濕式電除塵器本體結構研究與應用

文 // 鐘德楠 莊澤杭 黃志杰 福建龍凈環保股份有限公司

濕式電除塵器本體結構研究與應用

文 // 鐘德楠 莊澤杭 黃志杰 福建龍凈環保股份有限公司

濕法脫硫是我國燃煤電廠煙氣脫硫的主流工藝，而濕式電除塵器是一種在濕法脫硫后增設的二級除塵設備?，F今國內的主流濕式電除塵器根據極板材料可分為3種：金屬極板濕式電除塵器、柔性極板濕式電除塵器和導電玻璃鋼濕式電除塵器。據不完全統計，國內300MW級以上燃煤電廠投運濕式電除塵器臺數已經超過40臺，其中，金屬極板濕式電除塵器數量占了大多數。金屬極板濕式電除塵器作為國內外電廠主流的濕式電除塵器技術，在美國、日本也均有應用案例。

本文僅對金屬極板濕式電除塵器本體結構進行總結分析，為便于敘述，以下簡稱金屬極板濕式電除塵器為濕式電除塵器。

圖1 金屬極板式濕式電除塵器典型結構

1 濕式電除塵器原理

在收塵原理上，濕式電除塵器與干式電除塵器沒什么差別，都是向電場空間輸送高壓，通過空間氣體電離，煙氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒荷電后在電場力的作用下，移動到收塵極，在收塵極上聚集。

2 濕式電除塵器本體結構類型與組成

濕式電除塵器結構（圖1）與干式電除塵器基本相同，是一種典型的臥式單層結構金屬極板濕式電除塵器。其陽極板采用了平行懸掛的金屬極板，而陰極根據項目實際情況可采用頂掛式或者側掛式，其余還包含下部支撐鋼架、灰斗、殼體、進出口喇叭、氣流均布裝置、高壓系統等。采用這種濕式電除塵器的項目有國華三河電廠、國華定州電廠等。

濕式電除塵器與干式電除塵器最大的不同在于煙氣工質的差異，干式電除塵器煙氣為干煙氣，煙氣溫度較高，煙氣中不含霧滴。而濕式電除塵器為飽和濕煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的霧滴，在清灰方式上由噴淋清灰代替了傳統的振打清灰。

因此，濕式電除塵器增加了噴淋系統和給噴淋清灰系統供水的給排水系統。由于濕式電除塵器運行時內部為飽和濕煙氣，為防止飽和濕煙氣在支承絕緣子內壁上遇冷結露，導致支承絕緣子開裂甚至爆炸，濕式電除塵器同時也增加了絕緣子保溫箱的熱風吹掃系統，起到加熱和氣密的作用。

圖2 雙層復式結構濕式電除塵器

圖3 立式結構的濕式電除塵器

現今濕式電除塵器大型化應用面臨的最大挑戰是場地狹窄問題，因為國內電廠燃煤鍋爐尾部場地布局一般都十分緊湊，且電廠在規劃時并未考慮設置濕式電除塵器，因此場地布置更為困難。下面介紹的異形結構的濕式電除塵器可以解決這些問題。

（1）雙層復式結構的濕式電除塵器（圖2）

其本質上與臥式單層濕式電除塵器相同，可以將它看作兩臺臥式濕式除塵器疊加，減少占地面積，是一種適應狹小場地條件的濕式電除塵器。其上下層為獨立系統，結構上在上下層中間有隔斷系統將上下層分開。采用雙層復式結構的濕式電除塵器的項目有華電淄博電廠、大唐黃島電廠、寧夏電投西夏熱電廠等。

（2）立式結構的濕式電除塵器（圖3）

這也是適應電廠狹小場地條件的濕式電除塵器，進口喇叭在除塵器頂部，煙氣從上部進入，側下部排出。上杭瑞翔紙業、上海長興島第二發電廠等均采用了這種濕式電除塵器。

3 濕式電除塵器本體結構材料應用

由于濕式電除塵器在工藝上是放置在濕法脫硫后，其煙氣工質為飽和濕煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的酸性霧滴，腐蝕性較強。因此，在本體與煙氣接觸結構材料的選用上需注意綜合考慮

