濕式除塵器在通遼熱電有限責任公司煙氣凈化中的應用

　　摘 要：為滿足最新國家環保標準，通遼熱電有限責任公司安裝了濕式電除塵器，本文從通遼熱電有限責任公司4臺130t/h鍋爐濕式電除塵器的應用出發，介紹了濕式電除塵器的工作原理、技術特點以及環境效益。濕式電除塵器投運以來，各項指標良好，穩定運行，結果表明濕式電除塵器在控制PM2.5顆粒物上有很大優勢，同時，我國北方火電機組進行濕法脫硫改造，絕大多數都存在石膏雨現象，會對附近居民生活產生較大的影響，嚴重的地方已造成市民上訪事件。濕式電除塵技術在有效控制粉塵排放的同時，可有效緩解石膏雨問題，保證機組長期穩定運行。

　　1 引言

　　燃煤電廠是我國大氣污染的主要來源之一，也是國家環境治理的重點。隨著國家經濟的快速發展，電力需求旺盛，燃煤電廠的裝機容量也快速增長，由此帶來的是更為嚴重的環境污染，我國2011年發布的《火電廠大氣污染物排放標準》中，要求自2014年7月1日起，現有火力發電鍋爐粉塵排放濃度≤30mg/Nm3，重點地區≤20mg/Nm3。同時，長三角、珠三角地區正醞釀更為嚴格的粉塵排放指標。

　　隨著標準的不斷提升，有效控制我國燃煤機組粉塵排放濃度，尤其是對PM2.5的控制，已成為國內電力企業及環保企業的研究熱點。現有常規除塵技術(靜電除塵、電袋、布袋等)均布置在脫硫系統前，其易受煤質、機組運行狀況的影響，且長期穩定運行亦受到質疑。同時考慮到我國濕法脫硫系統除霧能力有限，粉塵最終(煙囪入口)排放濃度長期穩定≤20～30mg/Nm3難以持續。

　　開發新型除塵技術，已成為我國電力企業及環保企業的研究熱點。結合國外電力、化工領域多年治理經驗，濕式電除塵技術已成為實現超潔凈排放的主要除塵控制技術。通遼熱電6-9號機組配套建設濕式電除塵器項目是由中電投遠達環保工程公司總包建設的首個首個投運的板式濕式除塵器項目，也是中電投集團公司科技示范項目之一。

　　2 工程概述

　　通遼熱電有限責任公司是蒙東能源下屬的熱電聯產企業，公司現有6臺機、5臺鍋爐運行，總裝機容量84MW，總產氣量595t/h，承擔著通遼市85%的城市供熱任務。

　　通遼熱電公司上世紀90年代安裝4臺靜電除塵器，目前設備陳舊老化，已接近使用年限。從2014年7月1日開始，國家執行新的大氣污染物排放標準，由于大氣污染物排放濃度不能滿足環保要求，因此對4臺130t鍋爐進行濕式電除塵器工程改造。該項目采用濕式電除塵工藝，煙氣經過脫硝、脫硫工藝后，再經過濕式電除塵器除塵，通過150m煙囪排放。兩個濕式電除塵器塔分別布置脫硫系統尾部的煙道上。

　　2.1 改造目標

　　1)設計效率：≥71.5%(除塵器入口濃度為70mg/Nm3時);

　　2)除塵器出口煙塵(含石膏)排放濃度保證值：≤20mg/Nm3(a=1.4);3)本體阻力：≤200Pa;

　　4)除塵器在煙溫80℃情況下，能夠連續運行;

　　5)霧滴排放濃度保證值：≤25mg/Nm3。

　　2.2 方案及其比較

　　根據現有除塵器的煙氣參數、現有的煙塵排放濃度、場地情況及環保指標的要求，單獨采用高頻電源，不可能實現達標排放。末電場采用轉動電極的方案，根據國內其它電廠運行情況，在現有煙塵排放達到200mg/Nm3以上的情況下，移動電極是不適用的。因此，改造工藝方案將分別對電除塵器改為電袋除塵器方案(方案二);將電除塵器內部件拆除，改造成布袋除塵器方案(方案三);并與脫硫吸收塔后加裝濕式電除塵器方案(方案一)進行論證和比選。

　　通過對三種改造方案的技術分析表明，電袋除塵器和布袋除塵器方案雖然除塵器出口煙塵排放濃度能達到<30mg/m3，因脫硫后煙氣中攜帶的石膏，脫硫后最終煙塵排放濃度將大于30mg/m3。為了保證最終煙塵排放濃度<30mg/m3，除塵器出口煙塵排放濃度需≤20mg/m3或更低。此外，濾袋材料需要耐高溫、耐高硫。濕式電除塵不受煤種影響，可實現脫硫后最終煙塵排放濃度<20mg/m3，甚至可低于5mg/m3，且對微細粉塵PM2.5、霧滴、SO3、重金屬有一定去除效果，有效減少“石膏雨”。因此，在通遼熱電有限責任公司4臺130t/h鍋爐采用濕式電除塵的技術性較優，能有效保證除塵效果，同時可脫除微細粉塵PM2.5等多種污染物。

