濕式電除塵器在1 000 MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用

趙重陽(yáng)

（國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

濕式電除塵器在1 000 MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用

趙重陽(yáng)

（國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

主要以國(guó)電諫壁發(fā)電廠1 000 M W機(jī)組為例，對(duì)濕式電除塵器的定義、工作原理、結(jié)構(gòu)組成以及安裝和運(yùn)行情況進(jìn)行了介紹。

濕式電除塵器；原理；結(jié)構(gòu)；參數(shù)

隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，大氣環(huán)境污染得到高度重視。2013年2月，環(huán)保部頒布《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，9月國(guó)務(wù)院發(fā)出《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》，部分地區(qū)甚至提出了燃煤電廠大氣污染物“近零排放”的要求。煙塵作為大氣環(huán)境的主要污染物，加強(qiáng)管控勢(shì)在必行，尤其是一些重點(diǎn)省份和區(qū)域，燃煤電廠粉塵排放濃度執(zhí)行≤5 mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)也將是趨勢(shì)。為滿足此標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠“煙塵深度提效”將被提上議事日程。現(xiàn)以一臺(tái)1 000 MW機(jī)組為例，重點(diǎn)介紹濕式電除塵器的原理、構(gòu)造以及運(yùn)行情況等。

1　濕式電除塵器的定義及工作原理

濕式電除塵器的定義為：濕式電除塵器（WESP）是用于脫除濕煙氣中的塵、霧、液滴及氣溶膠、PM2.5等雜質(zhì)的靜電除塵設(shè)備。由于處理的煙氣為濕煙氣（一般煙氣中含有的水分為飽和狀態(tài)），通常稱為濕式電除塵器。濕式是與干式相對(duì)應(yīng)的，電廠鍋爐之后的煙氣溫度高，氣體處于未飽和狀態(tài)，可以理解為干態(tài)，而脫硫之后煙氣的水分處于飽和狀態(tài)，此時(shí)煙氣可理解為濕態(tài)。

濕式電除塵器主要由陰極系統(tǒng)、陽(yáng)極收塵系統(tǒng)、上下氣室、氣流分布裝置和供電系統(tǒng)所組成，陽(yáng)極收塵系統(tǒng)采用管束結(jié)構(gòu)，每根陽(yáng)極管對(duì)應(yīng)一根陰極線。

濕式電除塵器工作原理：工作時(shí)作時(shí)利用高壓靜電裝置對(duì)架設(shè)在濕式靜電除塵器內(nèi)的陰極線施加高壓電，在電場(chǎng)力的作用下，整個(gè)沉淀極管內(nèi)都形成電暈區(qū)。當(dāng)含塵、水霧、酸霧及其他污染物的煙氣進(jìn)入足以使氣體電離的靜電場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生大量的正負(fù)離子和電子并使塵、酸霧、水霧等荷電，荷電后的粒子在電場(chǎng)力的作用下向沉淀極移動(dòng)并在沉淀極上沉積，在沉淀過(guò)程中在陽(yáng)極管內(nèi)壁形成含塵液膜，含塵液膜在重力作用下流到濕式靜電除塵器下部的集液槽中，達(dá)到捕集煙氣中霧滴和其他污染物的目的。

電氣收塵原理和濕式電除塵器工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

2　濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

濕式電除塵器本體支撐采用鋼結(jié)構(gòu)框架形式，主要由殼體、陰極系統(tǒng)、陽(yáng)極管、絕緣箱、供電電源和沖洗系統(tǒng)組成。

2.1殼體

濕式電除塵器殼體采用自帶保溫功能的玻璃鋼壁板，厚度≥100 mm，保溫效果符合國(guó)家規(guī)范。

圖1　電氣收塵原理示意圖

圖2　濕式電除塵器工藝流程示意圖

2.2陽(yáng)極裝置

我國(guó)腫瘤發(fā)病率逐年增加，嚴(yán)重影響人民生命安全[1]。放化療作為惡性腫瘤最主要的治療方式，可以有效提高病人生存率[2-3]，但放化治療過(guò)程中骨髓造血細(xì)胞分裂、增殖會(huì)受到抑制，導(dǎo)致周圍血中成熟細(xì)胞數(shù)量減少，白細(xì)胞、血小板等下降[4-5]，對(duì)此，臨床往往采取口服升白細(xì)胞藥物進(jìn)行針對(duì)性治療，解決骨髓抑制[6-7]，其服藥依從性高低直接影響著骨髓抑制治療效果。研究顯示：服藥依從性主要受病人疾病主觀感受及客觀經(jīng)歷影響[8]，本研究利用質(zhì)性研究方法對(duì)腫瘤病人升白細(xì)胞藥物服用依從性進(jìn)行分析，以期為提高病人升白細(xì)胞藥物服用依從性，制訂有效護(hù)理措施提供依據(jù)。

