濕式電除塵器對燃煤電廠煙塵的深度處理

桑英娜

（清華同方（鞍山）環保設備股份有限公司，遼寧 鞍山 114018）

“十八大”報告首次把“美麗中國”作為生態文明建設的宏偉目標。2014年的政府工作報告也進一步提出：下決心解決好關系群眾切身利益的大氣、水、土壤等突出環境污染問題。與此同時，細顆粒物（PM2.5）監控指標再次寫入政府工作報告。

加大大氣污染治理力度，應對霧霾污染、改善空氣質量的首要任務是控制PM2.5。實施控制細顆粒物及前體污染物排放的重點領域應包括工業、農業、日常生活、施工工地等。其中工業污染源又以燃煤電廠為細顆粒物主要來源之一，據研究資料顯示，燃煤電廠直接排放的PM2.5約占全國PM2.5排放量的10%，加之由燃煤產生的二次顆粒物，燃煤電廠排放的PM2.5占全國PM2.5排放量的比例還會更高。因此，如何控制燃煤電廠PM2.5排放，成為國內各環保科技單位、設計院所近年來研究的重中之重。

1 濕式電除塵器

作為一種先進的煙氣治理技術，濕式電除塵技術早在歐洲、美國、日本等國家和地區得到廣泛應用，且效果良好。

濕式電除塵器在結構上有兩種基本型式：管式和板式。管式電除塵器的集塵極為多根并列的圓形或多邊形金屬管，放電極均布于極板之間，管狀濕式電除塵器只能用于處理垂直流動的煙氣。板式電除塵器的集塵極呈平板狀，可獲得良好的水膜形成的特性，極板間均布電暈線，板式濕式電除塵器可用于處理水平或垂直流動的煙氣。

國內的濕式電除塵技術，最早應用在鋼廠的煤氣凈化除塵系統。我國煤氣回收最早于1966年試驗成功，20世紀70年代開始按未燃法回收設計，80年代各廠煤氣回收開始進行。煤氣回收中的濕式除塵器有立式及臥式兩種（見圖1、圖2），立式除塵器以管式或蜂窩式為主；臥式除塵器與常規電除塵基本相同，除塵效率高達90%以上，運行效果良好。

圖1 立式濕式電除塵器

圖2 臥式濕式電除塵器

2 濕式電除塵器的結構特點

濕式電除塵器是用噴水或溢流水等方式使集塵極表面形成一層水膜，將沉集在極板上的粉塵沖走的電除塵器。濕式清灰可以避免已捕集的粉塵再次飛揚，除塵效率高、運行也較可靠。但由于存在極板易腐蝕以及污泥和污水的處理問題，因此僅在氣體含塵濃度較低、要求除塵效率較高時才采用。

濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集塵板。但在對集塵板上捕集到的粉塵清除方式濕式電除塵器與干式電除塵器有較大區別。干式電除塵器一般采用機械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用沖刷液沖洗電極，在極板上形成連續的液膜，使粉塵隨著沖刷液的流動而清除。由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，不會產生二次揚塵。

濕式電除塵器具有除塵效率高、壓力損失小、操作簡單、能耗小、無運動部件、無二次揚塵、維護費用低、生產停工期短、可在煙氣露點溫度以下工作、結構緊湊可與其它煙氣治理設備相互結合、設計形式多樣化等優點。濕式電除塵器的工作原理與干式電除塵器類似，在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態非常穩定。

根據國外相關文獻，濕式電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5有良好的脫除效果，同時還具有聯合脫除多種污染物的功能。因此，濕式電除塵器還可以用于控制電廠SO3酸霧。

目前，國內部分科研單位研發的部分新產品已在燃煤電廠取得成功應用，也有環保企業引進國外的濕式電除塵技術，現處于施工階段。隨著濕式電除塵技術在我國的推廣應用，其必將成為燃煤電廠滿足超低排放、治理PM2.5的有效技術。

