330MW机组湿式电除尘技术及应用

[摘 要]湿式电除尘 器能够有效捕集湿法脱硫后烟气中的细颗粒物 PM2.5、水雾、重金属汞、SO3酸雾等多种污染物，该技术在国外燃煤电厂中应用较早。作为一种先进的烟气治理技术―― 湿式电除尘器，已在欧洲、美国、日本等国家广泛应用。本文通过采用除尘新技术进行分析，为国内燃煤电厂污染物控制技术选择提供参考借鉴。

[关键词]湿式电除尘器;除尘新技术;330mw机组;

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0043-02

1、日益严格的排放标准必须采用除尘新技术

随着人们环保意识的不断增强，以及国家对环境保护事业的日益重视，大气污染物排放标准也日益提高。随着新的国家标准《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011的执行，规定了燃煤电厂烟尘特别排放限值降低至20mg/Nm3;2014年9月颁发的发改能源[2014]2093号文《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014―2020年）》，提出了更严要求，如表1所示。

但是当前已在运行的电厂，普遍达不到新标准的要求，需要加快改造升级。因此，迫切需要寻找适合于中国国情的除尘新技术、新工艺，国内已有部分热电机组和大型燃煤锅炉，采用湿式电除尘等新型除尘技术，已取得了超低排放成果，提供了转型升级的新思路，产生重大而深远影响。

2、湿式电除尘器工作原理

2.1 湿式电除尘器的工作原理

湿式电除尘器工作原理如图1所示，在湿式静电除尘器的阳极和阴极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;随工艺气流进人湿式静电除尘器内的尘（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，分别向异性电极运动，到达阳极的尘（雾）粒子将各自所带的电荷释放掉被捕集。

湿式电除尘器与干式ESP的除尘原理基本相同，都要经历荷电、收集和清灰三个阶段，最大的区别在于清灰方式的不同，湿式电除尘器采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰。

2.2 湿式除尘器技术特点

（1）能提供几倍于干式电除尘器的电晕功率，适用于去除亚微米大小的颗粒，能有效收集黏性大或高比电阻粉尘;

（2）独特的喷水清灰工艺能有效控制二次扬尘发生;

（3）利用喷水对集尘极始终保持清洁，提高单位面积的集尘效率，达到更低的排放浓度;

（4）无运动部件，可靠性较高，大大降低了运行维护工作;

（5）设备本体结构小，设备布置紧凑，占地面积小;

（6）湿式电除尘技术可同时解决PM2.5微细粉尘、石膏雨和 SO3气溶胶的排放问题，因此湿式电除尘技术是控制燃煤大气污染物的最先进的技术之一，还可与其它烟气治理设备相互结合多样化设计。

2.3 湿式电除尘器的结构型式

2.3.1 湿式静电除尘器 基本型式

湿式静电除尘器在结构上有管式和板式两种基本型式。管式静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，管状湿式静电除尘器只能用于处理垂直流烟气。板式静电除尘器的集尘极呈平板状，可获得良好的水膜形成的特性，极板间均布电晕线，板式湿式静电除尘器可用于处理水平流或垂直流烟气。

在相同的集尘面积时，管式静电除尘器内的烟气流速可以是设计为板式除尘器的两倍，因此在达到相同除尘效率时，管式除尘器的占地面积要远小于板式除尘器。可装在湿式脱硫塔上部，适用于50MW以下小机组，组成一体化的脱硫、除尘装置。

2.3.2 湿式电除尘器系统

湿式电除尘器是湿式静电除尘器和水处理系统的有机结合体，主要由湿式电除尘器本体、阴阳极系统、喷淋系统、水循环系统、电控系统等组成。其本体结构与干式电除尘器基本相同，包括：进出口封头、壳体、放电极及框架、绝缘子、喷嘴、管道以及灰斗等。

水的循环利用经过两个环节，一是中和除酸，二是分离固体悬浮物，使污水变成适合喷淋使用的工业用水。国产技术已很成熟，完全掌握了湿式电除尘器的喷淋系统及均匀水膜形成规律、极配、结构、高压供电等关键技术，并研发了悬浮物高效分离、水循环利用系统等。

3、330MW机组湿式电除尘选择路线

2015年在江苏华电扬州发电有限公司#6（330MW）机组上新建一座湿式除尘器，阳极采用导电玻璃钢蜂窝管，立式布置，阴极采用双相不锈钢针刺线，烟气下进上出，入口烟气温度50℃，处理烟气量按按照1689000m3/h（实际状态）设计，入口粉尘浓度

