火力發(fā)電廠濕式除塵器應(yīng)用中若干問(wèn)題的思考

李東

摘 要：我國(guó)是能源大國(guó)，每年消耗的電力能源中，大多數(shù)都是通過(guò)火力發(fā)電廠產(chǎn)生的，由于火力發(fā)電廠需要燃燒煤炭等礦石能源，因此會(huì)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，而目前我國(guó)對(duì)于環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，火力發(fā)電廠的排放指標(biāo)也日益嚴(yán)格，濕式除塵器已經(jīng)在火電行業(yè)中比較普遍了。本文主要從我國(guó)現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，通過(guò)分析不同種類的濕式除塵器在火力發(fā)電廠的適用性，并且對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討，為火力發(fā)電中的煙氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；濕式除塵器；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM611 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

我國(guó)能源消耗巨大，其中電力能源是最主要的能源之一，目前我國(guó)絕大部分的電力能源都是由火力發(fā)電獲得，而我國(guó)火力發(fā)電主要用煤炭作為燃料，我國(guó)的煤炭資源較為豐富，但是煤炭燃燒容易形成大量的污染物質(zhì)，包括粉塵、硫化物等。2014年9月，我國(guó)對(duì)于火力發(fā)電行業(yè)做出一系列規(guī)范，日前對(duì)于大氣中的污染物的排放，我國(guó)出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)章制度，其中《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014年-2020年）》中指出：高效的除塵設(shè)施應(yīng)該在新建的電力發(fā)電廠應(yīng)用，以達(dá)到除塵的標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)的火力發(fā)電廠對(duì)于除塵的效率還存在一定的困難，傳統(tǒng)的除塵設(shè)備對(duì)于顆粒直徑小于2.5 μm的粉塵脫除率很低，而想要達(dá)到“超清潔排放”的要求粉塵濃度不高于5 mg/Nm?（6%含氧量）。傳統(tǒng)的除塵設(shè)備對(duì)于煙氣中的粉塵去除情況還是比較差的，例如石灰石-濕法脫硫的機(jī)組中被煙氣攜帶出來(lái)的霧滴大于5 mg/Nm?。目前為了除塵，比較常見(jiàn)的做法就是增設(shè)一臺(tái)濕式除塵器在煙囪入口以保障能夠超潔凈排放。濕式除塵器的效果比，傳統(tǒng)的方法還是比較明顯的，已經(jīng)減少大量粉塵的排放，但是其還有一些缺陷，包括占地面積大、廢水排放等問(wèn)題。本文主要結(jié)合不同的濕式除塵的技術(shù)路線，對(duì)其在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討，為后續(xù)濕式除塵的研究改進(jìn)提供參考。

1 濕式除塵原理

濕式除塵的工作原理主要是帶電水霧吸附粉塵，首先在放置電極和電暈區(qū)域噴射水霧，這樣水霧就能帶電，然后粉塵、氣溶膠等顆粒就會(huì)被水霧攔截，由于水霧帶著電荷，因此在電場(chǎng)的作用下能夠收集到集塵極。濕除噴淋系統(tǒng)將集塵極上的粉塵粒，通過(guò)沖洗水沖刷到灰斗中，如圖1所示。

2 濕式除塵器的極板類型探討

目前在我國(guó)比較常見(jiàn)的濕式除塵器的類型主要有以下幾類，如間斷沖洗管式（簡(jiǎn)稱管式）如圖2中的管式極板，有連續(xù)沖洗板式（簡(jiǎn)稱板式）如圖2所示中的板式極板，還有采用柔性電極。

金屬、導(dǎo)電玻璃鋼和織物纖維這3種是比較常見(jiàn)的應(yīng)用到濕式電除塵器中陽(yáng)極板的材質(zhì)，由于其各有特點(diǎn)，因此在不同的環(huán)境或不同的極板中運(yùn)用不同的陽(yáng)極材料。其中平行懸掛不銹鋼板是金屬極板一般采用的形式，因?yàn)殛?yáng)極板是金屬，因此其抗腐蝕性比較差，通常會(huì)搭配噴淋系統(tǒng)，利用噴射的水在極板上形成一層水膜以及時(shí)清除表面的粉塵和防腐，因此除塵設(shè)備的用水量比較大，此外由于排出的水主要是酸性，通過(guò)水引入堿系統(tǒng)來(lái)中和，這樣水系統(tǒng)就比較復(fù)雜，不過(guò)其壽命通常在15年左右。陰極線一般懸掛在兩個(gè)極板之間，芒刺線的材質(zhì)是采用合金鋼的，因?yàn)槠渚哂心透g性，電流密度高等優(yōu)點(diǎn)。

導(dǎo)電玻璃鋼極板一般用于布置蜂窩狀結(jié)構(gòu)，由圖2可以看到，蜂窩就像蜜蜂的巢一樣，形狀為正六邊形，煙氣可以從內(nèi)部垂直通過(guò)，而在蜂窩的正中間有一根線，那就是以合金鋼作為材料的陰極線。以玻璃鋼加碳纖維作為陽(yáng)極材料具有很好的導(dǎo)電性，耐腐蝕性，但是由于除塵過(guò)程中依舊會(huì)有酸物質(zhì)，因此還是需要在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，用噴淋來(lái)除去。相比來(lái)說(shuō)其性能居中，使用壽命一般在12年左右。

