濕式靜電除塵技術在燃煤電廠煙氣深度凈化中的應用
來源(yuan)：濰坊天潔(jie)環保科(ke)技公司 閱讀(du)：9101 更新時間：2018-03-20 10:27近幾年(nian)來，我(wo)國華(hua)北和中東部(bu)地區(qu)持續出現大范圍、長(chang)(chang)時間的(de)嚴重霧(wu)霾天氣，對人們(men)的(de)生產(chan)生活和身體健(jian)康產(chan)生了(le)嚴重的(de)影響(xiang)。我(wo)國“多煤(mei)、少油、缺(que)氣”的(de)資源特性決定了(le)其能(neng)源消費在(zai)中長(chang)(chang)期(qi)仍(reng)將以煤(mei)炭為主(zhu)，燃(ran)煤(mei)發電仍(reng)將是主(zhu)要(yao)發電方式；促進煤(mei)炭集中、清(qing)潔、高效利用以代替粗放使用也是防止大氣污染、保護(hu)大氣環境(jing)的(de)主(zhu)要(yao)和重要(yao)途徑。
濕式靜(jing)(jing)電除塵(chen)器（WetElectroStaticPrecipitator，簡稱WESP）作為大氣污染物(wu)控制的終端深(shen)度處理系(xi)統(tong)，對PM2.5和S03有(you)很高的脫除效率，同時脫除汞的性能(neng)測試試驗也取得了很好的效果(guo)；在我國(guo)(guo)的化(hua)工、冶(ye)金行業及美國(guo)(guo)、日本、歐(ou)洲等國(guo)(guo)家的燃煤(mei)電廠(chang)得到(dao)了較為廣泛的應用(yong)，能(neng)夠有(you)效地減少超細(xi)顆粒物(wu)、S03和汞等污染物(wu)的排放量，效果(guo)良好；因此(ci)，在我國(guo)(guo)燃煤(mei)電廠(chang)研究和推廣應用(yong)濕式靜(jing)(jing)電除塵(chen)技術非(fei)常必要。
1目前國內燃(ran)煤電廠(chang)普遍(bian)采用的(de)煙氣(qi)處理(li)技術及處理(li)效果
目前國內燃(ran)煤電廠煙(yan)氣處(chu)理(li)流程普遍采(cai)用低(di)氮燃(ran)燒+NOx選擇性催化還原+三電場及以(yi)上干式靜電除(chu)(chu)塵+石(shi)灰石(shi)−石(shi)膏(gao)濕法(fa)脫硫(SCR+ESP+WFGD)的(de)(de)方(fang)式；本文僅對(dui)WESP脫除(chu)(chu)作(zuo)用明(ming)顯的(de)(de)粉塵、SO3和汞的(de)(de)處(chu)理(li)效(xiao)果進行分(fen)析，其它的(de)(de)煙(yan)氣污染物NOx、SO2等不作(zuo)深(shen)入討(tao)論。
1.1粉塵的(de)脫除
三(san)電場(chang)及(ji)以上(shang)ESP對(dui)較大的(de)飛(fei)灰(hui)顆(ke)粒（d>10μm）的(de)脫除(chu)效率(lv)(lv)(lv)很高，可(ke)達99%以上(shang)；但受(shou)飛(fei)灰(hui)比電阻及(ji)振打二次揚(yang)飛(fei)等(deng)因(yin)素影響，對(dui)PM10的(de)脫除(chu)效率(lv)(lv)(lv)已相對(dui)較低(di),隨著顆(ke)粒物(wu)(wu)(wu)粒徑的(de)減小，ESP對(dui)顆(ke)粒物(wu)(wu)(wu)的(de)脫除(chu)效率(lv)(lv)(lv)下降(jiang)，其(qi)中對(dui)0.1～lμm粒徑顆(ke)粒物(wu)(wu)(wu)的(de)脫除(chu)效率(lv)(lv)(lv)甚至不(bu)足90%；增加電場(chang)、對(dui)電除(chu)塵器進行優(you)化及(ji)改進電源等(deng)措(cuo)施并不(bu)能有效提高PM10的(de)除(chu)塵效率(lv)(lv)(lv)。
WFGD系(xi)統(tong)對(dui)于3～5μm以上(shang)的細(xi)顆(ke)粒脫(tuo)除效(xiao)(xiao)率(lv)可達70％～80％以上(shang)，但對(dui)PM2.5微(wei)粒難以有(you)(you)效(xiao)(xiao)捕集(ji)，脫(tuo)除效(xiao)(xiao)率(lv)大多低于30％～40％，脫(tuo)除作用非常(chang)有(you)(you)限(xian)。另外，由于GGH存(cun)在諸多問題，目前國內大部分WFGD系(xi)統(tong)不(bu)設置GGH，系(xi)統(tong)運行(xing)時(shi)部分漿液滴會被凈(jing)煙氣攜帶(dai)出(chu)來，出(chu)現“石膏(gao)(gao)雨”現；荷蘭Meij等分析安裝有(you)(you)石灰石-石膏(gao)(gao)法脫(tuo)硫裝置的煙氣再(zai)熱系(xi)統(tong)出(chu)口顆(ke)粒物組成發現，出(chu)口顆(ke)粒中飛灰僅(jin)占40％，石膏(gao)(gao)組份占10％，其(qi)余(yu)50％為(wei)脫(tuo)硫漿液滴蒸發形成的固(gu)態微(wei)粒。
