管式與板式濕式電除塵技術對比分析

趙 博

（浙江德創環保科技股份有限公司，浙江紹興 312000）

管式與板式濕式電除塵技術對比分析

趙 博

（浙江德創環保科技股份有限公司，浙江紹興 312000）

近年來，為了響應國家超低排放的號召，濕式電除塵器在燃煤電廠、大中型工業鍋爐中得到了大范圍的應用。目前市場主導的濕式電除塵技術主要為玻璃鋼管式和金屬板式，兩者工作原理類似，但在系統組成、結構布置、材質選用方面各具特色。從多個角度對兩種濕電技術進行對比分析，總結出兩種濕式電除塵器各自的優缺點，并指出二者在技術、性能等方面存在的差異。

管式濕式電除塵器；板式濕式電除塵器；霧滴脫除率；除塵效率

國家環保部聯合發改委、國家能源局下發了關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》的通知，要求東部地區新建燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值，中部地區新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。到2020年，東部地區現役30萬kW及以上公用燃煤發電機組、10萬kW及以上自備燃煤發電機組以及其他有條件的燃煤發電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值（即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3）。

由于火電廠目前配置的煙塵處理裝置很難實現煙塵≤10mg/m3的目標，在濕法脫硫后加裝濕式電除塵器的技術路線已逐漸被越來越多的電廠采用，有效地控制了PM2.5、酸霧、氣溶膠等多種污染物的排放。

1 兩種濕式電除塵技術

濕式電除塵器的工作原理為金屬放電線在直流高壓的作用下， 將其周圍氣體電離， 使粉塵或霧滴粒子表面荷電， 荷電粒子在電場力的作用下向收塵極運動， 并沉積在收塵極上， 水流從集塵板頂端流下， 將板上捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。目前主流的濕式電除塵技術為玻璃鋼管式與金屬板式兩種，二者的核心差別在于極板的材質與形式不同，由此導致其系統組成、結構布置等也有所區別。

板式濕式電除塵器收塵極多為316L不銹鋼，其結構與常規干式電除塵器基本相同，陽極板采用平板結構，除塵器一般為臥式布置，煙氣水平進出，運行時需要連續噴水清洗，噴淋水在濕式電除塵器下部的灰斗收集后，排至循環水箱用于噴淋。由于不間斷的噴水增加了煙氣的濕度，在濕式電除塵器后增加煙氣升溫裝置很有必要。

管式濕式電除塵器收塵極材質采用導電玻璃鋼，收塵極采用管狀結構，截面形狀有圓形、方形、正六邊形等，以正六邊形居多，模塊式組裝。除塵器為立式布置，煙氣流向為上進下出或者下進上出。運行采用定期間斷噴水清洗方式，無需設置循環水箱，噴淋水直接排至脫硫塔或者排水坑。

2 兩種濕式電除塵技術對比

2.1 收塵極性能對比

管式與板式兩種濕式電除塵技術主要的差別在于陽極板材質的選取。板式濕式電除塵器收塵極一般采用316L不銹鋼，這種材質耐腐蝕性能較差，必須采用中性或弱堿性噴淋水進行不間斷沖洗，從而形成均勻連續的保護膜。收塵極一般設計為平板形式，但極板兩側為增強結構剛度一般設置成弧形或C形，沖洗平板時容易形成水膜，但弧形或C形端部很難形成水膜，存在腐蝕隱患。連續沖洗在及時清灰方面具有優勢，但是用水量太大，沖洗水必須加入大量堿液進行中和后循環使用。此外，連續水膜的形成和噴嘴的選用有關，一般需要霧化效果非常好的噴嘴，這種噴嘴使用數量多，運行維護量大，且對水質要求非常高，循環使用的沖洗水必須配備高精度過濾器進行粗顆粒過濾。因此對于板式濕式電除塵器來說，一旦噴嘴堵塞或極板水膜分裂不連續，收塵極就很容易腐蝕、結垢，極板使用壽命受到極大影響。

管式濕式電除塵器收塵極采用防腐導電玻璃鋼制造，該材料是以高分子材料為黏合劑、玻璃纖維及其制品作增強材料、高強碳纖維為導電材料組成的高導復合材料，抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕，材料導電率與阻燃性均達到良好的匹配，具有重量輕、防腐性能好、導電性能優良、使用壽命長等特點。這種極管一般采用正六邊形，相鄰極管共壁，組成模塊后強度高。與金屬極板相比，玻璃鋼極管抗腐蝕能力強，因此只需短時間斷沖洗（1~3次/d），用水量極少，無需設置循環水處理系統，無需加堿中和，且沖洗噴嘴數量少，運行維護量低。

