燃煤電廠濕式電除塵技術及應用分析

張帆

摘要：隨著我國工業(yè)化進程的加快，工業(yè)粉塵的排放量在增加，產生大量的顆粒物，如PM2.5對人類健康和環(huán)境產生致命的影響，而燃煤電廠是微細顆粒物排放的主要場所。濕式電除塵器是結合多數(shù)污染物控制系統(tǒng)終端機設計，其是一類精細化設備，可以將煙氣中的超細顆粒收集，在化工領域得到廣泛應用。

關鍵詞：PM2.5；燃煤電廠；濕式電除塵器

現(xiàn)在，大氣污染非常嚴重，可吸入顆粒物對人們的身體健康產生嚴重危害，也對環(huán)境產生負面影響。濕式電除塵器可以將大氣中的污染物清除，將一些黏性比較大的粉塵顆粒捕捉，有效的處理高溫和高濕環(huán)境下的煙氣。此類除塵方式不會導致二次揚塵的產生，而且出口處粉塵的濃度不高。電除塵器內部的電場氣流速度非常大，灰斗的傾斜度不大，設備的配列非常緊湊，有效的捕捉一些微小的粉塵顆粒。

一、濕式電除塵技術

（一）濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器主要是采用電場的空間進行直流負高壓的傳輸，此時空間內的氣體會產生電離，在煙氣中液滴和微小的顆粒被附著在一起，從而將污染物顆粒捕捉，然后將其放置到自動收塵板中，將粉塵顆粒集中收集。干式靜電除塵器通過對灰塵振動的方式，將其收集起來，濕式電除塵器主要將煙氣中的液滴顆粒捕捉在一起，放置到收塵極表面，從而形成溢流的狀態(tài)，借助合理的沖洗方式，將粉塵及時的收集在灰斗中。這兩種技術存在差異，其煙氣存在差異，干式電除塵器的煙氣濕度非常第，但是溫度很高。濕式電除塵器的煙氣濕度非常大，而且產生很多液滴。

結合技術類型的差異，在濕式電除塵器的陽極板中會設置噴水系統(tǒng)，將水霧直接噴射到電極中。水霧在放電極中發(fā)生霧化反應，電力場發(fā)揮作用，確保水霧和粉塵顆粒粘著在一起，將濕化的顆粒凝結，最后電力場發(fā)揮其驅動效果，將粉塵顆粒收集起來。水霧在收塵極中，其表面會形成一層優(yōu)質的水膜，將收集起來的粉塵沖到灰斗后將粉塵排出。也有的濕式電除塵器不軍備噴水系統(tǒng)，其煙氣中的水分處于飽和狀態(tài)，那么將水霧集中在收塵極中，在水霧的表面還是會形成水膜，將粉塵清除。要確保運行效果，應該定期對沖刷系統(tǒng)進行噴水操作。

（二）濕式電除塵器的結構和材料

1.結構設計

濕式電除塵器按照形式差異，分成板式濕式電除塵器和管式濕式電除塵器。前者的集塵極是板狀，可以產生水膜，而且電暈線非常均勻，在各個極板之間都能分布電暈線，可以對流動的煙氣及時處理。后者的集塵極是呈現(xiàn)管狀分布排列的，但是其在處理煙氣中存在一定局限性，其只能處理垂直方向流動的煙氣。

在除塵的效率不存在很大差異的情況下，而且電極的長度不存在差異，管式電除塵器可以實現(xiàn)更大的煙氣流動速度。在除塵效率不存在很大差異的情況下，管式電除塵器干燥的速度小，因為其干燥面積明顯小于板式電除塵器。

在管式電除塵器設計中，煙氣流不僅僅可以垂直向上，而且還能垂直向下。在設計中，如果設計垂直向上的煙氣流，那么煙氣是從電除塵器的底部開始上升，在設備的底部就應該安裝沖洗噴嘴，從而形成向上噴射的方式，在電場的上方會形成垂直向下的噴射噴嘴。如果將煙氣流設置成垂直向下的方式，那么煙氣是從電除塵器的上方進入，垂直向下流動。沖洗噴嘴一般在除塵器的上部設置，并且垂直朝下噴射，順著煙氣流動的方向噴射。

2.材料選擇

很多濕式電除塵器一般是在氣體溫度飽和得到情況下運作，在混合氣體中，氧氣的濃度非常大。為了提升除塵器的性能和壽命，防止其中的零部件發(fā)生強烈的腐蝕，在材料的選擇中，應該結合實際情況。如果氣體中氧的含量不是很大，應該選擇A36碳鋼作為電除塵器的材料，采用抗菌劑進行液體回路的處理，將細菌及時清除。如果細菌不能及時清理，就會導致其對碳鋼產生嚴重的腐蝕問題，導致零部件頻繁更換，除塵器使用中會產生浪費。

在進行濕式電除塵器的外部和內部構造設計中，應該注意以下幾個問題。

其一，在外部構造設計中，一般是采用碳鋼材料作為原材料，并且材料要具有內襯保護，防止外部結構在外界復雜的環(huán)境下發(fā)生腐蝕，在外部構造的表面可以涂抹一層防腐材料。

