管式濕式電除塵器在大型燃煤機組的應用

陳奎續(xù)

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，國家環(huán)境保護電力工業(yè)煙塵治理工程技術(shù)中心，福建 龍巖 364000）

管式濕式電除塵器在大型燃煤機組的應用

陳奎續(xù)

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，國家環(huán)境保護電力工業(yè)煙塵治理工程技術(shù)中心，福建 龍巖 364000）

簡述了玻璃鋼管式濕式電除塵器發(fā)展歷程、工作原理、結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點，重點介紹了皖能銅陵發(fā)電公司5#爐1000MW大型機組項目的技術(shù)方案和使用效果及性能測試結(jié)果。玻璃鋼管式濕式電除塵器在大型燃煤機組的成功應用，驗證了其長期穩(wěn)定低排放、低水耗、無需廢水處理系統(tǒng)等優(yōu)點，其推廣應用將為燃煤電站的超低排放和節(jié)能減排提供重要的支撐。

玻璃鋼；管式；濕式電除塵器；燃煤電廠；超低排放

1 前言

2011年以來，我國東部地區(qū)，尤其是京津冀、長三角、珠三角地區(qū)灰霾天氣頻發(fā)，甚至在西部地區(qū)（如西安、成都、重慶、昆明等地）也出現(xiàn)了較為嚴重的灰霾天氣，嚴重影響了人們的生活。霧霾天氣和 PM2.5對人體健康危害引發(fā)了公眾的高度關(guān)注。燃煤電廠作為我國大氣污染的主要來源之一，也是國家環(huán)境治理的重點[1]。

2013年底，我國一些地方政府和電力公司在執(zhí)行新標準的過程中，自我加壓，主動提出了燃煤機組實現(xiàn)燃氣輪機組的大氣污染物超低排放要求。2014年9月，國家及地方政府進一步明確了煤電機組大氣污染物實現(xiàn)超低排放（即NOx≤50mg/Nm3、SO2≤35mg/Nm3、煙塵≤10mg/Nm3），超低排放的環(huán)保要求給我國燃煤機組帶來嚴峻的挑戰(zhàn)[2]。為推動環(huán)保政策的落實，同年，環(huán)保部發(fā)布《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策》指出，“工業(yè)污染源有組織排放的顆粒物，宜采取袋除塵、電除塵、電袋除塵等高效除塵技術(shù)，鼓勵火電機組和大型燃煤鍋爐采用濕式電除塵等新技術(shù)。”因此，在環(huán)保新形勢的壓力和國家政策的導向下，環(huán)保企業(yè)開始開發(fā)或引進應用于燃煤電廠的濕式電除塵技術(shù)。

電除霧器在化工、冶金行業(yè)應用廣泛，主要用于脫除硫酸霧，其陽極材料經(jīng)歷了鉛、PVC和導電玻璃鋼三個階段，至今已有數(shù)百臺應用，積累了豐富的設(shè)計、制造和使用經(jīng)驗，技術(shù)成熟可靠[3]。在此基礎(chǔ)上，針對燃煤電站尾部煙氣特點，開發(fā)形成了適合燃煤電站尾部煙氣治理的玻璃鋼管式濕式電除塵技術(shù)。該技術(shù)在國內(nèi)燃煤電站煙氣治理中取得首臺工程成功應用后，被快速推廣，并成為當前燃煤電站主流的濕式電除塵技術(shù)之一。其主要作用是收集濕法脫硫后的細顆粒物、液滴、酸霧、石膏漿液等，達到顆粒物超低排放的目的。

2 玻璃鋼管式濕式電除塵器

2.1 技術(shù)原理

玻璃鋼管式濕式電除塵器由高壓靜電裝置和除塵器本體組成。其工作原理與干式靜電除塵器相同，分為4個階段：1）電暈放電；2）霧滴粉塵荷電；3）霧滴粉塵被沉淀極管收集；4）霧滴自重清灰。玻璃鋼管式濕式靜電除塵器陽極板采用導電玻璃鋼材質(zhì)的管束結(jié)構(gòu)，每個陽極管對應一根陰極線，脫除的對象主要是粉塵和霧滴[2]。采用間歇性噴淋水沖洗的方式對霧滴與粉塵進行清灰。