由(you)于ESP和(he)WFGD系統對PM2.5的(de)(de)脫除效(xiao)率不高，加上WFGD出口凈(jing)煙氣(qi)攜帶(dai)脫硫漿液滴的(de)(de)影響，通過ESP和(he)WFGD的(de)(de)處理后，煙氣(qi)中粉塵排放濃(nong)度難于長時間穩定在10mg/m下(xia)，要達到燃氣(qi)輪機的(de)(de)排放標準(zhun)5mg/m3以(yi)下(xia)更(geng)是(shi)難于實現。
1.2SO3的脫除
在ESP中，部分SO3水合(he)成(cheng)(cheng)H2S04而(er)凝結在灰塵的表面，隨飛灰從煙氣(qi)中除(chu)去，脫(tuo)除(chu)效(xiao)率(lv)約為20％；WFGD系統對SO3的脫(tuo)除(chu)率(lv)約為50％，綜合(he)ESP和WFGD對SO3總(zong)的脫(tuo)除(chu)效(xiao)率(lv)為60%，脫(tuo)除(chu)效(xiao)率(lv)較低(di)。SO3以硫(liu)酸氣(qi)溶膠的形態通(tong)過煙囪排放(fang)后(hou)不但增加了煙囪排放(fang)的煙羽濁度、破環(huan)了電廠景觀,而(er)且對環(huan)境造成(cheng)(cheng)污染、對公眾的健康(kang)造成(cheng)(cheng)威(wei)脅。
1.3汞(gong)的脫(tuo)除(chu)
煤(mei)在爐(lu)膛(tang)內高(gao)溫燃燒時(shi)，煤(mei)中(zhong)大(da)部(bu)分(fen)(fen)汞以(yi)蒸(zheng)氣狀(zhuang)態(tai)(tai)析(xi)出(chu)，以(yi)氣態(tai)(tai)單(dan)質汞Hg0、氧化(hua)態(tai)(tai)汞Hg2+和顆粒態(tai)(tai)汞Hgp的(de)形態(tai)(tai)存在于煙(yan)(yan)氣中(zhong)，統(tong)計數(shu)據表明，我國(guo)燃煤(mei)電(dian)廠(chang)煙(yan)(yan)氣中(zhong)Hg0和Hg2+份額占(zhan)主(zhu)(zhu)要部(bu)分(fen)(fen)；煙(yan)(yan)氣通過(guo)SCR后，約40%的(de)Hg0被(bei)氧化(hua)成(cheng)Hg2+，但(dan)在WFGD中(zhong)部(bu)分(fen)(fen)Hg2+又被(bei)還(huan)原為(wei)Hg0。ESP對(dui)(dui)汞的(de)脫除(chu)主(zhu)(zhu)要利用飛灰的(de)吸附(fu)性，因(yin)此對(dui)(dui)Hgp的(de)脫除(chu)效(xiao)率(lv)很高(gao)，接近100%；Hg2+有很好的(de)水(shui)溶性，因(yin)此WFGD對(dui)(dui)Hg2+脫除(chu)效(xiao)率(lv)較高(gao)，可達80%-90%；ESP和WFGD對(dui)(dui)Hg0的(de)脫除(chu)效(xiao)率(lv)均(jun)(jun)不高(gao)。對(dui)(dui)多個使用SCR+ESP+WFGD組合處理(li)煙(yan)(yan)氣的(de)電(dian)廠(chang)測試的(de)平均(jun)(jun)脫汞率(lv)約為(wei)71.48%，排放的(de)煙(yan)(yan)氣中(zhong)主(zhu)(zhu)要以(yi)Hg0為(wei)主(zhu)(zhu)。
2濕式電除(chu)塵在燃煤電廠煙氣(qi)深度處理中的應用分析
2.1濕(shi)式靜電(dian)除塵(chen)器原(yuan)理及(ji)其特性(xing)
2.1.1原理
