促使这一除尘器在近几年被逐渐应用到了火力发电厂中。
首次将这一除尘器进行运用的是我国的鞍钢第二发电厂，而到了2010年，上海电力长兴岛电厂则首次将自主研发的湿式电除尘器运用到了发电机组中，随后在2012年华电益阳电厂也将这一除尘器进行了运用。
到了2014年，我国从政策上对进一步实现湿式电除尘器在火力发电厂中的推广性运用进行了规定，针对当前我国燃煤火力发电厂烟气粉尘的排放浓度标准进行了严格规定，进而从政策上为实现湿式电除尘器的推广性运用奠定了基础。
3 湿式电除尘器在应用过程中所呈现出的不足与发 展对策
3.1 所呈现出的不足之处
从目前湿式电除尘器在国内火电厂中的发展与应用历程看，虽然起步较晚，但是发展较快，且具备着良好的市场应用与发展空间，但是，当前湿式电除尘器目前还未在火电厂中实现推广性的运用，因此，从投运业绩角度看，因时间多而致使业绩相对少。
在这一类型的除尘器的运用中，柔性电极与导电玻璃钢电极的湿式电除尘器当前还处于试用阶段，因此，到底这一新型的湿式电除尘器的除尘效益如何、运行的是否安全可靠以及相应使用寿命长短等问题，都还有赖于进一步的验证与观察。而从实际应用的现状看，主要存在的不足之处为：
第一，在进行布置时，将其置于脱硫装置后，进而则就会因烟气中石膏的作用而存在结垢的问题；与此同时，在实际运行的过程中，在机组的作用下，相应极板与板线等都存在着变形与损坏的风险性，进而也就致使相应除尘器的效果难以得到保障；
第二，采用这一除尘器进行布置时，主要的问题在于老机组改造上，由于场地本身有限，因此，如果实现选型与布置则面临着极大的难题，且相应施工的难度与风险性提高，如何实现对安全与火灾等风险事故的有效规避，亟待解决；
第三，在金属板式的这一除尘器类型下，因需要采用工业水进行冲洗，进而也就存在废水处理问题，而基于现有脱硫系统的运行状态不稳，致使在冲击与废水排放上也依旧存在问题；
第四，基于脱硫后粉尘浓度高的状态下，其适应性还有待进一步研究；同时，当前这一除尘器还没有实现大规模的生产与运用，整体上建设维护与管理成本偏高。
3.2 发展对策
基于目前湿式电除尘器所具备的良好发展空间与前景，对于火电厂而言，实现这一除尘设备的运用，能够为满足国家政策之要求并实现自身发展的目标奠定基础。
而基于现行这一除尘器在应用过程中所呈现出的一系列问题，则就需要从材料上进行严格把关，以此来提升设备运行的可靠性，并提升设备的使用寿命、降低维护管理成本；同时，在未来研究中，重点在于使用这一除尘器对烟气流速等的要求相对较高，而对老机组进行改造的过程中，现有的空间场地均有限，因此，这就需要对这一除尘器进行优化改造；
此外，针对引起携带石膏而致使结垢隐患发生的问题，需要在研发这一除尘器的过程中，就如何降低脱硫石膏携带问题进行重点研究。
4 结 语
综上，在火电厂中，借助湿式电除尘器的引用，能够为有效去除湿气中所还有的重金属离子以及酸气等污染物，进而为达到目前国家规定的烟气排放标准奠定基础。
而从目前这一除尘器运用的现状看，在国内还处于试运行阶段，并存在着一系列的不足之处，因此，需要在日后研究中明确研究重点，以此来满足当前市场应用之需求。
参考文献：
[1] 廖大兵.湿式电除尘器的发展及其在火电厂的应用[D].广州：华南理工 大学，2014.
[2] 李奎中，莫建松.火电厂电除尘器应用现状及新技术探讨[J].环境工程 技术学报，2013，03：231-239.
