火電廠濕式電除塵器的優化與改進

袁 亮甘 霖

（1國家電投集團遠達環保工程有限公司重慶科技分公司 重慶 401122 2國家電投集團遠達環保工程有限公司 重慶 401122）

1 引言

2014年9月，國家發展改革委、環境保護部、國家能源局聯合印發了《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》，要求新建和現役燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到或接近燃氣輪機組排放限值，其中，煙塵排放濃度不高于10mg/Nm3[1]，很多火電廠已經將煙塵排放濃度提高到不高于5mg/Nm3。2015年12月，環保部、發改委、能源局再次聯合印發了《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》，要求東部、中部和西部地區分別在2017年、2018年和2020年前基本完成超低排放改造[2]。在發改委、環保部、能源局于2015年12月2日聯合印發的關于實行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關問題的通知（發改價格[2015]2835號）中明確規定，對驗收合格并符合超低排放要求的燃煤發電企業給予適當的上網電價支持[3]。其中，2016年1月1日以前、以后并網運行的實現超低排放的機組，對其統購上網電量加價1分/kW·h、0.5分/kW·h（含稅），且加價電量與實現超低排放的時間比率掛鉤[3]。由此出現了濕式電除塵器技術、脫硫除塵一體化技術等針對超低排放煙塵處理的技術得到了大量運用。

濕式電除塵器除塵技術原理與干式靜電除塵器基本相同：收塵極帶正電，放電極帶負電，產生不均勻高壓電場。經過脫硫吸收塔或則凈煙道的煙氣經氣流分布進入WESP，其放電極在直流高壓作用下，將其周圍氣體電離，粉塵在電場中荷電并在電場力的作用下向收塵極運動，移動到收塵極表面放電被捕集，經間歇沖洗水收集后綜合利用或則處理；凈化后的煙氣從濕式電除塵器出口排出。主要優點為：適應煙氣特性范圍廣，不受粉塵比電阻限制；借助水力清灰，不會產生二次揚塵。此外，WESP還能有效減少石膏雨等二次污染，有效脫除PM10、PM2.5和SO3酸霧等，大幅度減少對煙囪的腐蝕等。

濕式電除塵器結構一般有管式和板式兩種，其中管式濕式電除塵器應用最為廣泛，但隨著其應用的不斷擴大，其在實際運行中逐漸暴露了一些問題，相關問題已影響到電廠的安全穩定運行，本文通過對其關鍵結構的分析，提出了相關改進措施。

2 濕式電除塵器的優化與改進

2.1 WESP布置的優化

WESP通常采用垂直煙氣流向，這時WESP可垂直煙氣流獨立布置也可與其他設備組合布置。獨立布置由于占地大，阻力大，需要單獨設置沖洗水收集系統，系統復雜，故WESP與其他設備，如吸收塔組合布置的方式節約占地空間，阻力最小，無需單獨設置沖洗水收集系統，系統簡單，對于改造項目尤其適用。若WESP在吸收塔頂上一起布置，應優先考慮WESP的支撐要與吸收塔統一進行考慮，盡量少采用單獨設置支架來支撐WESP，如在某300MW以上機組上，WESP項目可采用不新增獨立的梁柱，直接加固原吸收塔鋼結構，提高殼體鋼結構穩定能力以承受新增WESP荷載；最終吸收塔僅需增加部份縱橫向加勁肋即可滿足靜電濕式電除塵器傳來荷載，基礎無需加固，從而節約了大量的成本工程造價和施工工期，WESP的結構穩定性及可靠性得到進一步提升。

2.2 WESP流場的相關優化

設計初期，各個廠家流場模擬都不規范，沒有相應的行業標準，因此WESP實際運行中流場也出現了很多問題，后來根據國家能源局發布的2016年07月01日實施的DL/T 1589－2016《濕式電除塵技術規范》要求：濕式電除塵裝置應設煙氣均流裝置，用均方根差評定除塵裝置入口斷面氣流分布均勻性，均方根差宜不大于0.15[4]。要求所有WESP項目必須做流場模擬，一般WESP項目入口應設煙氣均流裝置，出口根據流場需要設置煙氣均流裝置或導流板，通過對濕式電除塵器內部流場進行數值模擬仿真計算，提出了在氣流分布板迎風面添加導流板和改變氣流分布板開孔率綜合運用的優化方案[5]；流場數值模擬中采用了實體多孔板模型,并在網格劃分上做了局部加密的處理,克服了多孔介質模型計算的不足,提高了計算精度[6]。另建議煙氣均流裝置采用不低于3mm厚316L及以上材質，耐腐蝕且可靠性好。均流裝置必須設置有加固肋，按照不低于4KN/m2平臺荷載考慮，方便檢修人員進行工作。

圖1 濕式電除塵優化前后的入口速度分布

2.3 噴淋及排污系統的優化

根據工程經驗及實際項目運行經驗，在陽極管的上部和下部均應設置噴淋系統保證陽極管表面干凈不會被塵阻擋影響除塵效果，但是實際運行有的項目沖洗效果不好，而且單個電場沖洗的時候相鄰電場受影響比較大，無法保證WESP陽極管長周期穩定運行。因此噴淋系統須能保證所有陽極管及陰極線能無死角全覆蓋，建議覆蓋率不低于130%，同時必須要考慮電源分區的影響，某分區進行沖洗時不能對干擾其他分區帶電工作。陽極管上部噴淋系統應考慮陰極大梁的影響，且沖洗時間較長；陽極管下部噴淋系統能保證沖洗，沖洗時間可較短。噴淋系統在濕電內部的管道，噴嘴及支架建議采用316L及以上材質，WESP內部和外部連接的閥門應采用濕煙氣的腐蝕，采用碳鋼襯膠或其他耐腐蝕閥門。排污水在不影響脫硫系統水平衡的條件下，建議優先排入濕法脫硫系統。

