火电厂超低排放及湿式电除尘器的改造探讨

湿式电除尘器有几种结构形式，一种是使用耐腐蚀导电材料(可以为导电性能优良的非金属材料或具有耐腐蚀特性的金属材料)做集尘极，一种是使用通过喷水或溢流水形成导电水膜不导电的非金属材料做集尘极。湿式电除尘器还可分为横流式(卧式)和竖流式(立式)，横流式多为板式结构，气体流向为水平方向进出，结构类似干式电除尘器，竖流式多为管式机构，气体流向为垂直方向进出。

由于我公司主要从事管式结构湿式电除尘的工作，对板式结构湿式电除尘了解较少，所以本文主要介绍管式结构。湿式电除尘系统主要包括壳体、阳极系统、阴极系统、清洗系统、导流均流装置、高压低压电气及控制系统等。湿式电除尘器大小由工艺专业依据烟气量大小、流场计算要求、达标排放性能指标等因素确定。

2.2湿式电除尘器工作原理

湿式电除尘器(WESP)与干式电除尘器(DESP)的收尘原理相同，要经历荷电、收集和清灰三个阶段，两者都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管。DESP主要处理含水很低的干气体，WESP主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。

在对集尘板/管上捕集到的粉尘清除方式上WESP与DESP有较大区别，DESP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WESP则采用定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除。

湿式电除尘器通过在除尘器上部设有喷水系统，将水雾喷向电场，水雾在强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达收尘极而被捕集。

水在收尘极上形成水膜，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。湿式电除尘器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“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”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，因此湿式电除尘器的工作状态会更加稳定。

2.3湿式电除尘器性能测试

近年建成投运的湿式电除尘器各项性能指标均满足设计要求。华能新华电厂实施新增湿电改造后，西安热工院进行了性能测试，测试表明湿电入口烟尘浓度为15.23mg/m3，湿电出口烟尘浓度达到2.48mg/m3，根据测试结果可知满足烟尘超低排放要求。国投天津北疆2号1000MW机组脱硫+湿电一体布置，2015年11月投运，测试烟尘浓度为2mg/m3。

华能日照一期、二期机组湿电系统运行正常，2015年8月，山东电力研究院进行了性能测试[2]，湿电各项性能指标均满足设计要求:出口平均烟尘排放浓度均小于5mg/m3，SO3去除效率大于60%，详细指标见表1。

3湿式电除尘器设计

3.1湿式电除尘器布置设计

湿式电除尘器布置在湿法脱硫系统之后烟囱之前，是火电厂大气复合污染物控制系统的最后一道环保设备，也是达到超低排放的最有效方法之一。依据相关超低排放政策要求，采用合理方案，通过超低排放改造，可以享受电价支持政策，提高火电厂的收益;对一些改造项目不可行性的火电机组，面临被淘汰和替代的严重后果。因此，能不能很好的设计湿电成为该超低排放工程是否可行的判断依据。

表1日照一期、二期机组湿式电除尘(雾)器测试烟气参数

通过对近年来湿式电除尘器设计工作的总结，湿电布置方案一般分为独立布置(图1华能新华电厂)和吸收塔塔顶布置(图2国投天津北疆2号1000MW机组)两种方案。独立布置有两种情况，一是在空地新建基础及支架放置湿电，一是在原有建构筑物上利旧改造放置湿电。

吸收塔塔顶布置也有两种情况，一是在新建吸收塔上放置湿电，一是在原有吸收塔上利旧改造放置湿电。影响两种布置方案的主要因素包括:项目场地条件;项目施工工期;改造投资费用;能源消耗情况等。

图1独立布置

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