燃煤电厂湿式电除尘技术 第3篇
根据统计, 在中国各行业中, 燃煤电厂排放的工业烟尘所占比例是最高的[1]。国家逐年降低火电厂污染物排放限值, 最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》中燃煤电厂烟尘排放限值降低至30mg/m3, 而对于重点地区, 其燃煤电厂烟尘排放限值降低至20mg/m3。当燃煤电厂燃煤灰份大、比电阻高或锅炉排烟温度较高时, 干式电除尘器往往达不到新标准的要求。经过对燃煤电厂电除尘器前后细灰组成进行研究, 发现除尘器前粉尘大颗粒占大多数, PM10和PM2.5占总灰百分比为39.35%和2.42%, 而除尘器后高达92.47%和35.56%, 说明普通电除尘器对细灰捕集效率不高, PM2.5除尘效率较低[2]。
近年来针对微细颗粒的排放控制发展了许多新技术, 其对微细粉尘的收集效率如图1所示, 从图中可以看到, 随着颗粒直径由10μm递减至小于1μm, 各种技术相应的粉尘收集效率曲线陡降, 唯一例外的是湿法与静电并用的湿式电除尘技术, 该技术的收尘效率受微细颗粒直径影响较小, 对粒径0.06~10μm范围内的颗粒都具有较高的收集效果。
根据国内外应用情况, 在湿法脱硫装置后安装湿式电除尘器, 不仅能有效控制烟气中的微细颗粒的排放, 而且可以脱除湿法脱硫后烟气中携带的石膏液滴, 以及经过SCR后生成的SO3气溶胶颗粒, 从而消除烟囱“石膏雨”和烟气的“蓝烟”等现象。
1 湿式电除尘技术工作原理及其脱除性能
1.1 工作原理
湿式电除尘脱除粉尘分为荷电、集尘、清灰三个步骤。将水雾喷向放电极和电晕区, 水雾在电极形成的电晕场内荷电后分裂进一步雾化, 电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并, 共同对粉尘粒子起捕集作用, 最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集, 喷雾形成的连续水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中排出。
1.2湿式电除尘对微细粉尘和SO3雾滴的脱除
湿式电除尘中, 放电极电子较易溢出, 水雾被进一步细化, 使电场中存在大量带电雾滴, 大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率, 而带电粒子在电场中运动的速度是布朗运动的数十倍, 这大幅度提高了亚微米粒子向集尘极运行的速度, 可以在较高的烟气流速下, 捕获更多的微粒[4]。烟气中的SO3在205℃以下时, 主要以H2SO4的微液滴形式存在[5], 其平均直径在0.4μm以下, 因此干式静电除尘器和FGD对SO3去除较低。湿式电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率, 可对SO3的微液滴起相同作用。湿式电除尘器独特的工作环境决定了它能够高效地脱除亚微米级别的粉尘、雾滴, 除尘效率最高可达到99.9%以上[6]。
2 湿式电除尘器设计
2.1结构设计
湿式电除尘器在结构上主要分为两种基本型式:管式和板式。管式湿式电除尘器的集尘极为多根并列的圆形或多边形金属管, 放电极均布于极板之间, 管状湿式电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。板式湿式电除尘器的集尘极呈平板状, 可获得良好的水膜形成特性, 极板间均布电晕线, 板式湿式电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。
这两种湿式电除尘器的不同点主要在于[7]:
(l) 对于给定的除尘效率, 电极长度相同的前提下, 管式湿式电除尘器所允许的烟气流速是板式湿式电除尘器的两倍。
(2) 对于给定的除尘效率, 管式湿式电除尘器的局部干燥区比板式湿式电除尘器要小。
