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湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析

北极星环保网来源:百度文库2017/2/27 14:27:26我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:除尘器 湿式电除尘 燃煤电厂

北极星环保网讯:本文分析了湿式电除尘器的去除机理,介绍了湿式电除尘器在燃煤电厂锅炉烟气处理中(湿法脱硫后)的应用情况,并对湿式电除尘器的技术经济性进行分析。通过分析认为大型燃煤电厂脱硫系统后安装湿式电除尘器在技术上是可行的,能更加有效地除去烟气中的粉尘微粒、SO3气溶胶,很好地消除脱硫系统所携带的石膏雨问题,但会增加初始投资和运行费用。随着我国经济的持续快速发展,各种大气污染物的排放急剧增加。近年来关于雾霾天气和PM2.5对人体健康危害的报道时常见诸报端,引发了公众的高度关注。燃煤电站作为我国大气污染的主要来源之一,也是国家环境治理的重点。

我国以煤为主的能源结构在相当长的时期内不会改变,当燃煤电厂中煤中灰份大、比电阻高或锅炉排烟温度较高时,粉尘排放水平往往会达不到新标准的要求,而且现已投运机组脱硫后吸收塔后烟气中携带石膏液滴较大,若后续没有控制的措施,在不设GGH时容易出现“石膏雨”现象。

当电厂中安装有SCR装置时,由于SCR中催化剂的氧化效应,SO2转化成SO3的转换比增加。在烟气脱硫系统中可以有效地去除SO2,但是由SO2转换成的SO3是以气溶胶形式存在的,在烟气脱硫系统中难以清除。

当它从烟囱中排出时,飘浮于天空中,形成淡蓝色的烟羽,成为可见的污染。从烟囱浊度及PM2.5排放的角度来说,SO3酸雾排放也是存在的一个问题。同时无论电厂是否安装GGH,由于大量SO3的存在,进入烟囱的湿烟气均处于酸露点以下,其冷凝也加剧了烟囱腐蚀。

为了解决这些问题,根据国外的实际应用情况结合国内燃煤电厂烟气节尾气实际处理系统,在湿法烟气脱硫装置的下游安装湿式电除尘器(以下简称WESP),可作为高效除尘的终端精处理设备,它具有控制复合污染物的强大功能,对PM2.5微细粉尘、黏性的或高比电阻粉尘及烟气中酸雾、气溶胶、汞、重金属、二恶英等的收集都是理想的。

1、湿式电除尘器的去除机理

1.1、湿式电除尘器的工作原理

湿式电除尘器的工作原理是:金属放电线在直流高电压的作用下,将其周围气体电离,使粉尘或雾滴粒子表面荷电,荷电粒子在电场力的作用下向收尘极运动,并沉积在收尘极上,水流从集尘板顶端流下,在集尘板上形成一层均匀稳定的水膜,将板上捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。原理图如下。

湿式电除尘

图1WESP工作原理示意图

因此,WESP运行的三个阶段与干式ESP相同:荷电、收集和清灰。只是湿式静电除尘脱除的对象有粉尘和雾滴,但是由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别,其工作原理也有所差异。从原理上来讲,首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响,要形成发射离子,金属电极中的自由电子必须获得足够的能量,才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。

水覆盖金属表面后,将原来的“金属—空气”界面分割成“金属—水”界面和“水—空气”界面,后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样,金属表面带水后,将原来的高势垒分解为两种低势垒,大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用,使电子易于发射。另外,水中的多种杂质离子在电场作用下,也易越过表面势垒而成为发射离子。

这些都改变了电极放电效果,使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在,水的电阻相对较小,水滴与粉尘结合后,使得高比电阻的粉尘比电阻下降,因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定;另外由于湿式静电除尘器采用水流冲洗,没有振打装置,所以不会产生二次扬尘。

1.2、湿式静电除尘器对PM2.5和SO3的去除机理

在电除尘器中对粉尘颗粒有两种类型的荷电过程,对于直径大于1μm的颗粒来说电场荷电是主要作用,颗粒碰撞沿电力线运动的负离子而带电,这时电压的强弱是影响这个过程的最主要因素。

对直径小于0.5μm的颗粒来说扩散荷电是主要作用,亚微米粒子在随机运动时与负离子碰撞而带电,注入的电流密度是影响扩散放电最重要的因素。湿式静电除尘中,因放电极被水浸润后,电子较易溢出,同时水雾被放电极尖端的强大电火花进一步击碎细化,使电场中存在大量带电雾滴,大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率,而带电粒子在电场中运动的速度是布朗运行的数十倍,这样就大幅度提高了亚微米粒子向集尘极运行的速度,可以在较高的烟气流速下,捕获更多的微粒。

国外的研究表明,在高于露点温度以上时,烟气中的SO3在205℃(400F)以下时,主要以H2SO4的微液滴形式存在。

其平均颗粒的直径在0.4μm以下,属于亚微米颗粒范畴。这也是干式静电除尘器和FGD对SO3去除率较低的主要原因。湿式静电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率,可对SO3的微液滴起相同作用。因此,湿式静电除尘能够高效地去除亚微米粒子、雾滴,小至0.01μm的微尘,除尘效率根据运行的电场数不同甚至可达到99.9%以上。

延伸阅读:

一线经验之#5湿式电除尘高压二次电流降低的原因初步分析

湿式电除尘技术在燃煤电厂烟气深度净化处理中的应用

专用于湿式电除尘器的恒流高压直流电源

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