采用蜂窩狀六邊形管式導(dǎo)電玻璃鋼材料作為陽(yáng)極，陽(yáng)極管內(nèi)切圓直徑為300 mm，陽(yáng)極管厚度≥6 mm。陽(yáng)極管材料采用具有導(dǎo)電性能優(yōu)良、在酸性濕氣體環(huán)境中幾乎無(wú)任何腐蝕的高碳纖維復(fù)合材料CF，可在線連續(xù)工作，同時(shí)具有較高的阻燃性，能確保陽(yáng)極裝置在電廠脫硫之后的煙氣中長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

除塵效率是整個(gè)濕式除塵器的關(guān)鍵參數(shù)，因此電場(chǎng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，而其中陽(yáng)極管長(zhǎng)度的設(shè)置又是重點(diǎn)。根據(jù)多依奇公式：

除塵效率取決于與收塵極面積和驅(qū)進(jìn)速度，理論上極管越長(zhǎng)收塵極面積越大，除塵效率越高，而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中除塵效率還和電場(chǎng)強(qiáng)度、電流密度有關(guān)，因?yàn)檫@兩點(diǎn)決定著含塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電流密度越高則粒子的驅(qū)進(jìn)速度越大。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極管的最佳長(zhǎng)度為3.5～4.5m，陽(yáng)極管道過(guò)短會(huì)降低收塵效率，陽(yáng)極管過(guò)長(zhǎng)則會(huì)引起電暈共振，容易導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法供電，同時(shí)極管過(guò)長(zhǎng)還會(huì)使收集下的石膏等灰塵板結(jié)在陽(yáng)極管表面，不易清除，沖洗水量及沖洗頻率都會(huì)增加，不僅耗電、耗水，增大能耗，還會(huì)增加廢水處理量，不能保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。國(guó)電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組陽(yáng)極管的設(shè)計(jì)采用的是48組長(zhǎng)度為4.5 m的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。陽(yáng)極模塊實(shí)物圖和陰極線實(shí)物圖見(jiàn)圖3、4。

圖3　陽(yáng)極模塊實(shí)物圖

圖4 陰極線實(shí)物圖

2.3陰極裝置

陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置以及絕緣箱等，整套陰極系統(tǒng)采用全鈦合金材質(zhì)，上、下部框架、大梁及條梁均采用剛性結(jié)構(gòu)，陰極線采用剛性極線，極線采用直徑≥18 mm的鈦合金管，外設(shè)芒刺。在陰極線選材上，主要考慮濕式電除塵器的特殊環(huán)境，不僅要求陰極要耐得住含濕酸性氣體的腐蝕還要耐電化學(xué)腐蝕，同時(shí)又要確保極線表面足夠光滑不易積灰結(jié)垢，不易斷裂、脫落等。綜合比較幾種材質(zhì)的陰極系統(tǒng)，首推整體鈦材質(zhì)的陰極系統(tǒng)，因?yàn)殁伈脑诿摿蚝蟮臒煔庵心臀g性能較強(qiáng)。整體鈦材包括陰極大梁、框架、連接螺栓等，這能避免強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中因金屬材質(zhì)不同，電位差產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。

2.4煙道

煙氣煙道設(shè)計(jì)的壓力為＋2.0 KPa/-2.0 KPa，均采用全玻璃鋼材質(zhì)，其中入口煙道采用整體成型自帶保溫功能，出口煙道采用組裝式成型，厚度≥100 mm，自帶保溫功能，保溫效果符合國(guó)家規(guī)范。在煙道設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求盡量減小所設(shè)計(jì)煙道系統(tǒng)的壓降，其布置、形狀和內(nèi)部件等均進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。所有煙道均在適當(dāng)位置配有足夠數(shù)量和大小的人孔門、窺視孔（本體部位）和清灰孔，以便于煙道維修、檢查和清除積灰。為了使與煙道連接的設(shè)備的受力在允許范圍內(nèi)，特別考慮了煙道系統(tǒng)的熱膨脹，熱膨脹通過(guò)膨脹節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，為方便日常檢測(cè)，在煙道進(jìn)出口適當(dāng)位置配有足夠數(shù)量測(cè)試孔，以便于相關(guān)測(cè)試的需要。

電氣系統(tǒng)包括高低壓供配電系統(tǒng)、照明及檢修系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。其中，濕式電除塵高壓電源采用三相高頻高壓整流電源，整流變壓器采用高位布置，適合戶外的使用要求，為一體式。國(guó)電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組分8個(gè)區(qū)，布置了8套高頻電源系統(tǒng)。