與一般干(gan)式(shi)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)原理相同(tong)(tong)，濕(shi)(shi)式(shi)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)包含電(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)和粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)荷(he)電(dian)(dian)(dian)、荷(he)電(dian)(dian)(dian)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)顆(ke)粒(li)的(de)捕集(ji)以及沉積的(de)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)從(cong)集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)上清(qing)(qing)除(chu)三(san)個過程。在(zai)(zai)濕(shi)(shi)式(shi)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)器頂(ding)部裝有高(gao)壓(ya)噴(pen)嘴(zui)，將水(shui)(shui)霧(wu)化(hua)后噴(pen)入電(dian)(dian)(dian)場(chang)中，通過電(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)使霧(wu)滴荷(he)電(dian)(dian)(dian)。含塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)煙(yan)氣(qi)進入電(dian)(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)器后，在(zai)(zai)高(gao)壓(ya)直流電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)作用下(xia)，會(hui)使粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)帶上電(dian)(dian)(dian)荷(he)；霧(wu)滴與粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)顆(ke)粒(li)碰撞會(hui)凝聚(ju)成(cheng)粒(li)徑更大(da)的(de)顆(ke)粒(li)，在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)場(chang)力的(de)作用下(xia)向集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)運動。集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)上設(she)有噴(pen)嘴(zui)，水(shui)(shui)霧(wu)噴(pen)到集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)板上形成(cheng)連續均勻的(de)水(shui)(shui)膜(mo)，集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)板上捕集(ji)的(de)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)顆(ke)粒(li)隨水(shui)(shui)膜(mo)流進灰斗而被除(chu)去(qu)。因此與ESP振打清(qing)(qing)灰不同(tong)(tong)，WESP利用的(de)是液體沖洗集(ji)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)極(ji)(ji)(ji)表面來進行清(qing)(qing)灰，同(tong)(tong)時粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)形成(cheng)泥漿而排(pai)出去(qu)。
WESP從結(jie)構上(shang)可(ke)(ke)分為管(guan)式(shi)和板式(shi)兩種基本型式(shi)。其中管(guan)式(shi)WESP只(zhi)有垂(chui)(chui)直方向(xiang)煙(yan)(yan)氣(qi)流(liu)(liu)(上(shang)升流(liu)(liu)或下(xia)降流(liu)(liu))，而板式(shi)WESP既可(ke)(ke)以(yi)采用水平煙(yan)(yan)氣(qi)流(liu)(liu)也能采用垂(chui)(chui)直煙(yan)(yan)氣(qi)流(liu)(liu)；總體而言(yan)，管(guan)式(shi)WESP比(bi)板式(shi)WESP的效率(lv)更高且由(you)于外形簡單而占地(di)面(mian)積更少。
