湿式除尘器在通辽热电有限责任公司烟气净化中的应用

摘 要：为满足最新国家环保标准，通辽热电有限责任公司安装了湿式电除尘器，本文从通辽热电有限责任公司4台130t/h锅炉湿式电除尘器的应用出发，介绍了湿式电除尘器的工作原理、技术特点以及环境效益。湿式电除尘器投运以来，各项指标良好，稳定运行，结果表明湿式电除尘器在控制PM2.5颗粒物上有很大优势，同时，我国北方火电机组进行湿法脱硫改造，绝大多数都存在石膏雨现象，会对附近居民生活产生较大的影响，严重的地方已造成市民上访事件。湿式电除尘技术在有效控制粉尘排放的同时，可有效缓解石膏雨问题，保证机组长期稳定运行。

1 引言

燃煤电厂是我国大气污染的主要来源之一，也是国家环境治理的重点。随着国家经济的快速发展，电力需求旺盛，燃煤电厂的装机容量也快速增长，由此带来的是更为严重的环境污染，我国2011年发布的《火电厂大气污染物排放标准》中，要求自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉粉尘排放浓度≤30mg/Nm3，重点地区≤20mg/Nm3。同时，长三角、珠三角地区正酝酿更为严格的粉尘排放指标。

随着标准的不断提升，有效控制我国燃煤机组粉尘排放浓度，尤其是对PM2.5的控制，已成为国内电力企业及环保企业的研究热点。现有常规除尘技术（静电除尘、电袋、布袋等）均布置在脱硫系统前，其易受煤质、机组运行状况的影响，且长期稳定运行亦受到质疑。同时考虑到我国湿法脱硫系统除雾能力有限，粉尘最终（烟囱入口）排放浓度长期稳定≤20～30mg/Nm3难以持续。

开发新型除尘技术，已成为我国电力企业及环保企业的研究热点。结合国外电力、化工领域多年治理经验，湿式电除尘技术已成为实现超洁净排放的主要除尘控制技术。通辽热电6-9号机组配套建设湿式电除尘器项目是由中电投远达环保工程公司总包建设的首个首个投运的板式湿式除尘器项目，也是中电投集团公司科技示范项目之一。

2 工程概述

通辽热电有限责任公司是蒙东能源下属的热电联产企业，公司现有6台机、5台锅炉运行，总装机容量84MW，总产气量595t/h，承担着通辽市85%的城市供热任务。

通辽热电公司上世纪90年代安装4台静电除尘器，目前设备陈旧老化，已接近使用年限。从2014年7月1日开始，国家执行新的大气污染物排放标准，由于大气污染物排放浓度不能满足环保要求，因此对4台130t锅炉进行湿式电除尘器工程改造。该项目采用湿式电除尘工艺，烟气经过脱硝、脱硫工艺后，再经过湿式电除尘器除尘，通过150m烟囱排放。两个湿式电除尘器塔分别布置脱硫系统尾部的烟道上。

2.1 改造目标

1）设计效率：≥71.5%（除尘器入口浓度为70mg/Nm3时）；

2）除尘器出口烟尘（含石膏）排放浓度保证值：≤20mg/Nm3（a=1.4）；3）本体阻力：≤200Pa；

4）除尘器在烟温80℃情况下，能够连续运行；

5）雾滴排放浓度保证值：≤25mg/Nm3。

2.2 方案及其比较

根据现有除尘器的烟气参数、现有的烟尘排放浓度、场地情况及环保指标的要求，单独采用高频电源，不可能实现达标排放。末电场采用转动电极的方案，根据国内其它电厂运行情况，在现有烟尘排放达到200mg/Nm3以上的情况下，移动电极是不适用的。因此，改造工艺方案将分别对电除尘器改为电袋除尘器方案（方案二）；将电除尘器内部件拆除，改造成布袋除尘器方案（方案三）；并与脱硫吸收塔后加装湿式电除尘器方案（方案一）进行论证和比选。

通过对三种改造方案的技术分析表明，电袋除尘器和布袋除尘器方案虽然除尘器出口烟尘排放浓度能达到<30mg/m3，因脱硫后烟气中携带的石膏，脱硫后最终烟尘排放浓度将大于30mg/m3。为了保证最终烟尘排放浓度<30mg/m3，除尘器出口烟尘排放浓度需≤20mg/m3或更低。此外，滤袋材料需要耐高温、耐高硫。湿式电除尘不受煤种影响，可实现脱硫后最终烟尘排放浓度<20mg/m3，甚至可低于5mg/m3，且对微细粉尘PM2.5、雾滴、SO3、重金属有一定去除效果，有效减少“石膏雨”。因此，在通辽热电有限责任公司4台130t/h锅炉采用湿式电除尘的技术性较优，能有效保证除尘效果，同时可脱除微细粉尘PM2.5等多种污染物。