3 濕式電除塵器在燃煤電廠的應用

目前，國內燃煤電廠鍋爐尾部現有的煙氣治理流程一般是由脫硝、除塵、脫硫組成（見圖3），煙氣經濕法脫硫后直接進入煙囪。其中脫硝工序脫除NOx、除塵器脫除煙塵、濕法脫硫脫除SOx。

圖3 煙氣治理一般處理流程

然而，脫硝設備工作時，在催化劑的作用下，伴有SO2轉化為SO3的副反應，使煙氣中的SO3含量大為增加。作為脫硝還原劑注入煙氣中的NH3，在實際運行中會發生部分逃逸。而濕法脫硫，通過脫硫漿液的洗滌作用可脫除煙氣中的部分煙塵；由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產物結晶析出，也會形成PM2.5。脫硫塔對SO3的去除率很低，進入煙囪的濕煙氣處于酸露點以下，其冷凝液會對煙囪造成腐蝕。因為現有的濕法脫硫系統去除PM2.5細顆粒物的能力很弱，對汞和SO3氣溶膠等的脫除率也有限，從而導致煙囪風向的下游經常出現“酸雨”“石膏雨”等現象，或是出現有長長煙尾的“藍煙”現象。

國務院在《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》的批復意見中明確指出：到2015年，重點區域工業煙粉塵排放量下降10%；可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）年均濃度分別下降10%、5%。其中，京津冀、長三角、珠三角等13個重點區域將PM2.5細顆粒物納入考核指標，細顆粒物年均濃度下降6%；上述區域復合型大氣污染要得到有效控制，酸雨、灰霾和光化學煙霧污染明顯減少。

在目前的煙氣治理島工藝流程中，濕法脫硫之后沒有對脫硫工藝產生的細顆粒物進行控制，還有煙塵、PM2.5、SO3、汞及其他重金屬等多種污染物直接從煙囪排出，處于一種自由開放狀態。因此，在濕法脫硫裝置之后，需要再有一道把關設備，濕式電除塵器就成為終極處理的最佳選擇（見圖4）。

圖4 煙氣治理深度處理流程

4 結論

濕式電除塵器能夠解決濕法脫硫帶來的“石膏雨”、“藍煙”問題，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節約防腐成本。其性能穩定可靠、效率高，可有效收集細顆粒物（PM2.5、SO3酸霧、氣溶膠）、重金屬（Hg、As、Se、Pb、Cr）、有機污染物（多環芳烴、二英）等，煙塵排放可在10mg/m3甚至5mg/m3以下，實現超低排放，徹底解決煙囪排放不達標的問題。

國家對于環境保護日益重視，2012年以來，濕式靜電除塵器在脫硫濕煙氣深度凈化中開始有了廣泛應用的趨勢，一些企業合作、研發和引進的濕式靜電除塵器有了較大的市場前景，對環境的保護和企業的長遠發展，具有很大的社會價值。

濕式電除塵技術在燃煤電廠的成功應用，使燃煤電廠實現了綜合治理超低排放。隨著國家對環境污染控制的要求日趨嚴格, 作為能滿足低粉塵排放需要的濕式電除塵器將會得到更廣泛的應用。

[1]田牛譯.濕式電除塵器在電站燃煤鍋爐上的應用[C].第五屆國際電除塵學術會議論文集，1993.

[2]Kumar, K. S., “Analysis of wet ESP performance at Xcel Energy’s Sherburne County Generating Station,” 7th International Conference on Electrostatic Precipitation, Birmingham, Alabama, August 2001.

[3]Staehle, R.C., Triscori, R.J., Kumar, K.S., Ross, G., Cothron, R., “Wet Electrostatic Precipitators for High Efficiency Control of Fine Particulates and Sulfuric Acid Mist”, Institute of Clean Air Companies Forum ’03, Nashville, Tennessee, October 2003.

[4]劉鶴忠，陶秋根.濕式電除塵器在工程中的應用[J].電力勘測設計，2012（3）.