2.2 材料选择
壳体通常采用带有衬层保护的碳钢, 为防止腐蚀, 其内表面需涂有防腐材料。安装时还需严格控制壳体内表面破损, 防止产生腐蚀, 如焊缝、孔隙、构件连接处及盖板等。
为了避免发生点腐蚀和裂隙腐蚀, 内部构件材料必须考虑工艺气体和冲洗液体中氧和氯化物的浓度。对于耐腐蚀性和材料选取的关系, 表1显示了各种材料的选择及其能够正常工作的氯化物浓度范围。
2.3 湿式电除尘布置形式
目前在国外电厂常采用的湿式电除尘器布置形式有以下三种:水平烟气独立布置;垂直烟气独立布置;垂直烟气与WFGD整体式设计。前两种布置方式需要专门的空间, 第三种布置方式是近些年来最常用的, 同时成本和运行费用也是最低的, 占地面积也很小。
3 湿式电除尘在燃煤电厂的应用
湿式电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中, 上世纪八十年代后国外大容量燃煤电厂也逐渐采用湿式电除尘器净化脱硫后的烟气, 取得了良好的效果。美国的AES Deepwater电厂于1986年采用湿式电除尘技术, 该电厂以石油焦作为主要燃料, 其湿式电除尘器由3个电场、12套平行向上的烟气流系统模件组成, 经测试对硫酸雾的脱除效率高于90%[9]。2000年和2002年N&B电力公司分别对Dalhousie电厂和Cloeson Cove电厂 (1050MW) 的WFGD进行改造并安装了湿式电除尘器, 采用的都是WFGD与湿式电除尘器整体布置方式。日本中部电力碧南电厂五台机组 (3700MW+21000MW) 使用湿式电除尘器后, 其排放浓度长期稳定在2~5mg/Nm3, 表明湿式电除尘器能高效地除去烟气中的烟尘和石膏微液滴。国内在燃煤电厂领域的应用仍处于起步阶段。
4 结束语
湿式电除尘器作为烟气终端精处理设备能高效收集对人体危害特别大的PM 2.5、PM10等颗粒物。但是, 由于需要选用耐腐蚀性强的高等级不锈钢作为电极材料以及烟气流速较低造成设备体积庞大, 导致现有的湿式电除尘器工程造价偏高, 成为制约该技术推广的重要因素。如果能够在电极材质和烟气流速方面得到改进, 将会大大促进该技术在国内的应用进程。
摘要：颗粒物特别是细颗粒物 (PM2.5) 对环境及人类健康危害巨大, 而燃煤电厂是细颗粒物的主要排放源。湿式电除尘器作为烟气污染物的终端精处理装备, 具有捕集烟气中细颗粒物和雾滴的功能, 在电力行业得到了推广应用。文章总结了湿式电除尘技术原理、设计及性能影响因素和技术研究现状, 以及湿式电除尘器在燃煤电厂的应用情况。
关键词：燃煤电厂,湿式电除尘,PM2.5控制,酸雾控制
参考文献
[1]代旭东, 徐晓亮, 缪明烽.电厂PM2.5排放现状与控制技术[J].能源环境保护, 2011, 25 (6) :1-4.
[2]范海燕, 刘建忠, 周俊虎, 曹欣玉, 岑可法.煤燃烧过程中超细灰粒排放和污染特征[C].中国工程热物理学会会议论文, 2002.
[3]Green DW, Perry R H.Perry's chemical engineer's handbook[M]New York:McGraw-Hill Co.Inc.2008:22-55.
[4]陈招妹, 王剑波, 姚宇平, 尹得仕.湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析.第十五届中国科协年会第9分会场:火电厂烟气净化与节能技术研讨会论文集.2013.
[5]薛建明, 纵宁生.湿法电除尘器的特性及其发展方向[J].电力环境保护, 1997, 13 (3) :40-44.
[6]王智, 贾莹光, 祁宁.燃煤电站锅炉及SCR脱硝中SO3的生成及危害[J].东北电力技术, 2005, 26 (9) :1-3.
[7]陈招妹, 赵琴霞, 杨艳霞, 宣伟桥, 周超炯.湿式电除尘技术及其在电厂的应用前景[C].第14届中国电除尘学术会议论文集, 2011.