首先，通過高壓直流靜電裝置將交流電變成直流電送至除塵器中，對濕式電除塵內(nèi)的陰極線施加負的高壓電，從而在陰極線和玻璃鋼陽極管之間形成不均勻的高壓靜電場。在電場力的作用下，整個陽極管內(nèi)都形成電暈區(qū)，在電暈區(qū)內(nèi)，高濃度的負離子（電子）在電場力的作用下作定向運動，構(gòu)成捕集粉塵的媒介。霧滴及粉塵進入陽極管時，由于離子的碰撞和擴散，霧滴和粉塵荷電，在電場力的作用下迅速抵達陽極管內(nèi)壁并同時釋放出電荷，并在陽極管內(nèi)壁形成液膜。液膜在重力作用下流到濕式電除塵器下部的集液槽中，通過排水系統(tǒng)進行集中處理，從而達到捕集煙氣中霧滴和粉塵的目的[3]。

其次，由于霧滴的存在，水的電阻相對較小，霧滴與粉塵結(jié)合后，使得高比電阻的粉塵比電阻下降，因此濕式電除塵的工作狀態(tài)會更加穩(wěn)定；另外由于濕式電除塵器采用噴淋水沖洗，沒有振打裝置，所以不會產(chǎn)生二次揚塵[4]。

2.2 結(jié)構(gòu)與布置

玻璃鋼管式濕式電除塵器一般安裝在濕法脫硫后，其主要布置形式分為兩種：獨立布置，即分體式，如圖1所示；與脫硫塔一體式布置，即整體式，如圖2所示。布置形式可根據(jù)實際工程項目的場地情況靈活多變，不受場地約束。

2.3 技術(shù)特點

玻璃鋼管式濕式電除塵器具有如下技術(shù)特點：

（1）除塵、除霧效率高[4]。對于亞微米大小的顆粒，包括微細顆粒物（PM2.5粉塵）、SO3酸霧、重金屬（汞等）都有較好的收集性能，可穩(wěn)定實現(xiàn)出口顆粒物濃度低于5mg/Nm3，酸霧濃度低于5mg/Nm3。

圖1 分體式濕式電除塵器

圖2 整體式濕式電除塵器

（2）系統(tǒng)簡單，無二次污染，無水循環(huán)系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)，投資和運行費用低[5]。其在運行過程中不需要連續(xù)噴淋水沖洗及增加堿液來中和收集液的特性；收集液僅含有微量的塵、霧及氣溶膠，可直接返回到脫硫系統(tǒng)使用，不會產(chǎn)生二次污染物。

（3）耐腐蝕性強、使用壽命長。陽極管采用導電玻璃鋼材質(zhì)，機械強度高，剛性好，不易變形，抗腐蝕性強。國內(nèi)第一臺導電玻璃鋼管式濕電除塵器投產(chǎn)已經(jīng)超過20年，至今仍在使用，沒有明顯的腐蝕和損壞。

（4）體積小、結(jié)構(gòu)緊湊。陽極管采用蜂窩狀布置，結(jié)構(gòu)緊湊，并且模塊化設(shè)計，安裝簡單，精度高，不易變形[5]。

2.4 應用情況

玻璃鋼管式濕式電除塵器主要作為燃煤機組大氣污染治理的終端精處理設(shè)備，用于去除濕法脫硫后的細微粉塵、石膏漿液霧滴等，可將顆粒物的最終排放濃度控制在5mg/m3以下。在我國燃煤電廠實現(xiàn)煙塵超低排放工程中得到廣泛應用。截至2016年12月，配套總裝機容量超過1億kW，最大投運機組為1000MW機組，成為當前燃煤電站主流的濕式電除塵技術(shù)之一。