2.4 加熱裝置的優化建議

現有WESP采用較多采用熱風加熱對所有絕緣箱進行保護絕緣，現在加熱器運行情況也十分不理想，由于管道過長很難保證所有頂部絕緣箱和下部絕緣箱都能保持有熱風吹掃，從而保證絕緣溫度，由此帶來安全隱患。根據規定，采用熱風加熱時，絕緣子內溫度不宜低于65℃。僅采用電加熱時，絕緣子壁溫不宜低于110℃。建議頂部絕緣箱僅采用電加熱即可，但是需要考慮足夠的備用措施，如兩用一備共三組電加熱器等；下部絕緣箱僅采用熱風加熱和電加熱雙保險措施，優先使用熱風加熱，電加熱作為備用措施。如果上下部均使用熱風加熱時，建議上部和下部熱風單獨設置含有風機及加熱器的加熱系統，另外尤其注意當熱風系統有向下布置的U型管時，必須要設置排水管道，防止管道積水。

2.5 陰陽極系統優化建議

現有陰極系統有剛性電極和柔性電極兩種，柔性電極受氣流影響比較大，運行電流不穩定，建議采用剛性電極，運行過程中更加可靠和穩定，陰極線采用螺栓連接時，安裝完成后將固定螺栓給點焊在陰極框架上，可以有效避免在運行過程中陰極系統的晃動引起的螺栓松動，從而造成陰極線螺栓脫落。現有陽極系統大部分項目均采用導電玻璃鋼，需要對導電玻璃鋼的導電碳纖維的布置及質量、電阻率等進行嚴格把控，接地系統宜采用2205及以上材質，防止電化學腐蝕；陽極管在檢修過程重點檢查有無灼燒痕跡，如果有灼燒過熱痕跡，證明運行中此處有放電過熱現象，需要排除安全隱患。

2.6 優化運行建議

根據現有設備的運行和試運經驗，建議運行前的準備工作應至少包括以下內容：

（1）空載試車前要對濕式電除塵器內部進行全面檢查，清除放電極與集塵極間的雜物，電場內、上(下)框架、氣流均布板及沖洗水管等嚴禁殘留任何雜物。

（2）用無水酒精清潔絕緣子并擦拭干凈，發現絕緣子損傷應立即更換。

（3）接地裝置及其它安全設施必須安全可靠。

（4）確認沖洗水系統中各設備、管路及電氣接線等符合要求。

（5）通電試運行電加熱裝置、熱風吹掃系統和沖洗水系統，確保各系統完善及工作正常。

（6）運行前應關閉并鎖緊所有的人孔門。

此外，在空載試運行時，應首先進行熱風吹掃系統的運行正常，保溫箱加熱系統的正常運行，然后沖洗水系統的正常運行（同時能達到能將陽極系統潤濕的目的），隨后進行冷態空載升壓試驗（要注意控制空升二次電壓，每個電場時間建議控制在1分鐘以下，切忌不可盲目升壓），最后空載升壓試驗結束后再次開啟噴淋系統沖洗一次。

2.7 其他建議

針對現在防腐采用玻璃鱗片樹脂易燃的問題[7]，建議防腐材料可以采用合金貼襯或耐腐蝕的阻燃型結構膠；現有脫硫吸收塔除霧器采用PP材質極易燃燒，建議可以開發阻燃材料組成的除霧器，除霧器的沖洗水及其支架可采用316L材質；另外濕式除塵器和煙囪之間的凈煙道可設置煙氣擋板門，有效隔絕空氣，可有效防止或減少事故發生。

結語

本文在總結濕式電除塵塵器設計和運行經驗的基礎上，分別對其布置方式、流場特性、噴淋及排污系統、加熱裝置、陰陽極系統進行了總結分析，相關措施可有效減小現有濕式電除塵的建設和運行問題，保障電廠整體的安全運行。

濕式電除塵器在滿足火電廠超低排放標準要求中發揮了很大的作用，但是與脫硫除塵一體化技術相比存在能耗及投資運行費用較高的問題，因此，濕式電除塵器仍有較大改進優化空間。

濕式電除塵器作為一種對火電廠大氣污染物超低排放是一種可靠的技術路線，在未來日益嚴格的環保標準下，可以重點攻關以下方向：

（1）火電廠煙塵滿足更低的排放標準低于3mg/Nm3甚至1mg/Nm3的要求。

（2）脫除SO3、汞等重金屬顆粒都能有效的脫除，可作為以后新的環保要求的時候的選擇方案之一。參考文獻

[1]國家發展改革委數據庫.煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）（發改能源[2014]2093號）[EB/OL].

[2]國家環保部數據庫.關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知（環發[2015]164號）[EB/OL].

[3]國家發展改革委數據庫.關于實行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關問題的通知(發改價格[2015]2835號)[EB/OL].

[4]國家能源局DL/T 1589－2016濕式電除塵技術規范.

[5]高朋，黨曉慶等.管式濕式電除塵器氣流分布的組織與優化[J].環境工程學報，2017,07：4223-4228.

[6]展茂源王猛等.濕式靜電除塵器在燃煤電廠超低排放工程中的應用[J].電力科技與環保，2017（2）：30-33.

[7]魯果,曹寧,張瑜.淺析濕式電除塵器起火原因及防治措施[J].第十七屆中國電除塵學術會議論文集,2017年.