2.1.2特性(xing)優勢：
（1）WESP一般(ban)在飽和濕(shi)煙(yan)氣條件下工(gong)作，適用于處理高(gao)溫、高(gao)濕(shi)的(de)煙(yan)氣；WESP較ESP可(ke)以(yi)(yi)采用更(geng)高(gao)的(de)煙(yan)氣流(liu)速及更(geng)小的(de)灰斗(dou)傾斜角，因此設備(bei)布(bu)置可(ke)以(yi)(yi)更(geng)緊湊，體積(ji)也更(geng)小；
（2）沒有振打裝置等轉動部(bu)件，不(bu)存(cun)在(zai)傳動裝置容(rong)易(yi)出(chu)故障的(de)問題(ti)，也(ye)不(bu)存(cun)在(zai)二次揚飛問題(ti)，出(chu)口(kou)粉(fen)塵可以達到(dao)很(hen)低濃度；
（3）由(you)于粉塵(chen)與水相互交融(rong)形成(cheng)的霧滴具有良好的導(dao)電性(xing)，因此，能夠收(shou)集(ji)ESP不能收(shou)集(ji)的黏性(xing)、高比電阻(zu)粉塵(chen)；
(4)能提(ti)供幾倍于(yu)ESP的(de)電暈功(gong)率(lv)，具有較高的(de)除(chu)塵(chen)(chen)除(chu)霧(wu)效率(lv)，尤(you)其對(dui)于(yu)亞微米大小的(de)顆(ke)粒包括微細粉塵(chen)(chen)、金屬顆(ke)粒（如汞）和濕煙氣中的(de)SO3酸霧(wu)、液(ye)滴等具有很(hen)強的(de)捕集能力；
（5）壓損低，系統阻力一般(ban)<400Pa。
因此，WESP適合(he)與濕法煙(yan)氣脫硫系統結(jie)合(he)，用于捕集脫硫凈(jing)化后(hou)的濕煙(yan)氣中(zhong)的微細粉塵、酸霧、液滴(di)及金屬(shu)顆粒如(ru)汞等。
不足：
（1）由于WESP內有腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)液體介(jie)質存(cun)在且(qie)溫度在露點以下，因(yin)此WESP各(ge)主要部件選(xuan)材時必須考慮介(jie)質的腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)，均需有一(yi)定的耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能或采取相應的防腐(fu)(fu)措施(shi)，尤其是陰、陽電(dian)極；
（2）當(dang)采用金(jin)屬極板(ban)WESP時(shi)需(xu)要設(she)(she)置廢水循環利用處理設(she)(she)備。
2.2濕(shi)式(shi)電除(chu)塵對粉塵、酸(suan)霧、液(ye)滴和汞的脫(tuo)除(chu)作用
如前(qian)所述，WESP對亞(ya)微米顆(ke)粒(li)(li)的(de)微細粉塵(chen)、金屬顆(ke)粒(li)(li)（含汞）脫除(chu)效(xiao)率較(jiao)高(gao)；煙氣(qi)中的(de)SO3在(zai)(zai)205℃以(yi)(yi)下時，主(zhu)要以(yi)(yi)H2SO4的(de)微液(ye)滴形(xing)式存在(zai)(zai)，其(qi)平(ping)均顆(ke)粒(li)(li)的(de)直徑在(zai)(zai)0.4μm以(yi)(yi)下，屬于(yu)亞(ya)微米顆(ke)粒(li)(li)范疇(chou)，因此也有(you)較(jiao)高(gao)的(de)脫除(chu)效(xiao)率。
2.3濕式電除塵在燃(ran)煤電廠的設計應用(yong)
2.3.1濕式(shi)電(dian)除塵器(qi)的布置方(fang)式(shi)
目前WESP在(zai)國內燃(ran)(ran)煤電廠(chang)(chang)中(zhong)應(ying)用業績較少(shao)，在(zai)歐美和日本燃(ran)(ran)煤電廠(chang)(chang)應(ying)用較多的(de)WESP主要有3種(zhong)布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)式(shi)(shi)：垂直煙氣(qi)流獨立(li)(li)設(she)計、水平煙氣(qi)流獨立(li)(li)設(she)計、垂直煙氣(qi)流與濕(shi)法(fa)脫(tuo)(tuo)硫整(zheng)體(ti)式(shi)(shi)設(she)計，垂直布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)式(shi)(shi)占(zhan)地(di)面