3 皖能銅陵1000MW機組工程應用

3.1 工程概況

皖能銅陵發(fā)電有限公司5號機組為1000MW燃煤機組。為響應國家新的環(huán)保政策，達到大氣污染物超低排放目標，經(jīng)過充分的調(diào)研、論證，該廠決定5號機組超低排放改造增設(shè)濕式電除塵器，實現(xiàn)煙塵排放濃度＜5mg/Nm3。濕式電除塵器采用導電玻璃鋼立管式型式，分體式布置，布置在濕法脫硫的出口與煙囪的入口之間，煙氣流動方向為垂直煙氣流，上進側(cè)出。

3.2 設(shè)計條件及參數(shù)

濕式電除塵器主要設(shè)計參數(shù)見下表。

濕式電除塵器主要設(shè)計參數(shù)表

3.3 技術(shù)方案

玻璃鋼管式濕式電除塵器布置在原濕法脫硫吸收塔與煙囪之間，煙氣從脫硫吸收塔出口進入濕式電除塵器，經(jīng)過處理后的煙氣從除塵器側(cè)下方進入煙囪。總體布置見圖3。具體技術(shù)方案如下：

（1）拆除原濕法脫硫吸收塔與煙囪之間的凈煙道和擋板門，其位置布置玻璃鋼管式濕式電除塵器，新增濕式電除塵器基礎(chǔ)和鋼支架。

（2）濕式電除塵器煙氣采用頂進側(cè)出方式；濕式電除塵器的進口與濕法脫硫吸收塔出口連接，出口與煙囪連接。

（3）濕式電除塵器陽極管采用正六邊形導電玻璃鋼，并組合成蜂窩式整體結(jié)構(gòu)；陰極系統(tǒng)采用鋸齒線，每根陽極管對應一根陰極線。

（4）濕式電除塵器設(shè)置八個電場分區(qū)，每個電場分區(qū)配一臺高壓恒流電源。

（5）濕式電除塵器設(shè)置兩層噴淋裝置，一層沖洗陰陽極系統(tǒng)，一層沖洗灰斗，采用間歇式噴淋，防止陽極管、陰極線、灰斗結(jié)垢，噴嘴設(shè)計實現(xiàn)200%覆蓋率。給水系統(tǒng)從脫硫系統(tǒng)工藝水箱接入，給水泵設(shè)置兩臺，一用一備。

（6）設(shè)置熱風系統(tǒng)對頂部保溫箱及側(cè)部絕緣箱的絕緣子進行吹掃，防止絕緣子結(jié)露爬電。氣源引用離心風機，管路設(shè)置電加熱器對氣源加熱。

（7）排水系統(tǒng)收集的廢水排至濕法脫硫裝置的地坑。

（8）濕式電除塵器設(shè)置多個溫度、壓力檢測裝置，對除塵器運行進行實時監(jiān)測，保證除塵器穩(wěn)定運行。

圖3 總體布置圖

3.4 運行情況

皖能銅陵發(fā)電有限公司5號1000MW機組玻璃鋼管式濕式電除塵器于2016年6月建成投運，各項性能指標優(yōu)良，運行穩(wěn)定可靠。2016年10月26日電廠委托蘇州熱工研究院有限公司對其進行性能測試，測試結(jié)果如下：

（1）進、出口煙塵濃度及除塵效率：濕式電除塵器進口煙塵濃度為17.23mg/Nm3；出口煙塵濃度為2.27 mg/Nm3；除塵效率為86.82%。出口煙塵濃度達到≤5mg/Nm3的設(shè)計保證值，除塵效率達到≥85%的設(shè)計保證值。

（2）霧滴脫除率：濕式電除塵器入口霧滴濃度為19.39mg/Nm3，出口霧滴濃度為4.31mg/Nm3，霧滴脫除率為77.79%。出口霧滴濃度達到≤5mg/Nm3的設(shè)計保證值，霧滴脫除率達到≥75%的設(shè)計保證值。

