濕式靜電除塵器在電廠污染物治理上的研究與應用
[摘 要]隨著國家對電廠大氣污染物排放的嚴格要求，現(xiàn)有脫硫、除塵設施已無法滿足山東省現(xiàn)行標準，《山東省火電廠大氣污染物排放標準》要求2013年9月1日起，在用循環(huán)流化床鍋爐煙塵排放限值為30mg/m3，二氧化硫排放限值為200mg/m3，氮氧化物排放限值為200mg/m3，2017年1月1日執(zhí)行標準為煙塵排放限值為20mg/m3，二氧化硫排放限值為100mg/m3，氮氧化物排放限值為200mg/m3，2017年政府環(huán)保部門下發(fā)超低排放標準，如不能實現(xiàn)達標排放，將面臨關停危險，對集團公司經濟將造成不利影響，因此需要對環(huán)保設備技術進行研究和應用。濕式靜電除塵器的研究是本次研究的重點技術。
[關鍵詞]大氣污染物 煙塵 石膏雨 濕式靜電除塵器
從目前國內燃煤鍋爐除塵方式看，一般采用靜電除塵、靜電除塵+袋式除塵、袋式除塵。目前已投產的燃煤電廠95%均采用電除塵器，但是為達到更低的煙塵排放值，電除塵器必然會向更多的電場數(shù)、更大的比集塵面積的方向發(fā)展，使設備投資和運行費用大幅提高。同時常規(guī)電除塵器還存在除塵效率受粉塵的比電阻影響較大，其他污染物除去效果不明顯等弱點。新標準的實施，對高效靜電除塵器提出了巨大的挑戰(zhàn)，集團公司迫切需要對國內外的除塵新技術、新工藝（電袋、袋式、移動電極、濕式電除塵等）進行全面論證研究。為了應對日益嚴重石膏雨和SO3酸霧的威脅，尤其需要掌握濕式電除塵的除塵新技術，為集團公司對現(xiàn)有電廠的除塵改造或新機組的建設推廣應用做好技術準備和論證工作。
根據集團公司燃煤灰分含量高、油頁巖含油率高的特點，結合多年來靜電除塵器運行使用過程中的特點，認為電袋式除塵器雖然除塵效率較高，但對煙溫和煙氣成分敏感性、氣流分布及風速等有嚴格要求，正常使用時往往1-2年濾袋就會損壞需要更換，每個濾袋更換需要費用在10萬元左右，成本較高。另外由于集團公司受當?shù)孛禾飳佑绊懀济河晚搸r含油率高、灰分含量高，高濃度煙氣顆粒易粘附濾袋，造成濾袋積塵嚴重且不易清除，使濾袋使用壽命更低，可靠性差。因此從維護費用和使用穩(wěn)定性上考慮，不宜采用電袋除塵器。
濕式靜電除塵器最早在1907年開始應用于硫酸和冶金工業(yè)生產中，在1986年后國外燃煤電廠也開始采用濕式靜電除塵器，除去煙氣中微細粉塵和酸霧等污染物，取得了良好的效果。濕式靜電除塵器在浙能臺州第二發(fā)電廠、壽光電廠等有使用過，但對于濕式靜電除塵器在龍礦集團現(xiàn)有鍋爐的應用上是否可行，需要開展技術經濟研究，全面了解和掌握濕式靜電除塵器的設計、安裝和運行實際情況，為此項新技術在集團公司內新建電廠項目應用做好技術準備和論證工作。
濕式靜電除塵器的主要工作原理：將水霧噴向放電極和電暈區(qū)，水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅動下到達集塵極而被捕集。水在集塵極上形成連續(xù)的水膜，將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。原理圖如下
靜電除塵器的除塵過程可分為四個階段：氣體的電離；粉塵獲得離子而荷電；荷電粉塵向電極移動；將電極上的粉塵清除。
只是濕式靜電除塵脫除的對象是粉塵和霧滴，但是由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別，其工作原理也有所差異。從原理上來講，首先由于水滴的存在對電極放電產生了影響，要形成發(fā)射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢壘成為發(fā)射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后，將原來的“金屬一空氣”界面分割成“金屬一水”界面和“水一空氣”界面，后兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多。這樣，金屬表面帶水后，將原來的高勢壘分解為兩種低勢壘，大大削弱表面勢壘對自由電子的阻礙作用，使電子易于發(fā)射。另外，水中的多種雜質離子在電場作用下也易越過表面勢壘而成為發(fā)射離子，這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發(fā)生電暈放電。其次由于水滴的存在，水的電阻相對較小，水滴與粉塵結合后，使得高比電的粉塵比電阻下降，因此濕式靜電除塵的工作狀態(tài)會更加穩(wěn)定；另外由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，所以不會產生二次揚塵。
從濕式靜電除塵器使用原理看，對于燃用熱值低、灰分含量高、含油量高的鍋爐較為適用。
陽極采用先進的導體玻璃鋼材質、導電性能好、易沖洗，實現(xiàn)在線沖洗。絕緣箱內吊桿采用石英管支撐，通過向絕緣線內通入熱風使陰極裝置時刻與陽極及塔體包成干燥絕緣狀態(tài)。
一是濕式靜電除塵器更有效地除去煙氣中的小于40um的粉塵微粒、SO3的微液滴，可以很好地消除脫硫系統(tǒng)所攜帶的石膏雨，滿足國家新的污染物排放標準。二是濕式靜電除塵器在75t/h和140t/h等小型低劣質煤鍋爐上尚無使用經驗。
設計方利用自己在除塵方面的技術、專利等知識對龍礦集團循環(huán)流化床鍋爐煙氣中的粉塵顆粒進行收集；將濕式除塵器建于脫硫塔上部，既可以除去煙氣中的粉塵顆粒，同時又可很好地消除脫硫系統(tǒng)所攜帶的石膏雨。掌握濕式電除塵的除塵新技術，為集團公司對現(xiàn)有電廠的除塵改造或新機組的建設推廣應用做好技術準備和論證工作。
集團公司首先在75t/h循環(huán)流化床鍋爐安裝濕電裝置，從使用情況看，當煙塵入口濃度在50mg/Nm3時，在全檔投入運行的情況下，出口煙塵濃度達到5mg/Nm3，達到預期效果，且不存在石膏雨現(xiàn)象。陸續(xù)在140t/h循環(huán)流化床鍋爐進行安裝使用，使用效果較好，操作比較方便靈敏，值得推廣和應用。
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