濕法脫硫系統(tǒng)直排煙氣深化處理設(shè)備簡(jiǎn)介

【摘 要】本文介紹了未經(jīng)過(guò)深化處理的濕法脫硫直排濕煙氣中含有大量水霧、PM2.5、超細(xì)粉塵、SO3氣溶膠等是誘發(fā)霧霾天氣產(chǎn)生的主要原因之一；濕法脫硫系統(tǒng)增設(shè)濕式電除霧器對(duì)脫硫直排濕煙氣進(jìn)行深化處理，實(shí)踐證明可大大降低水霧、PM2.5、超細(xì)粉塵、SO3氣溶膠的排放；并且本文著重闡述了濕式電除霧器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、系統(tǒng)工藝流程等。

【關(guān)鍵詞】霧霾 電除霧器 結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)工藝流程

1 濕法脫硫煙氣排放問(wèn)題及對(duì)策

目前我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化的趨勢(shì)尚未得到根本遏制，大氣霧霾污染時(shí)有發(fā)生。對(duì)于電力、冶金行業(yè)采用濕法脫硫煙氣處理系統(tǒng)而言，吸收塔頂部設(shè)置的機(jī)械式除霧器對(duì)其自身產(chǎn)生水霧、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶體、未經(jīng)脫硫系統(tǒng)前段除塵設(shè)備去除的超細(xì)煙塵、重金屬和生產(chǎn)工藝原因產(chǎn)生SO3而形成的氣溶膠粒子的脫除能力有限，使大量水霧、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出后形成PM2.5、超細(xì)粉塵、 SO3氣溶膠隨煙氣直接排出[1]。導(dǎo)致煙囪風(fēng)向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或是有長(zhǎng)長(zhǎng)煙尾的“藍(lán)、黃煙”現(xiàn)象，對(duì)周邊環(huán)境造成極大的影響，同時(shí)也是產(chǎn)生空氣霧霾的主要原因之一。[2]

經(jīng)國(guó)內(nèi)外大量的工程及實(shí)驗(yàn)證明，濕式電除霧技術(shù)對(duì)控制脫硫煙氣中的水霧、PM2.5、超細(xì)粉塵、SO3氣溶膠等的排放非常有效。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家濕式電除塵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，已有50余套不同類(lèi)型的濕式電除塵器應(yīng)用于美國(guó)、歐洲及日本的電廠(chǎng)，主要作為大氣污染物綜合治理的終端設(shè)備，用于去除濕法脫硫系統(tǒng)中機(jī)械式除霧器無(wú)法收集的酸霧、PM2.5、微細(xì)顆粒物、氣溶膠等，可解決煙氣排放濁度問(wèn)題。例如：日本碧南電廠(chǎng)1～3號(hào)700MW機(jī)組和4、5號(hào)1000MW機(jī)組，均在濕法脫硫系統(tǒng)后設(shè)置濕式電除塵器，投運(yùn)情況良好，煙塵排放濃度長(zhǎng)期保持在2～5mg/m3水平，運(yùn)行15年來(lái)，殼體和內(nèi)件均未發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

2 增設(shè)電除霧器后脫硫煙氣排放指標(biāo)

濕法脫硫系統(tǒng)增設(shè)電除霧器后，直排濕煙氣經(jīng)過(guò)深化處理后排放指標(biāo)一般如下：

（1）PM2.5顆粒物去除率85～95%；

（2）出口粉塵可實(shí)現(xiàn)10mg/Nm3和更高的排放標(biāo)準(zhǔn)；

（3）SO3酸霧去除率80～98%，濕煙氣腐蝕性大幅降低；

（4）煙氣中顆粒汞、氧化汞脫除效率高達(dá)60%以上。

根據(jù)現(xiàn)有的脫硫煙氣深化處理技術(shù)條件的分析，在濕法脫硫系統(tǒng)中配置濕式電除霧器是對(duì)脫硫直排濕煙氣深化處理的最佳選擇。

3 濕式電除霧器技術(shù)

3.1工作原理

濕式電除霧器工作原理與干式電除塵器類(lèi)似，主要區(qū)別為“清灰方式”的不同。WESP由電暈線(xiàn)（陰極）、沉淀極（陽(yáng)極）、絕緣箱和高壓直流供電電源組成。接通高壓直流電源后，在兩極之間形成了非均勻高壓靜電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下，電暈線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生電暈層。電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離，從而產(chǎn)生大量的負(fù)離子和少量的陽(yáng)離子，這個(gè)過(guò)程叫電暈放電。煙氣進(jìn)入電場(chǎng)荷電區(qū)時(shí)，酸霧、煙塵等顆粒被荷電。荷電后酸霧、煙塵等顆粒靜電凝聚作用加強(qiáng)，粒徑增大，荷電量增加，在電場(chǎng)力的作用下迅速抵達(dá)陽(yáng)極（沉淀極）。大量的酸霧顆粒不斷地被驅(qū)向陽(yáng)極，同時(shí)迅速釋放電荷，從而達(dá)到酸霧、煙塵等氣溶膠微粒與煙氣分離的目的，圖1所示。

3.2濕式電除霧器基本結(jié)構(gòu)（圖2）

WESP主要包括殼體、陽(yáng)極裝置、陰極裝置、絕緣裝置、沖洗系統(tǒng)及恒流源高壓發(fā)生裝置等。

（1）殼體：材質(zhì)一般為碳鋼襯玻璃鱗片等耐腐蝕材料。分為立式結(jié)構(gòu)和臥式結(jié)構(gòu)。殼體外形分為圓形和方形。根據(jù)實(shí)際情況，可設(shè)置在脫硫塔上部，也可單獨(dú)設(shè)置。