（3）濕式電除塵器本體阻力：從濕式電除塵器入口至出口的本體阻力為198.2Pa，達到設(shè)計保證值≤200Pa。

（4）耗電量：滿負荷運行下統(tǒng)計電耗顯示，單臺濕式電除塵器設(shè)備耗電為717.8kW，低于設(shè)計保證值725kW。

（5）耗水量：2016年10月20日～26日時間段內(nèi)統(tǒng)計的水耗量分析，單臺濕式電除塵器耗水量為1.48t/h，低于設(shè)計保證值1.5t/h。

4 結(jié)論

玻璃鋼管式濕式電除塵器具有長期穩(wěn)定低排放、低水耗、耐腐蝕性強，無需廢水處理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點，作為燃煤機組大氣污染治理的終端精處理設(shè)備，可高效脫除復雜煙氣工況下的細微粉塵、石膏漿液霧滴等，達到顆粒物超低排放。該技術(shù)和產(chǎn)品的推廣應用將為燃煤電站的超低排放和節(jié)能減排提供重要的技術(shù)支撐，并具有較好的環(huán)境和社會效益。

[1] 鄭曉盼，高翔，鄭成航，等.基于燃煤電廠“超低排放”的海水脫硫系統(tǒng)性能評估與建議[J].環(huán)境影響評價，2015（4）：9-13.

[2] 修海明.燃煤電站用高氣速電除霧器的研制[J].科技論文與案例交流，2015（3）：25-26.

[3] 林祖涵.靜電除霧技術(shù)在燃煤電廠的應用[J].華電技術(shù)，2011，33（1）：65-68.

[4] 陳招妹.濕式電除塵器在燃煤電廠WFGD后的應用分析[A].中國科學技術(shù)協(xié)會.第十五屆中國科協(xié)年會：火電廠煙氣凈化與節(jié)能技術(shù)研討會論文集[C]. 2013（5）.

[5] 朱召平，鄭曉盼.濕式電除塵器在煤電超低排放中的應用[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2015（11）：78-82.

Application of Tubular & Wet ESP in Large-sized Coal-fired Generating Set

CHEN Kui-xu
(Fujian Longking Co., Ltd, State Environmental Protection Engineering and Technology Center for Power Industrial Dust Control, Fujian Longyan 364000, China)

This paper briefly introduces the development course, working principle, and technical characteristics of glass fiber reinforced plastics tubular & wet ESP, and puts emphases upon the technical scheme, operation effect and performance testing result of 5# boiler 1000MW large-sized generating set of Wenergy Group Tongling Power Plant. The successful application of glass fiber reinforced plastics tubular & wet ESP in large-sized coal-fired generating set has verified its advantages of long-term stable low-emission, low water consumption, and non-wastewater treatment system. Therefore, its popularization and application will provide an important support for the ultra-low emission and energy saving and emission reduction in the coal-fired power plants.

glass fiber reinforced plastics; tubular; wet ESP; coal-fired power plant; ultra-low emission

X701

A 文章編號：1006-5377（2017）07-0039-04

聲 明

《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》編輯部

福建省科技計劃項目“燃煤電站用管式濕式電除塵（霧）技術(shù)開發(fā)及應用”（2017Y3006）。

為適應我國信息化建設(shè)需要，擴大作者學術(shù)交流渠道，本刊已加入“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”“中國學術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫”“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”“中國核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫”“中國學術(shù)文獻網(wǎng)絡(luò)出版總庫”“萬芳數(shù)據(jù)庫”“重慶維普數(shù)據(jù)庫”“博看網(wǎng)數(shù)據(jù)庫”“中郵訂閱網(wǎng)數(shù)據(jù)庫”“超星訂閱數(shù)據(jù)庫”等。作者著作權(quán)使用費與本刊稿酬一次性給付。如作者不同意將文章編入以上數(shù)據(jù)庫，請在來稿時聲明，本刊將做適當處理。