3.1 工艺流程

新建湿式静电除尘器布置在原GGH和增压风机烟道混凝土支架上，烟气经吸收塔喷淋层吸收完成脱硫过程，再经烟道除雾器，由下而上，经过入口变径及烟气均布板进入湿式除尘器，进一步去除细微颗粒与雾滴，净烟气从顶部排出。

3.2 主要设备组成

湿式电除尘器工艺系统主要由设备本体、阴阳极系统、阳极系统、顶部喷淋冲洗水系统、绝缘子密封风系统、二次雾化系统、高压电源及烟气均布板等辅助系统组成。

3.3 设备本体

设备本体包括湿除钢支架、壳体及本体钢结构，壳体采用δ6mm钢板，内衬玻璃鳞片防腐。壳体上设人孔门。

3.4 阴阳极系统

阳极系统主要包括导电玻璃钢蜂窝管及上下部阳极密封，蜂窝管模块化设计，上下阳极密封考虑温度变形余量。

阴极系统主要包括阴极线、阴极线上下部悬吊框架及绝缘子室。阴极线采用双相不锈钢针刺线，固定于上下端的悬挂框架上，框架通过绝缘子室支撑。阴极线穿过各极管中心，高压直流电加在阴极线上，由阴极和阳极构成湿式静电除尘器的电场。绝缘子室内绝缘子采用陶瓷材质，并配有电加热装置、绝缘子密封风系统，以保证绝缘箱内处于干燥绝缘状态，避免绝缘件因结露而爬电。

3.5 顶部喷淋冲洗水系统

顶部喷淋系统包括：间歇冲洗控制阀门、管道、喷嘴等。在湿式静电除尘器的上方布置有一套间断冲洗装置，以间歇性冲洗的方式对湿式除尘器每个供电区进行轮流冲洗，以保持阴、阳极表面的清洁。顶部喷淋系统用水可以来源于吸收塔除雾器冲洗水泵，顶部喷淋装置冲洗水泵与吸收塔除雾器冲洗水泵共用，可以不单独配置水泵，从而节约成本。

3.6 绝缘子密封风系统

单台湿式除尘器绝缘子密封风系统配备3台密封风机，两用一备。除尘器正压运行，为防止绝缘子结露和污染，绝缘子室采用热风正压保护装置，风机后设空气加热器，保证进入绝缘子室内热风温度达到80℃以上，另绝缘子室内设电加热器双保险，保证绝缘子绝缘性更可靠。

3.7 二次雾化系统

在湿式除尘器入口设置二次冷凝超细雾化装置，通过向湿式除尘器内部喷入雾化液滴，带动除尘器内部饱和烟气中水分的冷凝，在冷却喷雾的作用下超细粉尘作为水蒸气凝结的晶核而被除雾器捕集，提高除尘效率，同时对烟气进行调质，提高阳极模块内表面的水膜成型几率，可有效防止阳极模块内表面结垢。

4、实施效果

2016年3月31日至4月1日，华电电力科学研究院对6号机组湿式电除尘器性能考核试验，主要测试项目有：除尘效率、烟尘排放浓度、烟气量、本体阻力、雾滴等。在额定负荷、正常运行工况下，对6号机组湿式电除尘器的性能参数进行测试。

试验期间结果表明：

湿式电除尘器平均处理烟气量为1164212m3/h（实际状态）。

（1）烟尘浓度及除尘效率：

湿式电除尘器入口平均烟尘浓度为 23.3mg/m3（标态、干基、6%O2），出口平均烟尘浓度为3.5mg/m3（标态、干基、6%O2），除尘效率为85.0%。

（2）烟气温度：

湿式电除尘器入口平均烟温为49℃，出口平均烟温为47℃。

（3）本体阻力：

湿式电除尘器本体平均阻力为299Pa。

（4）烟气成分：

湿式电除尘器入口平均含氧量为5.42%，出口平均含氧量为5.55%。

（5）雾滴浓度及脱除率

湿式电除尘器入口雾滴含量为 26.99mg/m3（标态、干基、6%O2），出口雾滴含量为4.35mg/m3（标态、干基、6%O2），雾滴平均脱除率为83.9%。

5 结论

通过技术比选，结合现有设备和现场条件，采用立式玻璃钢湿式电除尘技术，实现了烟气中烟尘的超低排放，各项参数均达到了燃气轮机组排放控制水平，实现真正的烟气超低排放。

参考文献

[1] 中国电力企业联合会数据库.2013年全国电力工业统计数据.

[2] GB13223-2011，火电厂大气污染物排放标准[S].

[3] 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.

作者简介

刘云海（1977-），男，江苏扬州人，工程师，从事火电厂环境保护技术管理工作。