湿式电除尘技术在燃煤电厂烟气深度净化处理中的应用

2.3湿式电除尘在燃煤电厂的设计应用

2.3.1湿式电除尘器的布置方式

目前WESP在国内燃煤电厂中应用业绩较少，在欧美和日本燃煤电厂应用较多的WESP主要有3种布置方式：垂直烟气流独立设计、水平烟气流独立设计、垂直烟气流与湿法脱硫整体式设计，垂直布置方式占地面积小，投资成本和运行费用最低；与湿法脱硫整体式布置的WESP系统省掉了独立设计的WESP系统的冲洗和酸液处理系统相关的管道、阀门、箱罐、控制、仪表等设备，大大的简化了运行方式、减少了维护工作量。

2.3.2湿式电除尘器构件材料的选择

WESP壳体通常采用普通钢制作，并在其表面涂有薄层防腐材料防止腐蚀。WESP内介质具有强腐蚀性，其阴、阳极材料的选择非常关键。阴极线一般选用耐腐蚀性强的铅锑合金、钛合金和超级双相不锈钢制成。

阳极板最早用铅做材料，但几乎每次停机时都需要对WESP进行彻底的保养和维修；后来设计选择用玻璃纤维加强的塑料(FRP)来包覆铅和由其包裹的内件，这种设计提高了WESP的使用寿命。

目前，诸如317、含6％的钼钢、C-276等级的合金钢都在WFGD系统中得到广泛应用；美国俄亥俄州立大学提出用纤维薄膜取代金属集尘极，有效地解决了潮湿环境中WESP金属极板被腐蚀的问题；20世纪90年代，在汲取国外设计制造经验的基础上，国内开始研制自己的导电玻璃钢静电除雾器，在化工、治金行业中得到了广泛应用，该技术成熟可靠，已制定了《电除雾器》标准(HJ/T323-2006)。

2.3.3湿式电除尘器的技术路线及其主要性能差异

根据阳极板选用材料的不同，WESP分成三种技术路线：金属极板式、纤维薄膜式和导电玻璃钢式，三种技术路线各有优劣，在国内都属于前沿技术，业绩都不多，投运时间也都很短。

金属极板WESP造价最高，日常运行耗水量大，需设置废水循环利用处理系统，增加了电耗和碱液消耗，运行费用较高。在防腐性能上，金属极板在有中性水膜覆盖的条件下防腐性能较好，但对水膜的稳定性依赖较高，若冲洗水不能均匀分布在极板表面形成均匀水膜，在极板上容易形成“沟流”和“干污点”，积聚粉尘，导致电流被抑制，引起“反电晕"、“火花放电"等故障，除尘效率降低。不过金属极板WESP具有一定的辅助脱硫脱硝效率。

纤维薄膜、导电玻璃钢WESP的优势在于其没有废水循环利用处理系统的电耗和加药中和环节，因此年运行费用较低。由于纤维薄膜上的毛细管可以使水膜在集尘极上均匀分布，减少了冲洗水量，避免了极板上形成“沟流”和“干污点”，除尘效率高达95％，降低了WESP的运行成本。

纤维薄膜WESP造价最低，阳极本身能够耐酸腐蚀，但寿命较短，纤维电极摆动后会影响电场的稳定，框架和张紧装置虽然采用了2205或2507等高等级防腐蚀钢材，但由于长期暴露在混合强酸的环境中，也存在一定的腐蚀风险；导电玻璃钢WESP造价居中，在治金、化工领域应用较多，玻璃钢耐腐蚀性能较好，但表面导电薄膜的耐冲刷耐磨损性能有待考验。

2.4需进一步研究解决的问题

2.4.1设备初期投资高、增加运行费用

根据测算,一台百万机组采用金属极板型的两电场WESP需要增加投资约4100万元,每年增加运行维护费用约500万元；纤维薄膜式和导电玻璃钢式的WESP投资和运行维护费用稍低。但若大型WESP在燃煤电厂大规模投入应用，国产装备技术的不断成熟和制造水平的不断提高，产品价格可能有较大下降空间。

增加WESP后，将相应地增加厂用电量；现在电厂采用五电场的ESP，除尘效率高达99％，但对PM2.5等细颗粒物脱除效率较低，而三电场的ESP也可以脱去绝大部分粗颗粒物，因此可将五电场的ESP改为三电场，除尘效率可能会有所下降，但可降低ESP的投资费用，同时节约的厂用电可用于WESP的运行，WESP再将剩下的颗粒物脱除，这样无需额外的厂用电，节约电能。

2.4.2国内燃煤电厂应用业绩少,使用经验不足

目前大型WESP在国内燃煤电厂的应用业绩非常少，设计、制造和使用经验不足。因此需加快和加大WESP的理论和应用实践研究，研究解决WESP的极配、结构材料、喷淋系统、集板的水膜形成、抗结露措施和电源系统等关键技术；深入查找、分析WESP在设计、制造和使用过程存在的问题并加以研究解决，从而促进国内WESP设计、制造和运行、维护水平的不断提高。

2.4.3冲洗水系统和废水处理问题

采用金属极板式的WESP时，一台百万机组的冲洗水耗量为40-50T/H；因此是影响WESP应用的关键问题。WESP喷淋冲洗之后排出的水含有大量酸性物质和细微颗粒物，直接排放会造成环境污染，而且耗水量大、运行成本高；因此喷淋水必须处理合格后循环利用，同时要研究解决废水循环利用处理系统可能存在的堵塞、结垢和腐蚀问题，确保废水处理系统运行稳定、出水水质合格。

废水循环利用处理系统多余的水一般作为WFGD系统补水，对于纤维薄膜式和导电玻璃钢式的WESP系统而言，其收集的废液一般无需处理而直接排入WFGD浆液系统。

2.4.4占地面积和布置问题

一套百万机组的WESP占地约2500平方米；WESP布置在WFGD后，需要专门占用炉后设备场地，废水循环利用处理系统布置在WESP下面，不需另外占用场地。对于新建机组来说，可在设计时进行综合考虑；但对于老机组可供改造的场地非常有限，场地布置将成为一个主要难题，因此需要根据现有烟气处理设施和场地等实际情况综合考虑，选择合适的型式和布置方式。

3结论

在燃煤电厂WFGD系统之后加装WESP是一项相对成熟的技术；与ESP不同，WESP的性能不受粉尘比电阻和煤灰性质的影响，内部没有运动部件，没有振打清灰引起的二次扬尘，因此，性能稳定、高效，运行可靠；

对ESP和WFGD脱除效率不高的单质汞、微细粉尘和SO3等有很高的脱除效率，粉尘排放浓度可达到5mg/Nm3以下；

是燃煤电厂烟气深度净化处理和环保最终把关的最佳设备；

WESP可以脱除WFGD出口烟气中大部分浆液滴，有望解决WFGD系统出现的“石膏雨”问题，同时增加烟气的透明度，从而改善电厂观感；

WESP的投资费用和运行成本相对较高，但因其可对烟气中多种污染物进行协同脱除，随着我国日益严格的烟气污染物排放要求，今后WESP必将在我国燃煤电厂得到越来越广泛的应用。

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