干货 燃煤电厂超低排放技术路线与协同脱除

烟气温度降低，烟气量下降，排烟温度每降低10℃，烟气量减少2.5%~3%[34]，电除尘器烟气流速降低，增加了烟尘在电场的停留时间，有利于细微颗粒物的捕集，同时比集尘面积(SCA)提高，提高了除尘效率[38]。与常规电除尘器相比，达到同样的除尘效果低低温电除尘器设计可采用较小的比集尘面积。

进入电除尘器的烟气温度降低，烟气中颗粒及气体分子热运动能力减弱，气体击穿电压提高，粉尘趋进速度提高，从而提高除尘效率。根据经验公式计算表明，排烟温度每降低10℃，电场击穿电压上升2.3%[34]。而且，由于烟尘性质发生了很大变化，可有效避免反电晕，击穿电压还会有更大的上升空间[38]。

在低低温电除尘器中，由于烟温的降低，SO3随着气温降低由气态变为液态，与烟气中水蒸汽生成硫酸以蒸汽状态存在，其凝结比例随烟温变化如图4所示[39]。凝结的硫酸蒸汽一方面会黏附在粉尘上，在飞灰表面形成一层水膜，溶解飞灰表层的金属离子，在电场力作用下，溶于膜中的离子快速传递电荷，使得飞灰比电阻降低[31,34]。

同时飞灰表面张力减小，黏附力增大，使得细颗粒团聚为大颗粒，因此SO3对颗粒的影响主要集中在小颗粒范围。如图5所示，SO3存在时，0.1μm以下的小颗粒明显减少1~2个量级，但其对大颗粒影响较弱[40]。

此外，通过改变飞灰的黏附性以及飞灰之间的作用力，提高了粉尘层间的黏附能力，减少二次扬尘，提高了粉尘脱除效率[6]。但当烟温低于200℃时，烟气中的SO3遇到换热面壁温低于酸露点时即凝结为酸溶液，造成对受热面的腐蚀，低温省煤器和烟气换热装置材料选择上需要充分考虑其防腐有效措施[5]。

当灰硫比(ρ(粉尘)/ρ(SO3))>100时，烟气温度低于酸露点温度，形成的硫酸可被飞灰中的碱金属包裹，不会形成低温腐蚀[23,33]。对于高硫、低灰煤种，如硫份>1.2%，此时灰硫比≤50，硫酸雾可能未被完全吸附，则应考虑设备存在低温腐蚀的风险[41]。

综上而言，低低温电除尘技术如果从10mg/m3的排放水平进一步较稳定地降低到5mg/m3乃至更低，基于多场作用增强穿透窗口内细颗粒的团聚是今后技术突破的重要关键之一。

例如，结合不同电源方式和荷电机制强化不同迁移率特性(或趋进速度)的颗粒之间团聚，强化电除尘器前端的化学团聚、湍流团聚及其耦合机制，以及进一步强化SO3和PM2.5团聚与协同脱除等。

2.2以湿式电除尘器为核心的技术路线

路线2以湿式电除尘器为核心，采用干湿配合的方式，技术路线图如图6所示，低氮燃烧器→烟气脱硝装置(SCR)→干式电除尘器→石灰石–石膏湿法烟气脱硫装置(WFGD)→相变换热器→湿式电除尘器→烟囱。

湿式静电除尘器通过集尘极上形成连续的水膜高效清灰，不受粉尘比电阻影响，烟气在饱和或高湿度条件下，粉尘表面吸附大量的水分子，不会产生反电晕及二次扬尘问题[33,42]。由于上述特性，捕集微细颗粒物可以达到很高的捕集效率，有效地脱除烟气中的微细粉尘和解决脱硫后的“石膏雨”现象[15,31]。

同时SO3在低温条件下(50℃)与水蒸气结合形成粒径1~20μm的硫酸雾滴，硫酸雾滴在烟气中均布形成气溶胶状态，很难在脱硫吸收塔内被喷淋液滴(1500μm)所捕集，脱硫塔的SO3脱除效率仅有30%左右，硫酸雾滴在湿式静电除尘器内荷电后，可运动至沉淀极被捕集。NH3、HCl、汞同样由于颗粒粒径小在烟气中均布以气溶胶状态存在，基于同样原理也可在湿式电除尘器中被捕集[4,6,35,43]。

现有电站锅炉所采用的湿式静电除尘器按照电极形式可分为以下3种。

导电玻璃钢湿式电除尘器通常采用特殊导电玻璃钢作阳极板，机械强度高，刚性好，不易变形，有利于极间距的保持，电场稳定性较好，运行电压较高。借助烟气携带的雾滴形成清洗水膜，运行中采用间断冲洗方式，不需要连续喷淋，耗水量少[44]。

收尘板结构形式为管式，有圆形、方形、正多边形等，以多边形居多，因为极板为管式结构，故多为立式布置，烟气上下进出。导电玻璃钢具有良好的导电性、强度高、密度小、耐腐蚀性强，系统简单，运行费用低，收尘极使用寿命大于15年等优点[11]。

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