為了對采購成本和制造成本進行合理的控制，要對濕式電除塵器的內部結構進行合理設計，其中材料的選擇非常重要。濕式電除塵器設計的成本會存在差異，如果其工作負荷較大，那么成本也比較高，而且不同的環(huán)境對材料的耐腐蝕性要求也不同。所以選擇合適的濕式電除塵器的內部材料應該結合多種因素，為了有效的防止電腐蝕和裂縫腐蝕的產生，在設計中，要對工藝氣體進行分析，并且分析沖洗液中氯化物的含量。

（三）濕式電除塵器得到布置形式

在國外的燃煤電廠中，一般是采用濕式電除塵器，其布置形式不外乎有三種。其一，采用獨立布置的方式，沿著水平方向進行設計。其二，采用獨立布置的方式，采用垂直布置方式。其三，在垂直方向布置，并且形成一體化的設計。前兩種設計方式需要有與之匹配的空間，最后一種布置方式是常見的方式，這種布置方式的成本可以得到控制，而且不會占據(jù)較大的空間。通過一體化的設計，其可靠性可以得到保障，而且不需要使用活動內件，酸液的收集系統(tǒng)也設計的非常簡單，采用清水噴霧系統(tǒng)清洗的方式，可以將使用過的水循環(huán)利用。

二、燃煤電廠濕式電除塵器選型設計

（一）介質特殊性

燃煤電廠的濕式電除塵器一般是采用石灰石石膏法，其煙氣的水飽和，而且煙氣呈酸性，具有很強的腐蝕性，其中含有大量的顆粒物。介質的特征對濕式電除塵器的型號選擇、材料選擇產生很大的影響。

（二）介質的理化特征

在借助濕法脫硫后，煙氣的介質中含有的顆粒物主要有兩部分來源，其一是除塵裝置中還沒有清理干凈的顆粒物，其二是在濕法脫硫后產生的煙塵，其主要成分有氧化鋁，粒徑非常小。

煙氣中的氣體介質主要有鹽酸和硫酸等，其是以膠狀的形態(tài)存在，粒徑非常小，通過為微米，煙氣中還存在大量的水汽。

（三）介質的電氣特征

在固體顆粒物和氣溶膠中會形成大量的水汽，其電氣特征并不明顯，非常容易收集，不會產生反電暈，其會固定在空氣中，導致除塵效果受到干擾。

（四）特定工藝的影響

在收塵板上會收集到大量的潮濕細微顆粒，這些顆粒非常難清除。所以在極板上設計了水膜，采用噴淋沖洗制度，在材料凝結后，其可以起到很好的抗腐蝕效果，提升除塵器的使用年限。噴淋沖洗會產生大量的灰水，會給環(huán)境造成污染，而且一次沖洗會消耗大量的水資源。灰水循環(huán)使用要合理設計，并且急需解決。

三、對典型工藝的適應性研究

其一，不同的材料具有不同的電氣特征。不同材料制作的極板，在潮濕的環(huán)境下接入高壓，對其電氣特性進行分析，發(fā)現(xiàn)其特性存在很大的差異。金屬極板的電氣性能明顯好于非金屬電氣極板，導電玻璃鋼極板的電氣性能隨著材料電阻的變化而發(fā)生變化。

其二，不同材料的抗電蝕性能存在很大的差異。在溫度相同的情況下，在長時間的耐電弧沖擊下，對不同材料的福安特性能進行分析。發(fā)現(xiàn)金屬極板的抗電蝕性能更好，隨著導電性能的提升，抗電蝕性能同時也在提升。

其三，對不同材料的抗結垢性能進行分析。發(fā)現(xiàn)金屬極板不容易結構。導電玻璃鋼極板容易結垢，而且非常難清洗。在對不同材料的抗腐蝕性能進行分析后，發(fā)現(xiàn)不銹鋼的抗腐蝕性能非常好，可以在設備的制造中大量應用。

四、濕式電除塵器在燃煤電廠中的應用

早在1997年，我國開始使用濕式電除塵器，其在各類工業(yè)中如冶金行業(yè)中得到廣泛的應用。在1980年，世界范圍內大量的燃煤電廠開始使用濕式電除塵器，對煙氣進行脫硫處理，其效果非常明顯。在1986年，美國電廠開始大量的使用濕式電除塵器，當時美國電廠一般是采用石油焦作為燃料。截至到2000年，國內外很多家電廠都開始研究和設計各類濕式電除塵器，對其放電模塊進行深入研究，發(fā)現(xiàn)采用6%鋁合金材料的性能非常好。

在2000年，完善了一體化的濕式電除塵器，進行了一體化改造，使電廠都采用垂直方向煙氣的一體化設計。在日本的中部地區(qū)開始廣泛的采用濕式電除塵器，機組的穩(wěn)定性可以得到充分保障，說明濕式電除塵器可以有效的收集空氣中的大量粉塵。現(xiàn)在，美國巴威公司、日本三菱公司等都在大量生產此類裝備。

五、結語

可吸入顆粒物對大氣產生重要的污染，濕式電除塵器可以將大量的可吸入顆粒物收集，防止其對人體健康產生危害，在燃煤電廠中得到了非常廣泛的應用。隨著人們環(huán)保意識的提升，濕式電除塵器的應用前景會越來越廣闊。

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