　　3 濕式電除塵器的原理

　　濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，產生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動的過程中，碰撞到煙氣中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場力作用下與氣流分離向極板或極線運動，荷電粉塵到達極板或極線時由靜電力吸附在極板或極線上，從而使煙氣凈化。但對集塵板上捕集到的粉塵的清除方式WESP與DESP有較大區別，干式電除塵器一般采用機械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用沖刷液沖洗電極，水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成連續的液膜，將板上捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式電除塵技術原理見圖3-1。

　　因此，WESP 運行的三個階段與干式 ESP 相同：荷電、收集和清灰。只是濕式靜電除塵脫除的對象有粉塵和霧滴，但是由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別，其工作原理也有所差異。從原理上來講，首先由于水滴的存在對電極放電產生了影響，要形成發射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢壘成為發射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后，將原來的“金屬—空氣”界面分割成“金屬—水”界面和“水—空氣”界面，后兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多。這樣，金屬表面帶水后，將原來的高勢壘分解為兩種低勢壘，大大削弱表面勢壘對自由電子的阻礙作用，使電子易于發射。另外，水中的多種雜質離子在電場作用下，也易越過表面勢壘而成為發射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發生電暈放電。其次由于水滴的存在，水的電阻相對較小，水滴與粉塵結合后，使得高比電阻的粉塵比電阻下降，因此濕式靜電除塵的工作狀態會更加穩定;另外由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，所以不會產生二次揚塵。

　　4 影響濕式靜電除塵器除塵效率的主要因素

　　靜電電壓值、水量、粉塵濃度三因素對濕式靜電除塵效率的效應都為正，即除塵效率隨著電壓的升高、水量的增大、粉塵濃度的加大而上升。其中電壓對除塵效率的影響最為顯著，其次是水量，粉塵濃度的影響最小。靜電和水霧相結合可顯著地提高了除塵效率。

　　5 通遼熱電濕式除塵器的技術特點

　　通遼熱電4臺130t/h鍋爐濕式電除塵器改造項目是遠達環保工程公司總包并首個投運的板式濕式除塵器項目，也是中電投集團公司科技示范項目之一。采用引進流場模擬軟件進行從吸收塔出口到濕式電除塵器再到煙囪的全流場氣流模擬計算;陽極板采用導電玻璃鋼、陰極線采用魚骨線加輔助電極、噴淋采用連續與間斷相結合等特點。板式濕式除塵器與其他濕式除塵器相比，具有以下鮮明的特點。

　　5.1 科學噴淋，用水量省

　　濕式電除塵器采用獨特的噴淋系統，配置科學，參數合理，水膜分布均勻，可實現連續、高效清灰，用水省。

　　5.2 高效分離，廢水循環利用

　　濕式電除塵器采用自主研發的廢水處理循環利用系統，可以將廢水中和除酸，并通過高效分離去除懸浮物，使其滿足噴淋水質要求，實現循環使用。系統只需排出少量廢水，這部分水作為濕法脫硫工藝補水進行再利用，系統再補充等量新水即可維持平衡，相當于零水耗。

　　5.3 機電配合，提效節能

　　濕式電除塵器采用高頻電源高壓供電系統，滿足帶水工作的特殊性，能有效配合噴淋系統，運行平穩，輸入功率高，除塵效率高。同時可避免過度閃絡，也沒有間斷供電、頻繁起停所造成的能耗和除塵效率下降，確保濕式電除塵器高效節能。

　　5.4 特殊設計，抗腐蝕性好

　　濕式電除塵器針對各部件的特點，合理選擇相應的結構材料。殼體采用普通碳鋼，內襯鱗片防腐。集塵極采用導電玻璃鋼材料，放電極采用316L材料，表面具有較強的抗腐蝕能力，同時將易產生腐蝕的聯接點減至最小，確保長時間穩定運行。噴淋水經NaOH溶液中和后循環使用，確保內部件的噴淋水部分始終保持中性，抑制酸腐蝕的發生，從而延長濕式電除塵器的使用壽命。

　　5.5 結構緊湊，占地少

　　板式型濕式電除塵器結構緊湊，可在有限的場地內，布置足夠多的收塵面積，確保濕式電除塵器高效率的同時，減少占地需求。能適應場地狹窄的電廠布置使用。

　　6 運行情況

　　2015年1月9日12：00時，由中電投遠達環保工程公司總包建設的通遼熱電6-9號機組配套建設濕式電除塵器項目順利通過168小時試運行。期間各系統運行正常，8-9號爐濕式電除塵器出口煙塵含量約5mg/m3，6-7號爐濕式電除塵器出口煙塵含量10mg/m3，至脫硫循環使用的廢水排放量為4t/h，30%NaOH溶液使用量為9.8kg/h，完全符合性能指標要求。

　　7 結論

　　通遼熱電有限責任公司4臺130t/h鍋爐電除塵器改造后可以保證煙塵排放濃度≤20mg/m3且穩定可靠，保證了煙塵達標排放;每年可減少粉塵排放量260t。節省煙塵排污費的同時還可以獲得除塵電價補償。濕式電除塵器除塵效率提高，控制微細粉塵PM2.5排放量，污染物排放濃度降低，提高空氣質量，減少對人體危害;同時也是對國家節能環保政策的積極響應。