[8]Ken Parker.WESPs and Fine Particle Collection.8th International Conference on Electrostatic Precipitation.2001
湿式电除尘器技术概述 第4篇
当前, 环境恶化趋势日益显著, PM2.5、粉尘、酸雾、重金属、有机污染物等复合大气污染物主要来源于工业锅炉和火电厂。发达国家相继制订了相关限制PM2.5、微细颗粒物、汞等污染物的排放标准。我国于2012年起颁布实施《火电厂大气污染排放标准》, 规定一般地区火电厂粉尘排放限值为30mg/m3, 工农业及生活污染源重点地区火电厂粉尘排放量限值为20mg/m3。
我国大部分火电厂仍然使用的是湿式烟气脱硫系统, 锅炉尾部烟气处理工艺流程一般由脱硝、除尘器、湿法脱硫组成, 烟气从湿法脱硫后直接进入烟囱[1]。然而现行工艺流程无法有效脱除PM2.5颗粒物、重金属、硫酸根、气溶胶等污染物, 由于湿法脱硫后的烟气温度较低, 烟气中携带了大量的石膏液滴, 若不设置烟气热交换器, 则会在烟囱附近产生“酸雨”、“石膏雨”等现象。 湿法电除尘技术是近年来发展起来的有效控制复合污染物的终端精处理技术, 是目前减少火电厂各种污染物的排放量的重要措施。
2湿式电除尘技术的原理
典型的湿式静电除尘器由除尘器本体、阴阳极系统、灰水处理自循环系统、喷淋系统、电控系统等部分组成。除尘器本体由进出喇叭、放电极及框架、壳体、集电极绝缘子、管道、喷嘴和灰斗等组成。灰水处理自循环系统由循环水泵、循环水箱、加碱泵、碱液箱、补水泵、补水箱和滤网等组成[2]。
湿式电除尘技术的工作原理及过程可简要概括为气体的电离、粉尘的荷电、荷电粉尘的收集和荷电粉尘的清灰四个阶段:在湿式电除尘设备中设置两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极, 并通过高压直流电, 在电极周围形成一个可以使气体电离的静电场, 称为电晕区。气体在电晕区电离产生大量的阳离子、阴离子和电子, 这些带电粒子吸附在通过电场的粉尘上, 使粉尘获得电荷。随后荷电粉尘在电场力的驱动下向集尘极运动, 当荷电粉尘移动到集尘极表面时, 采用液体冲洗集尘极表面的方式进行清灰处理, 将水喷至集尘极上形成了连续的水膜, 流动水将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。
3湿式电除尘技术的特点
3.1湿式电除尘技术脱除烟气中的粉尘效果显著, 统计分析表明, 对HCl、Cl、NH等亚微米气溶胶颗粒物, 湿式电除尘技术的脱除效率可达90%以上, 同时, 可将粉尘排放控制在10mg/m3 以下。
3.2由于水的电阻相对较小, 水滴与粉尘颗粒物附着后, 降低了粉尘表面比电阻, 对黏性大或高比电阻粉尘也能有效收集, 提高了湿式电除尘器运行的稳定性。特别适用于对温度高、湿气含量大的烟气进行处理。
3.3湿式电除尘技术采用高强度水流对集尘板的粉尘进行冲洗, 取消了如锤击设备的振打装置运动部件, 可靠性高, 节约了电能和成本, 避免了二次扬尘, 提高了除尘效率。
3.4湿式电除尘技术设备压力损失小, 操作简便, 对烟气脱硫系统的改造简单, 维护方便, 可与其它除尘方式相结合应用, 使用范围广, 经过烟气脱硫系统后的饱和烟气中携带的部分水滴更易被荷电捕集, 有利于降低石膏雨的形成概率。
4湿式电除尘技术的应用和发展
1977年, 湿式电除尘技术首次应用于去除硫酸酸雾就取得了良好的效果, 经过近30年的发展, 该技术已推广应用到化工、 冶金和火电厂等领域。目前, 全球投入运行的湿式静电除尘设备总数已超过1000台[3], 国外湿式电除尘设备制造商主要有美国的Babcock&Wilcox公司和日本的三菱重工公司, 国外火电厂采用湿式静电除尘技术后可以将烟囱排放浓度普遍控制在10mg/m3左右。
湿式静电除尘技术在我国的火电厂中的应用才刚起步, 实际应用中存在着所需水量较大、排出的灰水容易造成二次污染、内部零部件容易受到腐蚀等问题。近年来, 我国环保和科技部门高度重视和大力投入湿式电除尘技术的研发和应用工作, 组织国内企业和高等院校对湿式电除尘技术的理论和应用方面进行了大量的研究工作, 并通过引进技术与自主研发相结合的方式, 掌握了湿式电除尘的核心技术和关键设计参数, 建立了全尺寸湿式电除尘器综合实验台。由我国上海长兴第二发电厂自主开发的燃煤锅炉湿法脱硫后改造工程配套湿式电除尘器成功应用, 其粉尘排放浓度仅为6.1mg/m3。
5结语
湿式电除尘技术对对PM2.5、酸雾及重金属均有很高的脱除效率, 适用范围广, 运行可靠性高, 避免了二次扬尘, 是目前湿法脱硫后对烟气治理的最佳终端设备。湿式电除尘技术在发达国外火电厂锅炉烟气治理方面的应用已有近30年的历史, 随着我国复合污染物及粉尘排放控制法规的进一步健全, 湿式电除尘技术在火电厂的应用前景广阔。
参考文献
[1]叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].北京:中国电力出版社, 2003.