2.2 霧滴脫除效率對比

板式濕式電除塵器可有效捕集煙氣中的霧滴，但其極板不耐腐蝕，需要連續噴淋，在此過程中產生的霧滴將有一部分被煙氣攜帶至煙囪，尤其是煙氣流速較高時，霧滴逃逸大大增加。因此，板式濕式電除塵器霧滴的綜合去除率不高，濕電出口煙氣水霧大，對GGH（如果有）、煙囪影響大。部分場合要求濕電出口水霧濃度低，此時濕式電除塵器出口需設置兩道機械除霧器以降低水霧濃度，除塵器阻力有所增加。

管式濕式電除塵器由于采用導電玻璃鋼陽極管，而玻璃鋼耐煙氣腐蝕，不需要連續沖洗，一天僅沖洗一次或幾次（沖洗頻率可根據實際工況調節），沖洗時間短，因此濕式電除塵器絕大部分時間都處于連續除霧狀態，霧滴去除率高。

根據以上對比，在煙氣水霧的去除上，管式濕電具有非常明顯的優勢。在化工行業，管式濕電常用作電除霧器使用。

2.3 系統阻力對比

板式濕式電除塵器一般采用臥式布置，煙氣流向只能水平進氣，占地面積大，適合煙囪進口和吸收塔出口煙道標高相近且兩者之間空間寬裕的情況。若是脫硫后場地緊張、煙囪進口煙道低于吸收塔出口煙道時，濕式電除塵進出口煙道難以布置，氣流均布難度大，系統阻力將大大增加。板式濕式電除塵器如采用立式布置，占地面積將是管式濕電的1.5倍以上，布置困難，因此板式濕式電除塵器一般不采用立式布置。

管式濕式電除塵器的煙氣流向可以采用上進下出或者下進上出兩種方式，占地面積小，適合煙囪進口煙道和吸收塔出口煙道有高度差的情況，可簡化進出口煙道走向，減少系統阻力。部分管式濕式電除塵器直接布置在吸收塔塔頂，取消濕電與吸收塔之間的連接煙道，系統阻力更小。管式和板式之間本體的阻力差別不大（板式濕電設置機械除霧器、管式濕式電除塵器塔頂布置的情況除外），系統阻力差別主要在于進出口煙道的布置以及氣流均布系統的布置上。

2.4 場地布置對比

板式濕式電除塵器由于極板高度受到限制，板式布置只能是扁寬型。目前國內外極板最高做到10m，加上煙氣流速不宜太高，除塵器只能增加通道數，這就使得板式濕式電除塵器在垂直于煙氣的方向過度拉長，除塵器進出口煙道走向復雜，對場地布置要求較高。對于新建機組一般影響不明顯，但對于已投產的老機組由于可供改造的場地有限，布置難度較大。

管式濕式電除塵器采用共壁蜂窩管，陽極模塊可進行多樣化設計，可以為長方形、正方形、圓形、橢圓形等，布置形式靈活，模塊的劃分可根據場地實際情況做任意調整，對場地要求不高。在場地十分緊張的情況下，管式濕式電除塵器還可與吸收塔有機結合，布置在吸收塔塔頂，很好地解決了已投產的老機組改造場地有限的難題。

此外，在同等占地面積的前提下，管式濕式電除塵的收塵面積為板式的1.5~2倍，除塵效率更高。

2.5 施工周期對比

板式濕式電除塵器的陽極板一般為單片發貨，需現場組裝成陽極板排，要求現場具備拼裝場地，拼裝工作量大。板式濕電采用金屬極板，板排的平整性及剛度較差，板排就位后調整周期較長。由于板式濕電需要配置復雜的循環水處理系統，包括工藝水箱、循環水箱、排水箱、堿液箱和相應管路系統等，因此施工周期相比于管式濕電會大大延長。

管式濕式電除塵器陽極管采用模塊化設計，可車間組裝成模塊，運抵現場后隨即吊裝，減少現場施工時間。極管之間的同極距通過車間組裝模塊時已調整到位，現場無需再度調整，直接吊裝就位即可。管式濕電無水循環處理系統，一般只設置噴淋水箱和相應管路，施工周期短。

