湿式电除尘器在燃煤电厂的应用浅析

引言

大气污染是我国城市主要环境问题,作为燃煤大国,大量的工厂废气排放严重影响着大气环境质量以及人们的生产生活。随着大气污染排放标准日益严苛,人们对除尘设备有了更高的要求。当前在燃煤电厂中,除尘主要依赖脱硝后的除尘器进行,而目前市面上提高除尘器效率的技术多种多样,如低温除尘技术、高频电源除尘技术等,大部分除尘技术的效率能使固体颗粒的排放浓度降低到20mg/m3左右。为了对细微粉尘进行捕捉,有些工厂采用湿法脱硫的装置进行除尘,但因厂内的烟气整体温度降低、湿度增大等原因,产生了较多的烟羽,其液滴携带着粉尘、石膏等颗粒物进入烟囱,致使燃煤电厂周边产生了石膏雨。要减少燃煤电厂固体颗粒的排放,消除石膏雨现象,就必须解决颗粒物的捕集问题,而湿电能够在脱硫装置上极为有效地捕集固体颗粒,其也因此得到了普及应用。

1湿电在国外燃煤电厂的应用

1.1湿电在日本的应用

20世纪90年代,日本提出了地方环保法规对污染废气进行排放控制。在1991一1993年,日本三菱公司分别建成了3个湿电。1997年,低温除尘技术也在日本研发成功,并且投入到Haramachi电厂使用,这也就意味着采取低温电除尘技术以及对于烟尘的处理系统与其他工艺进行组合也能够在一定程度上将废气排放的浓度控制在5mg/m3。1997一2009年,日本便一直以这种方式对废气进行协同处理。当时,为了应对当地政府提出的对废气处理的更高要求,日本公司在此前的基础上提出了低温电除尘器、脱硫设备与湿电联合运行的方式来进一步处理废气,并于2009年、2010年在碧南电厂开始实施。

1.2湿电在美国的应用

21世纪初,美国提出了废除颗粒物（pM10）年均值的要求,并且还要求收紧pM2.5的控制值,同时还在本国的燃煤电厂安装了8台湿电,且每一个电厂的烟气处理技术都不相同,如布袋除尘器+湿法脱硫系统+湿电,脱汞+电除尘器+布袋除尘器+湿法脱硫系统+湿电,电除尘器+湿法脱硫系统+湿电等。美国燃煤电厂湿电的应用特点在于,主要面向的是燃烧中硫煤以及高硫煤的火电机组,从而解决工厂蓝烟的问题。

2湿电主要种类介绍

湿电不仅拥有除尘的效果,还能在一定程度上控制pM2.5、s03及重金属等污染物的排放。近年来,湿电发展越发迅猛,现有的常用湿电大致能够分为以下几种:

2.1卧式金属平板式湿电

这种湿电技术较为成熟,主要以日本三菱和日立公司为典型代表,我国所用的这种形式的湿电也大多是从日本引进的。这种湿电不仅拥有较好的稳定性,其除尘效率也相当可观。

金属平板式湿电的主要运转流程虽与干式电除尘器相似,但金属平板式湿电主要是在极板之间形成水雾,水雾与烟尘相融合之后,能够更好地被电除尘器捕集。不同于干式电除尘器的振动清灰,卧式湿电采用的是更加干净的水雾清灰方式,在极板上形成水膜,不断冲刷固体颗粒物,这一过程中不需要断电,更重要的是不会因为清灰而产生二次扬尘。喷出的水膜完成冲刷之后,排至下部专门收集污水的装置中,进行二次处理再利用,极为环保。

2.2柔性电极湿电

这种电除尘器运用的是静电除尘的方式,但其构建采用的是较为新型的柔性纤维材料,能够在一定程度上加强颗粒物的收集和吸附,不需要如同卧式湿电一般形成水膜,对阳极板进行冲洗。当然其并非完全用不到水,只是用水量较卧式湿电要少很多,且不论是干燥环境还是湿烟环境都可以使用。此外,柔性电极湿电的操作系统相较于卧式湿电简单很多。