3 湿式电除尘器的原理

湿式电除尘器和与干式电除尘器的收尘原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动的过程中，碰撞到烟气中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上，从而使烟气净化。但对集尘板上捕集到的粉尘的清除方式WESP与DESP有较大区别，干式电除尘器一般采用机械振打或声波清灰等方式清除电极上的积灰，而湿式电除尘器则采用冲刷液冲洗电极，水流从集尘板顶端流下，在集尘板上形成连续的液膜，将板上捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。湿式电除尘技术原理见图3-1。

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。

4 影响湿式静电除尘器除尘效率的主要因素

静电电压值、水量、粉尘浓度三因素对湿式静电除尘效率的效应都为正，即除尘效率随着电压的升高、水量的增大、粉尘浓度的加大而上升。其中电压对除尘效率的影响最为显著，其次是水量，粉尘浓度的影响最小。静电和水雾相结合可显著地提高了除尘效率。

5 通辽热电湿式除尘器的技术特点

通辽热电4台130t/h锅炉湿式电除尘器改造项目是远达环保工程公司总包并首个投运的板式湿式除尘器项目，也是中电投集团公司科技示范项目之一。采用引进流场模拟软件进行从吸收塔出口到湿式电除尘器再到烟囱的全流场气流模拟计算；阳极板采用导电玻璃钢、阴极线采用鱼骨线加辅助电极、喷淋采用连续与间断相结合等特点。板式湿式除尘器与其他湿式除尘器相比，具有以下鲜明的特点。

5.1 科学喷淋，用水量省

湿式电除尘器采用独特的喷淋系统，配置科学，参数合理，水膜分布均匀，可实现连续、高效清灰，用水省。

5.2 高效分离，废水循环利用

湿式电除尘器采用自主研发的废水处理循环利用系统，可以将废水中和除酸，并通过高效分离去除悬浮物，使其满足喷淋水质要求，实现循环使用。系统只需排出少量废水，这部分水作为湿法脱硫工艺补水进行再利用，系统再补充等量新水即可维持平衡，相当于零水耗。

5.3 机电配合，提效节能

湿式电除尘器采用高频电源高压供电系统，满足带水工作的特殊性，能有效配合喷淋系统，运行平稳，输入功率高，除尘效率高。同时可避免过度闪络，也没有间断供电、频繁起停所造成的能耗和除尘效率下降，确保湿式电除尘器高效节能。

5.4 特殊设计，抗腐蚀性好

湿式电除尘器针对各部件的特点，合理选择相应的结构材料。壳体采用普通碳钢，内衬鳞片防腐。集尘极采用导电玻璃钢材料，放电极采用316L材料，表面具有较强的抗腐蚀能力，同时将易产生腐蚀的联接点减至最小，确保长时间稳定运行。喷淋水经NaOH溶液中和后循环使用，确保内部件的喷淋水部分始终保持中性，抑制酸腐蚀的发生，从而延长湿式电除尘器的使用寿命。

5.5 结构紧凑，占地少

板式型湿式电除尘器结构紧凑，可在有限的场地内，布置足够多的收尘面积，确保湿式电除尘器高效率的同时，减少占地需求。能适应场地狭窄的电厂布置使用。

6 运行情况

2015年1月9日12：00时，由中电投远达环保工程公司总包建设的通辽热电6-9号机组配套建设湿式电除尘器项目顺利通过168小时试运行。期间各系统运行正常，8-9号炉湿式电除尘器出口烟尘含量约5mg/m3，6-7号炉湿式电除尘器出口烟尘含量10mg/m3，至脱硫循环使用的废水排放量为4t/h，30%NaOH溶液使用量为9.8kg/h，完全符合性能指标要求。

7 结论

通辽热电有限责任公司4台130t/h锅炉电除尘器改造后可以保证烟尘排放浓度≤20mg/m3且稳定可靠，保证了烟尘达标排放；每年可减少粉尘排放量260t。节省烟尘排污费的同时还可以获得除尘电价补偿。湿式电除尘器除尘效率提高，控制微细粉尘PM2.5排放量，污染物排放浓度降低，提高空气质量，减少对人体危害；同时也是对国家节能环保政策的积极响应。