[2]唐国山, 工业电除尘应用技术.化学工业出版社, 2006 (02) .
湿式电除尘器技术概述 第5篇
为改善大气排放质量, 2014年9月, 国家发改委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划 (2014-2020) 》的通知 (发改能源[2014]2093号) 中, 明确提出要求东部地区 (辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市) 稳步推行燃煤发电机组, 实施大气污染物排放浓度达到天然气燃气轮机机组排放限值的要求, 即执行烟尘排放5mg/m3, 二氧化硫排放35 mg/m3, 氮氧化物排放50 mg/m3的排放标准, 统称为烟气执行“超低排放”、“近零排放”、“5、35、50”标准。
随着国家对节能减排工作的不断深入, 环保标准不断提高, 排放监督愈发严格。2015年12月, 国家发改委、能源局、环保部下发的关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知 (环发[2015]164号) , 要求到2020年, 全国所有具备改造条件的燃煤电厂达到超低排放水平, 加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐, 将东部地区原计划2020年前完成的超低排放改造任务提前至2017年前总体完成;将对东部地区的要求逐步扩展至全国有条件地区, 其中, 中部地区力争在2018年前基本完成, 西部地区在2020年前完成。
基于以上环保要求, 自2014年起, 全国火电行业逐步开展符合超低排放要求的环保改造项目, 并推行到钢铁、有色、造纸等所有行业的自备燃煤电厂和燃煤热电厂。部分省市自行制定的环保标准中, 对燃煤锅炉和设施也提出了超低排放要求。
而超低排放改造中, 针对烟尘的达标排放, 尤其是包含PM10、PM2.5的超细烟尘的有效捕集, 是改造技术中的重点。
1湿式静电除尘器介绍
1.1超低排放除尘工艺
燃煤机组目前配置的烟尘处理装置, 采用脱硝、除尘、脱硫分布工艺。针对氮氧化物的去除, 对于煤粉炉大多采用选择性催化还原法 (SCR) , 对于流化床炉大多采用非选择性催化还原法 (SNCR) 。脱硝后的烟气, 进入卧式干静电除尘器 (ESP) 进行粉尘收集, 之后进入湿法脱硫设施脱除二氧化硫后达标排放。
目前常规干式除尘器改进技术, 包括扩大除尘器容量、微细粉尘静电凝聚技术、低温除尘技术、移动极板技术、机电多复式双区电除尘器技术、新型电源 (高频电源、脉冲电源) 、电袋复合除尘、腹膜滤袋除尘等, 更多适用于湿法脱硫前的干烟气。不管是袋式还是干式静电除尘器, 在微细粉尘的捕捉上都存在缺陷, 因此出口粉尘浓度一般最低可控制在20mg/m3左右。然而除尘后的烟气进入脱硫吸收塔进行喷淋脱硫过程中, 又会带来石膏和雾滴颗粒的夹带, 反而造成粉尘浓度的增高。因此, 在脱硫塔后, 设置适应湿烟气的湿式静电除尘器, 是达到粉尘超低排放要求的唯一选择。
1.2湿式静电除尘器原理
湿式静电除尘装置作为一个独立装置布置, 主要由装置本体、阴极系统、阳极系统、绝缘箱、供电电源和冲洗系统组成。其工作原理为:在湿式静电除尘装置的阳极和阴极线之间施加数万伏直流高压电, 在强电场的作用下, 电晕线周围产生电晕层, 电晕层中的空气发生雪崩式电离, 从而产生大量的负离子和少量的阳离子, 这个过程叫电晕放电;随烟气进入湿式静电除尘装置内的尘 (雾) 粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电, 荷电后的尘 (雾) 粒子由于受到高压静电场库仑力的作用, 向阳极运动;到达阳极后, 将其所带的电荷释放掉, 尘 (雾) 粒子就被阳极所收集, 在水膜的作用下靠重力自流向下而与烟气分离;极小部分的尘 (雾) 粒子本身则附着在阴极线上形成小液滴, 靠重力自流向下, 或通过冲洗的方法将其清除, 原理如图1所示。
