湿式静电除尘技术研究及应用

孟买理工学院Dey等[6]研究了湿式静电除尘器对纳米级别颗粒物脱除效率，设计采用电离区与收尘区分离结构反应器，放电极选用直径为1.27cm的圆杆，停留时间设定为0.7s，测试仪器选用SMPS。

研究发现对粒径范围在80~600nm细颗粒物的脱除效率在40%~90%，对粒径范围在20~80nm由于受到喷嘴雾化液滴负电性的影响，该粒径段颗粒物脱除效率实验值与理论值有所偏离，其脱除效率仅为40%~70%。台湾交通大学Lin等[7]研究了湿式静电除尘器对油状颗粒物脱除效率，设计反应器采用直径0.1mm黄金电极，停留时间设定为0.19~0.39s可调。

比较了干式电除尘器与湿式电除尘器差别，并研究了不同初始浓度对脱除效率的影响，研究发现湿式条件下脱除效率在96.9%~99.7%，长时期运作下，湿式静电除尘器电流密度下降比干式除尘器缓慢，且随着颗粒物初始浓

度的升高，脱除效率下降，分级脱除效率在0.05~0.5μm较低，整体成U型分布。见图3、4。

韩国韩世大学Hak-JoonKim等[8-9]为加强电晕放电，采用碳刷作为阴极线，除尘器腔采用两级除尘器结构，荷电区与收尘区分开，停留时间设定为0.5s。研究表明提高荷电区与收尘区电压及减小收尘区极间距均对脱除效率有促进作用，用ELPI测得细颗粒物除尘效率可达99.7%。

ABologa等[10-11]提出一种新型湿式静电除尘器结构，采用圆盘型电极，电极周围分布芒刺线加强放电，除尘器分为电离区和收尘区，电离区烟气流速可达20m/s，为传统电除尘器7~10倍，电场强度从3~6kV/cm提高到10~17kV/cm。研究发现，提高电离区的气流流速，可降低收尘区电晕屏蔽，对电离区增压，则提高收尘区电晕屏蔽可能性，降低脱除效率。

同时，该研究小组对不同质量浓度下硫酸铵与氯化铵的脱除效率进行了研究，实验结果表明一级电场脱除效率最高可达到90%~97%，二级电场下脱除效率达到99%。

1.2材料适用性研究

湿式静电除尘器材料是制约湿式静电除尘技术发展的关键因素，一方面阳极板材料表面的润湿性能决定形成均匀水膜所需最小耗水量；另一方面，阳极板材料的耐腐蚀性也是影响除尘器正常工作的重要因素。

传统阳极材料一般都是由金属、玻璃钢等固体材料构成，由于表面张力及机加工缺陷问题，冲洗水很难在整个阳极表面形成均匀水膜，易在阳极上趋向于形成“沟流”和干斑点[12]，这样运行过程中形成“枝桠状”灰垢[13]，不及时拆卸清理便导致阳极和放电极失效；采用雾化喷嘴喷淋方式，虽能更好布置阳极表面水膜，但却容易导致电场短路[14]。

采用不同喷嘴结构对液膜均布性影响较大，如图5所示，针孔型喷嘴形成液膜形状相似，在流量较小时，极板边缘均会出现无水膜现象，水流向极板中间汇聚，扁平喷嘴在水流量较小时出现沟流现象，水膜分布极不均匀。比较可知，孔状喷嘴比扁平喷嘴更容易得到均布水膜，这与实际应用选择喷嘴是一致的。

为满足湿式静电除尘器中水膜均匀分布，国内外各研究小组对其极板材料进行了探索。典型极板材料及耗水量如表1所列，主要分为2种思路，第一种以俄亥俄大学DavidJBayless等[12，16]为代表，用高分子织物材料或碳纤维织物代替价格高昂的不锈钢材料，大大降低了成本，且由于织物的良好的润湿特性，均布性得到了改善。

第二种以台湾交通大学Tsai等[17-18]为代表采用极板表面镀膜的方式改善其润湿性能，测量其接触角大大减小。由表1可见，2种研究思路均可大大降低耗水量，考虑到柔性材料的强度不及刚性材料，且由于织物表面纹理影响清灰特性，工程应用发展更倾向于镀膜等复合材料发展。

湿式电除尘器常安装在脱硫装置之后用以除去SO3雾滴，捕集的SO3雾滴被水冲刷下来，在燃用高硫煤的电厂，冲刷后水的pH值可达到2~3，对阳极板造成腐蚀。对于除尘器材料防腐的研究最早可以追溯到1976年，Bakke设计了以橡胶为衬底碳钢作为除尘器集尘板材料来防止酸雾对极板的腐蚀，该设计虽未得到推广，却有一定的借鉴作用。

美国Bel－tran技术公司的MichaelRBeltran等[19]分别提出采用Hastelloy（哈氏合金钢）和FRP（纤维增强复合塑料），这两种材料均已被工程应用所采用，但前者投入成本过高，后者面临老化问题，均需要进一步改进。表2
为几种常用的除尘器极板材料性能对比。

目前对于除尘器中材料腐蚀的研究方法主要有失重法和电化学方法。前者试验周期较长，但因为实验环境较接近实际工作环境，可靠性更高；后者因为采用外加电位，可能对材料产生破坏，可靠性相对较低，但试验周期很短。日立公司的KeigoOrita等[15]采用电化学的方法，通过模拟湿式电除尘器工作环境，研究了7种不同材料的腐蚀状况，并指出材料的选择应主要依据设备运行中循环水的pH值，并兼顾成本。

三菱公司的HidekatsuFujishima等[20]则通过失重的方法，在表面电势为1.5V，pH=1，55℃条件下探究了包括304不锈钢等8种材料的抗腐蚀性能，结果表明316L在湿式电除尘器环境下抗腐蚀性能优越。除选用现有的抗腐蚀材料作为极板外，使用涂层材料提高耐腐性能和改善润湿特性也成为可行的选择。

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