積小(xiao)，投資(zi)成(cheng)本和運行費用最低；與濕(shi)法(fa)脫(tuo)(tuo)硫整(zheng)體(ti)式(shi)(shi)布置(zhi)的(de)WESP系統(tong)省(sheng)掉(diao)了(le)獨立(li)(li)設(she)計的(de)WESP系統(tong)的(de)沖洗(xi)和酸液處理(li)系統(tong)相關的(de)管(guan)道、閥門、箱罐、控制、儀表(biao)等(deng)設(she)備，大大的(de)簡化了(le)運行方(fang)(fang)(fang)式(shi)(shi)、減(jian)少(shao)了(le)維護工作量(liang)。
2.3.2濕式電(dian)除塵器構(gou)件材料的(de)選(xuan)擇
WESP殼體通常采(cai)用普通鋼制作，并(bing)在其(qi)表(biao)面(mian)涂有薄(bo)層防(fang)腐材料防(fang)止腐蝕(shi)。WESP內介質具有強(qiang)(qiang)腐蝕(shi)性，其(qi)陰、陽極(ji)材料的(de)(de)(de)選擇非常關(guan)鍵。陰極(ji)線一(yi)般選用耐腐蝕(shi)性強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)鉛(qian)(qian)銻(ti)合金、鈦合金和(he)超級雙相不銹鋼制成。陽極(ji)板最早用鉛(qian)(qian)做材料，但幾乎每次停機時(shi)都需要對WESP進行徹底的(de)(de)(de)保養和(he)維(wei)修；后(hou)來(lai)設計(ji)選擇用玻璃(li)纖(xian)維(wei)加(jia)強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)塑(su)料(FRP)來(lai)包(bao)覆鉛(qian)(qian)和(he)由其(qi)包(bao)裹的(de)(de)(de)內件，這(zhe)種設計(ji)提高了WESP的(de)(de)(de)使(shi)用壽命。
2.3.3濕(shi)式(shi)電除塵器的(de)技術路(lu)線及其主要(yao)性能差異
根據陽極(ji)板(ban)選用材料(liao)的(de)不(bu)同，WESP分成(cheng)三種技(ji)術路線：金屬極(ji)板(ban)式(shi)(shi)、纖維薄(bo)膜式(shi)(shi)和(he)導電玻璃鋼式(shi)(shi)，三種技(ji)術路線各(ge)有優(you)劣，在國內(nei)都屬于(yu)前沿技(ji)術，業績都不(bu)多，投運時間也都很短。
3結論
在燃(ran)(ran)煤電(dian)廠WFGD系(xi)統之后(hou)加(jia)(jia)裝(zhuang)WESP是一項相(xiang)對成熟(shu)的(de)技術(shu)；與ESP不(bu)同，WESP的(de)性能不(bu)受粉塵(chen)比電(dian)阻和(he)(he)煤灰性質的(de)影(ying)響，內部(bu)(bu)沒有(you)運動部(bu)(bu)件，沒有(you)振打清(qing)灰引起的(de)二次揚塵(chen)，因此(ci)，性能穩定、高(gao)效(xiao)，運行(xing)(xing)可(ke)(ke)靠(kao)；對ESP和(he)(he)WFGD脫除(chu)效(xiao)率(lv)不(bu)高(gao)的(de)單質汞、微(wei)細粉塵(chen)和(he)(he)SO3等有(you)很高(gao)的(de)脫除(chu)效(xiao)率(lv)，粉塵(chen)排(pai)(pai)放濃度(du)可(ke)(ke)達到5mg/Nm3以(yi)下；是燃(ran)(ran)煤電(dian)廠煙(yan)氣(qi)深度(du)凈化處理和(he)(he)環保最終把關的(de)最佳設備；WESP可(ke)(ke)以(yi)脫除(chu)WFGD出口煙(yan)氣(qi)中大部(bu)(bu)分漿(jiang)液滴，有(you)望解決WFGD系(xi)統出現的(de)“石膏雨”問題，同時增加(jia)(jia)煙(yan)氣(qi)的(de)透明度(du)，從而(er)改善(shan)電(dian)廠觀感(gan)；WESP的(de)投資(zi)費用和(he)(he)運行(xing)(xing)成本相(xiang)對較高(gao)，但(dan)因其可(ke)(ke)對煙(yan)氣(qi)中多種污染物(wu)進行(xing)(xing)協同脫除(chu)，隨著我國日益嚴格的(de)煙(yan)氣(qi)污染物(wu)排(pai)(pai)放要求，今后(hou)WESP必將在我國燃(ran)(ran)煤電(dian)廠得到越(yue)來越(yue)廣泛的(de)應用。
