濕式電除塵在大型火電機組中的應用研究

廣東省粵電集團有限公司珠海發電廠 陳新根

0.引言

在以往的濕式靜電除塵器裝置中，通常采用金屬陽電極，具有電極笨重、沖淋水需求量高、水膜分布不均等缺陷，因此對滴液的收集量方面也不夠充足。同時，建設成本與運行成本等均能夠對技術的推廣產生不利影響。對此，本文提出了一種以柔性纖維作為陽極材料的濕式靜電除塵器，使利用效果得到顯著提升。

1.濕式電除塵基本原理

基本原理主要為：將水霧直接噴灑到電極、電暈區當中，使其在電極的作用下形成巨大的電暈場內荷電，然后經過進一步分裂后霧化，這時電場力、荷電水霧二者之間發生接觸，對粉塵粒子起到普集作用。與以往干式電除塵器之間存在區別的是，干式除塵器需要通過振打的方式將極板中的灰塵打落，而濕式除塵器則使將水噴灑到集塵極中形成水膜，通過水膜的流動性對普集的粉塵進行沖刷，最終使其順著水流的作用排出。雖然濕式電除塵器的類型多種多樣，但是在基本原理上大同小異，主要是利用電除塵的方式將氣體當中的懸浮塵粒與氣溶膠相互分離，主要包括以下物理流程：（1）氣體電離；（2）氣溶膠與懸浮塵粒的荷電與凝并；（3）荷電塵粒與氣溶膠朝著電極的方向運行；（4）水膜的作用下對極板進行清灰[1]。

2.濕式電除塵系統的主要構成

在濕式電除塵器當中，主要構成為水系統、本體、配套高低壓裝置等，主要特點為陰極懸吊、灰水循環利用、絕緣子保護等，使先進技術的優勢與維護的便捷性充分的體現出來，主要構成內容為：一是除塵器本體，包括噴淋系統、陰極系統、外殼結構、除霧裝置、高壓絕緣裝置、灰斗裝置等。二是水系統，包括加藥系統、補給水系統、污水過濾系統、水循環系統等，其構成要素如下。

2.1 導流裝置

煙氣脫硫吸收塔經過彎頭之后，將煙氣輸送到深度凈化裝置當中，這時煙道當中的氣流分布不夠均衡，使粉塵與液滴的去除效率得到明顯增加，因此在凈化裝置當中需要對封頭處設置導流板，進而對氣流分布進行預優化處理。在經過優化設置以后，在煙氣深度凈化裝置當中，能夠通過多塊直型導流板使煙道實現水平擴張，促進系統當中的煙氣向四周擴散，防止產生漩渦區域，有效緩解了系統當中的阻力值。在裝置內部進行模擬后，氣流在煙氣深度進行凈化與分布，使氣流均勻性σ的數值不超過0.2，這時則滿足了濕式靜電除塵對氣流分布方面的需求[2]。

2.2 陽極裝置

與傳統濕式靜電除塵器相比來看，陽極裝置中采用柔性纖維織物當作柔性集塵極，此類裝置的重量較輕、成本較低、具有較強的抗腐蝕性，并且不需要對其進行連續的沖洗便能夠達到預期目標。將陽性裝置應用到火電廠中，能夠在沖洗水后在電極的表面形成均勻分布的水膜，進而實現在線清灰。在該裝置設計的過程中，陽電極材料中采用柔性纖維織物，具有良好的浸潤性，在實際運行的過程中，能夠在表面形成水膜，粘附到極板的煙塵顆粒當中，使顆粒在水膜重力的作用下下降到集液槽當中，無需另外對其噴水，便能夠實現在線清灰。同時，這種新型的清灰方式還能夠有效抑制液滴中存在的夾帶效應，使其去除效率顯著增強。在該裝置當中，由于出口位置較高，為了對煙氣導流與液滴進行有效的收集，采用長短布設的方式，利用長布將水膜引入到集液槽當中，然后使氣流在煙道的出口處匯集，進而增加集塵面積，使粉塵與液滴的補集效率增加。

2.3 陰極裝置

在本文研究的靜電除塵器當中，在工作原理上與常規除塵器相似，但是將柔性電極凈化系統在煙氣環境下應用時，應加強對腐蝕問題的預防。鉛銻合金芒刺線由于具有較強的耐腐心梗，能夠在濕煙氣的環境中使用，因此在本系統的陰極裝置中，采用此種類型的鉛銻線，保障系統的運行電壓達到合理狀態。在系統的絕緣箱內的吊桿中，采用陶瓷管支撐的方式，將箱內配備的電加熱裝置啟動，使溫度保持在120-140℃范圍內，保障陰極與陽極之間處于干燥且絕緣的狀態，并且能夠防止絕緣子中出現腐蝕問題。