2.6控制系統(tǒng)

國(guó)電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組濕式電除塵器采用PLC控制系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)操作員站，一臺(tái)工程師站兼做歷史站，歷史數(shù)據(jù)保存不少于1年，查詢歷史曲線時(shí)可同時(shí)調(diào)取不少于8條歷史曲線。針對(duì)同一控制室內(nèi)的兩臺(tái)機(jī)組，工程師站之間以及操作員站之間操作監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)互為備用。PLC控制系統(tǒng)的CPU、電源、通訊方式采用冗余方式設(shè)置，冗余切換實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。濕式電除塵系統(tǒng)控制設(shè)備的保護(hù)聯(lián)鎖可在工程師權(quán)限下通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行投切，控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，能自動(dòng)對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)處理，定時(shí)制表，參數(shù)越限時(shí)自動(dòng)報(bào)警。控制系統(tǒng)采用雙路交流220V電源供電，具有無(wú)擾快切功能。所有儀表均選用主流產(chǎn)品和經(jīng)過(guò)環(huán)保認(rèn)證的設(shè)備。

2.7沖洗水系統(tǒng)

濕式電除塵器清灰主要由沖洗水系統(tǒng)完成。沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在保證除塵系統(tǒng)能耗最低、除塵效率和設(shè)備使用壽命最大的前提下，盡量減少水耗。沖洗水系統(tǒng)采用頂部布置，設(shè)置若干個(gè)電動(dòng)閥進(jìn)行分區(qū)沖洗，間歇沖水量120 t/h，沖洗間隔為24 h。沖洗水排至脫硫系統(tǒng)。沖洗水的水源由脫硫系統(tǒng)工藝水提供，沖洗水泵一用一備。沖洗系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，設(shè)定好沖洗步驟、間隔及沖洗時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守智能操作，也可人工手動(dòng)設(shè)定，遠(yuǎn)程或就地開(kāi)啟閥門進(jìn)行系統(tǒng)的沖洗。沖洗水系統(tǒng)布置圖見(jiàn)圖5。

圖5　沖洗水系統(tǒng)布置圖

3　濕式電除塵器安裝施工管理重點(diǎn)

濕式電除塵器的施工安裝并不復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)基本是模塊式拼裝，但對(duì)防腐質(zhì)量和防火安全要求較高。濕除除塵器內(nèi)部支撐為鋼結(jié)構(gòu)，采用玻璃鋼覆蓋的方式進(jìn)行防腐，接口用防腐材料進(jìn)行封閉，一旦防腐不到位，尤其是接口部分出現(xiàn)滲漏，大量酸水將嚴(yán)重腐蝕鋼結(jié)構(gòu)，給濕式除塵器本體安全帶來(lái)極大影響，因此防腐質(zhì)量是整個(gè)工程管理的重中之重。

安全上，尤其是改造機(jī)組，存在影響在運(yùn)機(jī)組安全、場(chǎng)地狹小、高處作業(yè)多、交叉作業(yè)多、大型起吊作業(yè)多、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大等安全風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，由于防腐材料為樹(shù)脂、固化劑和促進(jìn)劑組成，尤其是促進(jìn)劑極易燃燒，在常溫下甚至?xí)l(fā)生自燃，而整個(gè)濕式除塵器又存在大量防腐作業(yè)，因此，防火是整個(gè)工程安全管理的重點(diǎn)。防腐作業(yè)前，每一層施工作業(yè)面都需要安裝固定式消防水管，水源時(shí)刻處于備用狀態(tài)，同時(shí)要配備足夠的滅火器和防火布。作業(yè)結(jié)束后，要對(duì)電源、照明、焊機(jī)進(jìn)行全面檢查，并安排人員值守，確保及時(shí)消除隱患。

4　濕式電除塵器的性能要求及技術(shù)參數(shù)

除塵器主要性能要求及技術(shù)參數(shù)表見(jiàn)表1。

5　系統(tǒng)運(yùn)行情況和結(jié)論

國(guó)電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組濕式電除塵器于2015年6月投用，目前系統(tǒng)運(yùn)行正常，出口標(biāo)氧折算濃度平均1.47 mg/Nm3，在停用1臺(tái)高頻電源情況下，出口折算濃度為3.85 mg/Nm3，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

濕式電除塵器具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)量小、除塵效率高、不會(huì)產(chǎn)生新的二次污染物等特點(diǎn)，在燃煤機(jī)組“除塵提效”應(yīng)用上具有較好的發(fā)展前景。

表1　除塵器主要性能要求及技術(shù)參數(shù)表

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1671-0711（2016）09（下）-0157-03