2.3导电玻璃钢湿电

这种技术与柔性电极湿电有相同之处,都是采用静电除尘的方式,不同的是,导电玻璃钢湿电电压的运用范围更广。这种导电玻璃钢湿电主要是采用不均匀的电场将电晕控制在一定的区域内,气体进入电晕范围内,电场持续放电,对烟气的固体颗粒物进行捕集。导电玻璃钢湿电常用电压一般是在50～70kV,阳极管采用的是较好的碳纤维复合材料,对于其整体性能有一个很好的提升作用。这种湿电与柔性电极湿电一样,都不需要用到过多的水,排水量也相对较少,操作系统较之卧式金属平板式湿电也更为简单。

2.4立式径流式湿电

立式径流式湿电从构造原理上来说与前面三种都有很大的不同,烟气进入立式径流式湿电中,气流沿与阳极板垂直的方向流动,废气中所含固体颗粒在风力和电力的相互作用下,在阳极板上完成捕集。阳极板采用的是多孔泡沫金属材质,这种材料具有防腐蚀、耐高温的特点,对固体颗粒物的捕集效率要高于一般的阳极板。

正常情况下,脱硫塔处理完的烟气湿度较大,其进入立式径流式湿电中,烟气中的固体颗粒与除尘器中的液滴相互混合,在电力的作用下,很容易就会被捕获。由于电极板的材质为多孔结构,很多固体颗粒物会卡在孔内,需要使用高压水流来进行清理。

3案例介绍

湿电种类繁多,本文以卧式金属平板式湿电为例,对湿电在燃煤电厂实际应用中的性能加以验证。

3.1山东滨州某发电厂2x350MW机组配套湿电

3.1.1项目概况

本项目装设2×350Mw超临界燃煤机组,为满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223一2011）,烟气经低压脉冲旋转喷吹袋式除尘器拦截后（出口粉尘浓度<30mg/Nm3),进入脱硫系统,脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫技术,脱硫吸收塔顶部设置除雾器。在脱硫吸收塔出口设置卧式金属平板式湿电,烟气经湿电进行处理后,从烟囱排入大气。

3.1.2测试结果数据分析

从表1可以看出,本工程装设的卧式金属平板式湿电对脱硫出口烟气中颗粒物拦截效果良好,在测试工况下除尘效率达83.5%,出口烟尘浓度为3.8mg/Nm3（干）（按α=1.4换算）,标准状态干烟气颗粒物浓度达到了<5mg/Nm3的要求。

3.2台湾某发电厂600MW机组配套湿电

3.2.1项目概况

本项目是台湾某发电厂600Mw机组为降低粉尘微粒排放所进行的改造工程,改造对象燃煤锅炉（1950t/h）为日本三菱重工（MHI）所制造,静电除尘器为ABB公司所制造,脱硫装置为海水脱硫,由日本富士化水公司所设计,整套发电机组于1999年启用,商业运转至今。本次改造装设的湿电同样是卧式金属平板式。

3.2.2测试结果数据分析

该湿电共设4个电场分区,表2为湿电停一个电场时,实测湿电进出口烟气流量、颗粒物和So3浓度等数据。

在湿电停一个电场的情况下,出口标准状态干烟气颗粒物浓度为1.5mg/Nm3,除尘效率达83.4%,So3脱除效率达80.37%。

4结语

综上,湿电能够较为有效地将固体颗粒物排放浓度降低到5mg/Nm3以下,且对烟气中的So3也有很好的脱除效果,可以有效控制细颗粒物的排放和石膏雨的产生,对改善大气环境具有重要作用。此外,从卧式金属平板式湿电在国内的应用情况来看,湿电在燃煤电厂中性能优异,应用前景广阔。当然,对于不同工艺的湿电,需要各个电厂结合自身情况,因地制宜,选取适合自己的产品。