湿式静电除尘装置处理的是脱硫后的湿烟气, 一般布置在除尘脱硫系统的尾部或后部。其与干式电除尘器的不同点在于:
1) 湿式静电除尘装置在饱和湿烟气条件下工作, 尘雾粒子荷电性能好, 电晕电流大, 脱除微细颗粒物和除雾效率高;
2) 湿式静电除尘装置借助水力清灰, 没有阴、阳极振打装置, 不会产生二次扬尘, 确保出口粉尘达标;
3) 湿式静电除尘装置对于微细颗粒以及SO3, NH3等气溶胶有很好的去除效果;
4) 湿式静电除尘装置不受粉尘比电阻影响, 不仅对PM2.5的去除效率高, 而且可以有效消除“石膏雨”和“大白烟”现象。湿式电除尘装置可以有效地脱除烟气中的微细粒子和气溶胶, 使得烟气林格曼黑度等级小于1, 烟囱出口粉尘浓度可满足最新标准中最严格要求。
1.3湿式静电除尘器作用
湿式静电除尘器的直接作用为:可有效去除SO3、微细粉尘 (PM2.5) 、石膏液滴、重金属及其氧化物等, 去除效率可达90%左右。
其间接作用为:SO3和水雾的大量去除, 可以有效降低对烟囱的腐蚀。同时其运行的阻力较低 (本体阻力一般不超过200Pa) , 冲洗水全部循环或回用, 没有新水消耗, 没有蒸汽或压缩空气消耗。
湿式静电除尘器的应用效果数据如表1所示。
2不同湿式静电除尘器结构介绍
湿式静电除尘器分为立式湿式静电除尘器和卧式湿式静电除尘器。根据集尘极材质的不同又主要分为导电玻璃钢阳极、柔性纤维织物阳极和不锈钢板式阳极。目前国内应用较成熟的湿式静电除尘器主要有三种:采用导电玻璃钢阳极的立式湿式静电除尘器、采用柔性纤维织物阳极的立式湿式静电除尘器和采用不锈钢阳极的卧式湿式静电除尘器。
2.1柔性阳极湿式静电除尘器
柔性阳极湿式静电除尘器最早由国电科学技术研究院与山东大学开发, 主要特点是柔性集尘极采用柔性纤维织物, 柔性纤维织物通过张紧装置固定, 形成井字形网格状, 装置为立式布置, 烟气可实现上进下出或下进上出。
正常运行时, 阳极先进行冲洗润湿而后具有导电性, 柔性集尘极表面形成一层连续水膜, 收集下来的烟尘随水膜重力自流至下部积液槽内, 实现在线清灰。柔性极板具有抗腐蚀性能好, 可实现在线连续工作等特点, 其结构特点如图2所示。采用柔性阳极湿式静电除尘器的部分用户如表2所示。
柔性阳极湿式静电除尘器的技术优劣点有:
(1) 技术优点
(1) 高效去除微细颗粒物、高比电阻粉尘;
(2) 压力损失较低;
(3) 可以避免二次扬尘;
(4) 可以去除Hg, NH3等气相污染物;
(5) 可利用柔性织物自身毛细孔作用, 自形成均匀水膜, 无需连续冲洗, 废水量少, 可直接排入脱硫系统;
(6) 无碱液等水系统, 水耗和能耗都较低;
(7) 重量轻, 设备本体投资费用低。
(2) 技术有待优化点
(1) 阴极需要定期断电冲洗;
(2) 阳极安装精度要求较高;
(3) 阳极柔性材料的使用寿命待长时间验证;
(4) 该技术是新兴技术, 目前工业化时间较短。
2.2导电玻璃钢湿式静电除尘器
导电玻璃钢湿式静电除尘器是在冶金、化工行业使用的类似设备基础上开发的设备, 主要特点是阳极采用碳纤维导电玻璃钢蜂窝体, 耐腐蚀不锈钢支撑;阴极线采用耐腐蚀合金针刺线, 并采用电加热陶瓷绝缘箱支撑, 绝缘子为复合陶瓷材质并增设电加热装置;其它不能进行表面防腐处理的部件采用双相合金不锈钢, 并根据不同的位置及使用条件进行局部加厚、加强处理。