2.6 系統維護對比

板式濕式電除塵器的金屬極板一般依靠水膜來緩解腐蝕，需要連續沖洗，其沖洗水量每小時約有幾十噸甚至上百噸，耗水量非常大。因此大部分沖洗水需要加堿中和并過濾后循環使用，需單獨設置水循環處理系統，占地面積大，運行維護工作量大，投資費用和運行費用相應增加。系統排出水量每小時需十幾噸甚至幾十噸，排水的去向也需慎重考慮。板式濕電的沖洗噴嘴為連續噴霧，且沖洗水為循環水，噴嘴磨損、堵塞的可能性較大，需經常維護。此外，金屬極板對水膜的完整性要求較高，也需定期檢查并及時維護。

管式濕式電除塵器收塵極為導電玻璃鋼，不易腐蝕，水系統簡單，一天只需沖洗1~3次，平均耗水量每小時只有幾噸。沖洗水可以從脫硫工藝水箱接取，沖洗的廢水也可以排入脫硫系統或者原有廠區排水坑，不需要改造，運行維護工作量小，無易損件需要更換。

2.7 單電場除塵效率對比

板式濕式電除塵器由于極板高度受到限制，且陽極板排沿氣流方向的長度為定值，煙氣流速按常規選取，單電場一般只能達到除塵效率70%。部分場合需要除塵效率達到80%甚至90%，這種情況如選用板式濕式電除塵器，至少需要設置2個電場。

管式濕式電除塵器由于在同樣占地面積的前提下，收塵面積為板式濕電的1.5~2倍，因此管式濕電單電場往往可設計80%以上的除塵效率。

3 結論

板式濕式電除塵器由于極板不耐煙氣腐蝕，因此有水膜覆蓋連續沖洗，清灰性能較強，但連續沖洗對噴嘴性能要求高，一旦出現噴嘴堵塞，金屬極板極易腐蝕，而且由于連續沖洗，水系統運行維護費用較高，對霧滴去除效率低，出口煙氣水霧大；管式濕式電除塵器由于玻璃鋼耐腐蝕且疏水性能好，采取間斷沖洗（2~3次/d），因此水系統運行維護工作量小，同時霧滴脫除效率高，煙囪出口排放效果好。

另外，系統阻力和場地布置密切相連，板式濕式電除塵器對場地布置要求高，只有在進出口煙道可以水平布置的情況下，系統阻力才可以達到最小，布置形式單一，對于已投產的老機組由于可供改造的場地有限，布置難度較大。管式濕式電除塵器陽極模塊可進行多樣化設計，不受場地限制，布置靈活，上進氣、下進氣獨立布置或脫硫塔頂一體布置均可，適應性強，很好地解決了已投產的老機組改造場地有限的難題。從國內已上濕電的市場份額調查研究，目前國內玻璃鋼管式濕電基本占據約65~70%的市場份額，尤其在江蘇、山東、華北等地，市場份額均高達90%以上。

綜上所述，與板式濕式電除塵器相比，管式濕式電除塵器更具優勢，可有效消除石膏雨現象，同時有效捕集液滴、塵、酸霧等亞微粒子，且在運行過程中不需要連續噴水及堿液，不產生新的二次污染物，收集液可返回脫硫塔循環使用。管式濕式電除塵器能耗低，易維護，具有更高的推廣應用價值。

[1] 李明. 燃煤電廠濕式電除塵器的應用[J].科技與企業，2015，（13）：199.

[2] 宋旭才，張海濤.不同技術路線濕式電除塵器技術經濟性比較[J].節能與環保，2015，（10）：58-59.

Contrastive Analysis of Tube and Plate Wet Dust Removal Technology

Zhao Bo

In recent years， in order to respond to the call of national ultra-low emission， wet electrostatic precipitator has been widely used in coal-fired power plants and large and medium-sized industrial boilers. At present， the market-led wet dust removal technology is mainly for the glass pipe and metal plate， the two working principle is similar， but in the system composition， structure，material selection has its own characteristics. The paper analyzes the advantages and disadvantages of the two wet electric precipitators from two angles， and points out the differences in technology and performance.

tubular wet electrostatic precipitator； plate type wet electrostatic precipitator； droplet removal rate；dust removal efficiency

X773

B

1003–6490（2017）05–0210–02

2017–04–26

趙博（1970—），男，山東淄博人，高級工程師，主要研究方向為大氣污染防治及治理。