2.4 沖洗系統及防腐措施

在沖洗系統中主要是對陰極線與陽極板進行沖洗，避免二者發生大量粉塵黏度等問題，進而防止結塊現象發生。由于系統對二個裝置具有不同的要求，因此沖洗系統應分開運行，首先對陽極裝置進行沖洗，然后對陰極裝置進行斷電、降壓后進行沖洗。另外，如若系統由于故障問題導致煙氣溫度大幅度提升，則沖洗系統能夠對煙氣進行降溫、冷卻處理，保護裝置的長期安全運行。

由于柔性電極煙氣裝置安裝在脫硫設備當中，并且其工作環境較為潮濕，酸性較強，通常會對碳鋼設備造成腐蝕，進而對裝置的運行安全造成不良影響，因此需要采用一些抗腐蝕措施來保障系統的正常運行。在本文所研究的系統中對防腐措施進行優化，采用耐高溫的玻璃鱗片作為防腐材料，長時間耐溫160℃，瞬間的耐溫高度可達180℃，并且沖刷面也經過優化后，使FRP的耐磨程度得到顯著提升[3]。

3.濕式電除塵系統應用效果及安全優化措施

3.1 應用效果

在煙氣深度凈化裝置中，其工作原理與傳統靜電除塵器具有許多相似之處，均是借助高壓電場的作用，對煙氣進行電離處理后，使氣流中的粉塵由于受到電場影響與氣流實現分離。二者間的區別在于，本文所研究的柔性電極煙氣凈化裝置主要對脫硫后的濕煙氣進行處理，并且采用液膜清灰的方式來實現。與以往傳統方式相比在實施效果上較為明顯。

（1）除塵效率較高，能夠有效去除水霧，采用水膜清灰機理的方式，不會產生二次揚塵等問題，在潮濕的環境下也能夠保障較高的電離效率。通過相關測試結果顯示，煙氣經過柔性電極深度凈化以后，總顆粒的濃度溫度不超過20mg / m3，液滴的含量也不超過20mg / m3，能夠與新標準要求相符合，有效解決“石膏雨”問題。

（2）柔性陽極具有較強的耐腐蝕性，并且液膜的分布較為均勻，能夠憑借液滴的自重實現沖洗和清灰，在常規運行的過程中不存在噴淋用水量。能夠去除大量的重金屬與SO3，使酸霧小顆粒中產生的“大白煙”現象得到有效的緩解與解決，同時還能夠減少Hg等重金屬污染問題。

（3）電暈產生的電流較大，微細粉塵的去除效率較高，并且荷電的效果較為顯著，與以往傳統除塵器相比來看，當粉塵比電阻處于特定范圍內時，粉塵的去除效率較高，當粉塵比電阻大于界定范圍時，則粉塵的去除率將受到影響而降低。而柔性電極凈化裝置則具備充分的飽和濕煙氣，對粉塵比電阻的大小沒有嚴格要求，因此在去除濕煙氣中顆粒物、氣溶膠方面呈現出十分顯著的效果。

（4）在煙氣凈化裝置當中，由于結構較為緊湊，使煙氣能夠垂直進出的面積較少，因此適用于場地面積較小的改造工程當中。

3.2 安全優化措施

由于濕式除塵器中的工作環境較為復雜，長期受到濕煙氣的影響需要對其進行不斷的優化，減少腐蝕現象的發生，這將需要相關人員在系統應用過程中做到防腐工作，防止系統長期遭到腐蝕而危及人身安全。濕式電除塵器在運行維護的過程中，應嚴格按照工作規程中的要求，在實際應用中注意人身與設備的安全，主要的注意事項如下：在運行的過程中，禁止將高壓隔離開關柜打開，應保障柜門緊閉。在運行過程中，禁止將各種門孔封蓋處理，如需將保溫人孔門開啟，則需要得到專業運行人員的批準后才能實施，做到有效的安全措施。濕式電除塵內部工作，需要嚴格執行工作票制度，對電源、電場、設備、煙氣等進行隔離處理，保障除塵器溫度處于40℃以下，工作部分均接地處理，并且具有安全可靠的措施，一旦釋放出有毒氣體或者出現爆炸等情況，不應立即進入到電場當中，而是要選擇安全處躲避，以此來保障人身安全。

4.結束語

綜上所述，近年來隨著人們對環保的關注程度逐漸提升，濕式電除塵器在火電廠煙氣凈化中得到十分廣泛的應用。本文主要對濕式電除塵的陽極裝置、導流系統與沖洗系統進行分析，在市場的逐漸穩定與成熟背景下，濕式靜電除塵器作為對尾端煙氣進行凈化處理的重要技術之一，為我國火電廠的藍天事業做出了重大貢獻。