柔性極板也是蜂窩狀的，主要差別在材質(zhì)上，其運(yùn)用的是剛性較弱的纖維織物，不過(guò)需要架設(shè)張緊裝置以增加其剛性，防止極板在使用過(guò)程中產(chǎn)生晃動(dòng)影響其穩(wěn)定性。相對(duì)于金屬極板需要復(fù)雜的水系統(tǒng)，織物纖維由于本身親水性較好，因此能夠長(zhǎng)時(shí)間保留水分，能夠大大減少水分的消耗，但是這既是優(yōu)點(diǎn)，也存在問(wèn)題，由于沖洗的間隔時(shí)間比較長(zhǎng)，所以在沒(méi)有沖洗的后期，粉塵的積累就比較多了，會(huì)對(duì)設(shè)備的除塵效果產(chǎn)生較大的影響，使其除塵效率大大降低。由于纖維織物耐用性較差，因此更換的比較頻繁，一般壽命在6年以內(nèi)。

剛式極板是我國(guó)的火力發(fā)電廠用得比較多的濕式除塵器，通過(guò)表1對(duì)比結(jié)果可以看出，每種結(jié)構(gòu)均有其優(yōu)勢(shì)和缺陷。

3 濕式除塵的排水系統(tǒng)

由于火力發(fā)電廠一般用煤炭作為燃料，因此脫硫是一項(xiàng)比較重要的工序，其中包括廢氣、廢水、廢物中脫硫，一般火力發(fā)電廠的脫硫方式都是集中脫硫，而濕式除塵器采用噴淋沖洗的方式，其廢水中也會(huì)含有硫及化合物，排放到原有的脫硫系統(tǒng)中，就會(huì)增加其工作量，使原有的脫硫系統(tǒng)失衡。在線路上換熱器一般設(shè)置在上游，將煙氣冷卻，使得煙氣進(jìn)入脫硫塔后能夠被脫硫塔噴淋下來(lái)的水吸收，減少水的蒸發(fā)量，從而減少脫硫中水的使用，因此如果除塵的用水量過(guò)于巨大，就會(huì)使得脫硫系統(tǒng)無(wú)法消納其產(chǎn)生的廢水，主要對(duì)于用水較多的剛式極板具有較大影響，而柔式和導(dǎo)電玻璃鋼極板相對(duì)較小，因此對(duì)于剛式極板的污水處理要考慮周全，不然使得脫硫系統(tǒng)水平衡破壞。

對(duì)于污水的情況，主要通過(guò)對(duì)于噴淋方式的改進(jìn)來(lái)優(yōu)化，目前常見(jiàn)的有以下幾類：首先是直排式，這種方式比較粗狂，就是將工業(yè)用水直接用于濕除的噴淋，然后污水進(jìn)入廢水箱，再進(jìn)入脫硫系統(tǒng)處理。這種方式?jīng)_洗水質(zhì)好，效果佳；但是用水量就比較大。為此可以采用間隙噴淋，以減少耗水量。其次是自循環(huán)-較差間隙沖洗，此方法就是將噴淋的污水收集后進(jìn)入過(guò)濾水箱，將其中的雜質(zhì)排出濕除系統(tǒng)，過(guò)濾后進(jìn)入循環(huán)水箱，再次用于噴淋。雖然這種方法能夠?qū)⑺h(huán)使用，使最后的用水量降到最低，但是在除塵效果有待商榷，循環(huán)水的水質(zhì)比較差，對(duì)于設(shè)備的影響較大，減少設(shè)備的使用壽命，也影響除塵效果。最后是自循環(huán)-連續(xù)噴淋，濕除系統(tǒng)的廢水進(jìn)入過(guò)濾水箱后，首先將一些濃度比較高、污染物較多的污水排除，然后另一部分較為清潔的水回到噴淋系統(tǒng)，用于前幾級(jí)電場(chǎng)的噴淋，最后用水質(zhì)較好的工業(yè)水，這樣既能夠保障除塵效果，還能夠節(jié)約整體水耗，這也是目前工程中采取較多的方案。

4 濕式的布置方式

一般來(lái)說(shuō)濕除系統(tǒng)的布置有兩種方式，分別是臥式和立式。其各有各的使用特點(diǎn)和適用的結(jié)構(gòu)，首先當(dāng)煙氣是水平流向并且使板式結(jié)構(gòu)就可以采用臥式；而煙氣垂直的管式就可以使用立式。此外立式還能根據(jù)其在脫硫塔的位置上分為脫硫塔上布置和外布置，其中的外布置還能分為順流式和逆流式。在我國(guó)大部分濕除系統(tǒng)都是引進(jìn)外國(guó)，一般日本采用臥式布置，美國(guó)采用立式布置，如圖3所示。

結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)的火力發(fā)電行業(yè)對(duì)于濕式除塵器的選用都比較謹(jǐn)慎，不再像幾十年前一樣，采用粗獷、不顧環(huán)保要求的系統(tǒng)，一般采用在滿足排放前提下，立足原有的系統(tǒng)進(jìn)行充分優(yōu)化，將其潛力盡力挖掘，從而能夠提高去除粉塵的效率，降低污染的排放。結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)除濕技術(shù)路線的選擇更加合理，使得火力發(fā)電行業(yè)能夠在超潔凈排放上有更高的成就。

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