导电玻璃钢湿式静电除尘器通常采用立式布置。正常运行时, 集尘极表面形成一层连续水膜, 收集下来的烟尘随水膜重力自流至下部积液槽内, 具体结构如图3所示。采用导电玻璃钢湿式静电除尘器的部分用户如表3所示。
导电玻璃钢湿式静电除尘器的技术优劣点有:
(1) 技术优点
(1) 高效去除微细颗粒物、高比电阻粉尘;
(2) 压力损失较低;
(3) 可以避免二次扬尘;
(4) 可以去除Hg, NH3等气相污染物;
(5) 耐腐蚀性高, 自身防腐, 无需额外防腐设施;
(6) 自身具有导电性, 无需利用水膜导电;
(7) 可自形成均匀水膜, 无需连续冲洗, 废水量少, 可直接排入脱硫系统;
(8) 无碱液等水系统, 水耗和能耗都较低;
(9) 重量轻;
(10) 模块化布置方式, 易于安装。
(2) 技术有待优化点
(1) 检修便利性有待提高;
(2) 装置断面有效利用率有待进一步提高。
2.3不锈钢极板湿式静电除尘器
不锈钢极板湿式静电除尘器技术源自日本, 其中以三菱和日立的技术最为成熟。该技术是对干式电除尘器进行改良, 主要差异在于增设喷淋、碱液循环水系统, 采用液膜清灰方式, 主要解决振打的二次扬尘和高比电阻粉尘荷电难题。
不锈钢极板湿式静电除尘器和传统干式电除尘器结构接近, 多采用316L不锈钢作为电极板, 电极采用板式布置, 除尘器多为卧式结构。极板上设置连续喷淋系统, 通过喷淋NaOH碱液, 在不锈钢极板上形成均匀覆盖的液膜, 对不锈钢极板进行防腐保护, 同时将极板上的粉尘冲洗下来, 在单独设置的碱液循环系统中对除尘灰进行集中、捞取脱水工艺。其结构如下图4所示。采用不锈钢极板湿式静电除尘器的部分用户如表4所示。
不锈钢极板湿式静电除尘器的技术优劣点有:
(1) 技术优点
(1) 高效去除微细颗粒物、高比电阻粉尘;
(2) 压力损失低;
(3) 可以避免二次扬尘;
(4) 可以去除Hg, NH3等气相污染物;
(5) 阳极冲洗采用连续冲洗方式, 保证极板的清洁;
(6) 结构形式成熟, 国外应用较多。
(2) 技术有待优化点
(1) 水耗和废水量大, 需要配置碱液等复杂的水系统, 设备投资大, 能耗高;
(2) 由于极板材质采用316L不锈钢, 不具备很好的防腐性能。主要依靠极板上的一层均匀的水膜以避免极板受到烟气的腐蚀, 水膜一旦出现破损, 阳极板将很快被腐蚀。这就需要在设计、制造及安装上有极高的要求, 并且要求具有良好的现场管理能力;
(3) 材料表面张力特征及极板长度易形成水膜不均和枝丫流, 存在腐蚀风险;
(4) 无法去除湿烟气中的水雾含量, 甚至会增加湿烟气中的水雾含量, 加大烟囱冒“白烟”的现象;
(5) 易出现“干斑点”和“火花放电”;
(6) 存在旁路串气问题, 影响除尘效率;
(7) 连续喷淋导致液滴逃逸浓度较高。
3不同湿式静电除尘器对比分析
柔性阳极湿式静电除尘器、导电玻璃钢湿式静电除尘器、金属极板湿式静电除尘器的比较分析如表5所示。
4结束语
燃煤机组增加湿式静电除尘器, 是满足超低排放环保改造要求的必选方案, 选择哪种湿式静电除尘器需要结合企业的原料条件、水资源条件、生产工艺特点;相对而言, 导电玻璃钢和柔性阳极湿式静电除尘器, 运行过程中不需要喷淋水及碱液, 不产生新的二次污染, 具有较高的推广应用价值。其各自的使用寿命和检修难易, 还有待在长期使用中进行总结和验证。
摘要：结合国家环保要求, 介绍了实现烟气超低排放的湿式静电除尘器的原理, 并对比了三种主流结构湿式静电除尘器的技术特点, 通过对燃煤锅炉超低排放工程实际应用情况, 进行了技术分析。