（2）進(jìn)氣方式：根據(jù)實(shí)際情況可有不同進(jìn)氣方式，具體如下：

立式結(jié)構(gòu)：下部進(jìn)氣，上部出氣；上部進(jìn)氣，下部出氣。

臥式結(jié)構(gòu)：平進(jìn)平出；上進(jìn)平出等。

（3）陽(yáng)極板：陽(yáng)極板有多種材質(zhì)和型式。材質(zhì)選用不銹鋼、玻璃鋼、塑料、柔性布等耐腐蝕的材料。各種材料有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)介質(zhì)成分和溫度等實(shí)際情況選用。電除霧器陽(yáng)極板一般采用板式和蜂窩式兩種形式。

①不銹鋼陽(yáng)極板：

優(yōu)點(diǎn)：除塵效果好、耐高溫。

缺點(diǎn)：選用的不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕性須適用于復(fù)雜的氣體條件。

②玻璃鋼陽(yáng)極板：

優(yōu)點(diǎn)：適用于不同的腐蝕氣體，除塵效果較好、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：陽(yáng)極內(nèi)部須處理好。

③塑料陽(yáng)極板：

優(yōu)點(diǎn)：可適用于不同的腐蝕氣體、除塵效果較好、使用壽命長(zhǎng)達(dá)20多年。

缺點(diǎn)：使用溫度不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)100℃。

④柔性布陽(yáng)極板：

優(yōu)點(diǎn)：重量輕、除塵效果較好、耐溫較高。

缺點(diǎn)：因陽(yáng)極柔性布晃動(dòng)導(dǎo)致柔性布使用壽命短、陽(yáng)極柔性布晃動(dòng)超出范圍導(dǎo)致電壓電流不穩(wěn)定從而影響除塵效果。

（4）放電陰極（電暈陰極線(xiàn)）：可采用多種材質(zhì)和型號(hào)，主要有不銹鋼、鉛銻合金、鈦合金等材質(zhì)。

（5）絕緣裝置：配置的主要加熱方式有電加熱、熱風(fēng)加熱兩種形式。

（6）沖洗系統(tǒng)：一般采用間斷沖洗或連續(xù)沖洗的方式。

（7）在酸性氣體環(huán)境中運(yùn)行，殼體及內(nèi)部各部件必須使用防腐材料制造和防腐處理。

3.3電除霧器脫硫除塵工藝流程中的典型應(yīng)用

根據(jù)脫硫主塔的工藝特點(diǎn)，脫硫塔內(nèi)保留一級(jí)或二級(jí)機(jī)械除霧器，WESP本體可選擇吸收塔內(nèi)整體布置或塔外分體布置方式；綜合考慮占地、投資等因素本文推薦采用濕式電除霧器單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵工藝流程。該工藝流程是將濕式電除霧器設(shè)置在脫硫塔的頂部，脫硫塔由上至下依次為濕式電除霧器、機(jī)械式預(yù)除霧器、噴淋層、煙氣進(jìn)口及漿液氧化池。煙氣進(jìn)入脫硫塔經(jīng)過(guò)噴淋層后，經(jīng)過(guò)機(jī)械式預(yù)除霧器出去大部分水霧，再進(jìn)入電除霧器處理區(qū)域進(jìn)行深度凈化后直接排入環(huán)境空氣。

具體工藝布置，如圖3，圖4所示。

圖3單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵塔體圖 圖4單塔三區(qū)超凈化脫硫除塵工藝流程圖

3.4濕式電除霧器特點(diǎn)

（1）工藝簡(jiǎn)單：WESP與煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，新建和改造工藝都很簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，流程簡(jiǎn)潔，占地面積小。二次改造可在不改變現(xiàn)有脫硫及除塵設(shè)施的情況下，安裝在脫硫塔后，可長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）高效：PM2.5顆粒物去除率85～95%；出口粉塵可實(shí)現(xiàn)10mg/Nm3和更高的排放標(biāo)準(zhǔn)；SO3酸霧去除率80～98%，經(jīng)煙囪排放的濕煙氣腐蝕性大幅降低；重金屬等多種污染物的綜合減排。可極大地提高煙氣排放潔凈度，減小煙囪尾羽。

（3）其它：阻力?。ㄒ惑w式～200Pa）；運(yùn)行、維修費(fèi)用低；使用壽命20年以上[3]。

4結(jié)語(yǔ)

濕式電除霧器作為單體設(shè)備可進(jìn)行完美與濕法脫硫系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，無(wú)論是單體式還是分體式均不會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，投資低、占地少、壽命長(zhǎng)，并且可有效控制原濕法脫硫系統(tǒng)直排的大量水霧、超細(xì)煙塵、PM2.5、SO3氣溶膠、汞及重金屬等，減少或避免出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”及“藍(lán)、黃煙”現(xiàn)象，對(duì)霧霾的控制十分有益。

參考文獻(xiàn)：

[1]高瑋，葉永健.利用現(xiàn)有環(huán)保設(shè)備降低火電廠(chǎng)PM2.5顆粒排放的方法[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2012（2）：27-31.

[2]程永新，曹佩.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中“石膏雨”問(wèn)題的分析及對(duì)策[J].電力建設(shè)，2010，31（11）：94-97.

[3]趙琴霞，陳招妹，周超炯 等.濕式電除塵技術(shù)及其在電廠(chǎng)的應(yīng)用前景探討[J].電力科技與環(huán)保，2012，28（4）：24-26.

作者簡(jiǎn)介：張亞志（1981—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)槊摿蛳到y(tǒng)直排煙氣超凈化處理。