從結構上講，殼體內部通常采用普通碳鋼，為防止腐蝕，其內表面需涂防腐材料，一般為玻璃鱗片。

陽極板整體工作在腐蝕環境包裹中，其表面需具有較強的抗腐蝕性，同時應將易產生腐蝕的聯接點減至最少，因為極板一旦發生故障，不僅會擾亂電場，而且會產生火花，引起除塵性能的下降。由于濕式電除塵器配備有連續噴淋系統，可形成水膜覆蓋電極表面，而且循環水已經過加堿中和，從而大大減輕了腐蝕，在這樣的環境中，采用316L不銹鋼作為電極材料即可。

陰極線、陰極框架還有噴淋系統內部管道與陽極板工作環境相同，其抗腐蝕性能也應高于其它部件。同時，因為其表面易造成粉塵凝結，局部腐蝕較快，因此，陰極線也應至少選用與陽極板同種材料。

內部其他散件，由于形狀不規則，防腐施工困難，防腐施工質量不可控，因此，也同樣可選用SUS316L不銹鋼或等同材料。

4 濕式電除塵器本體結構對除塵效率的影響

影響濕式除塵器除塵效率的因素很多，下面僅就濕式電除塵器本體結構對除塵效率的影響進行討論。

4.1 極配系統

陰陽極作為電除塵器的核心組成部分，對除塵效率有重要影響。

陽極板是濕式電除塵器的核心構件之一，它的結構形式是否有利于形成均勻水膜，是否能消除一般極板的“溝流”現象，是濕式電除塵器極板結構設計時必須考慮的?，F今國內外環保設備供應商在諸如防風溝結構、板面結構等設計上各有千秋，經實際項目論證均能達到很好的效果。

在陰極線線型的選擇上，由于其處于可能被水膜包覆影響放電的環境中，宜采用起暈電壓低、易沖洗的極線型式，有效防止液滴停留在針尖上，保證針刺的放電能力和減少液滴腐蝕的線型。濕式電除塵器在原理上與常規干式電除塵器相同，其陰極線線型在常規干式電除塵器陰極線型上進行了沿用并改進，現今主流濕式電除塵器的陰極線型主要有針刺線、芒刺線等，各有優劣。針刺線放電性能強，但是耗材多、生產成本高，芒刺線放電性能沒有針刺線強，但是生產成本低、耗材少，并且重量輕，減少本體荷載。因此，要綜合考慮其放電特性及經濟性。

4.2 氣流分布

在影響電除塵器凈化效率的因素當中，氣流在電場內是否均勻分布也對除塵效率影響很大。

圖4 氣流均布裝置形式

電除塵氣流分布的均勻程度主要取決于正確選擇煙道斷面與除塵器斷面的比例及設置氣流均布裝置和阻流裝置。氣流均布裝置有各種結構形式，其中沖孔板和拼孔板是應用最為廣泛的有效形式之一，如圖4所示。孔板設計應根據電廠的煙道布置，按照幾何相似和動力相似原則進行氣流分布模擬試驗，通過計算機模擬試驗和氣流分布模型試驗，得出其開孔率、孔徑大小及多孔板的層數等，并以此來指導煙道布置及導流葉片等的設計，以確保在滿足場地條件的前提上使得濕式除塵器內部氣流穩定有良好的基礎。

同時，濕式除塵器內部還應布置防止煙氣短路紊流的阻流裝置等，使除塵器內部流場均勻性進一步優化，并使煙氣處理效率進一步得到提高。

4.3 噴淋系統

針對濕法脫硫后煙氣易腐蝕和易結垢的特性，噴淋系統的合理布置是減少SO3和石膏漿液在濕式電除塵器極板表面的停留時間，減輕SO3對極板的腐蝕及緩解石膏漿液在極板上結垢的關鍵。這需要根據不同結構的噴嘴在極板表面形成的水膜進行綜合比較，并結合不同的排列布置方式，以得到最佳噴嘴結構和最優的排列組合。為保證良好的清灰效果，沖洗可采用兩種方式：一是在陰陽極上部布置一層細霧滴小流量水膜噴嘴，通過噴入細微霧滴經荷電吸附在陽極板表面形成均勻連續水膜；二是在水膜噴嘴的上方布置噴水量較大的沖洗噴嘴，定期整個電場進行沖洗清灰，達到極板清灰的目的。

5 小結

作為在國內外主流大氣復合污染物控制工藝中的末端精處理技術設備，金屬極板濕式電除塵器因結構上與干式電除塵器相似，類型組成多樣，材料選用特殊，系統構成完善，因此對PM2.5、酸霧、氣溶膠、亞微米顆粒物、汞、重金屬和二噁英的控制皆具有良好的效果。