豎流管式濕式電除塵器在燃煤發電機組的應用

徐志強

（江陰蘇龍熱電有限責任公司，江蘇江陰214442）

豎流管式濕式電除塵器在燃煤發電機組的應用

徐志強

（江陰蘇龍熱電有限責任公司，江蘇江陰214442）

主要對管式豎流濕式電除塵器在江陰蘇龍熱電有限公司3號、4號機組的應用情況進行了介紹，包括濕式電除塵器前期的實驗研究、運行原理、結構特點及運行狀況等，通過多家測試單位對濕式電除塵器的性能進行評估和驗證，濕式電除除塵器達到預期效果，運行穩定，值得在其他電廠進一步進行推廣和應用。

管式豎流；濕式；電除塵器；超低排放

為響應江蘇省環保廳的要求，江陰蘇龍熱電有限公司在已到達現行新的國家排放標準的基礎上，進行了更進一步的煙氣污染物超低排放改造，自2014年3月開始，分別對6臺燃煤機組進行脫硝、除塵、脫硫的深度改造。改造的主要內容為低氮和脫硝（SCR）優化；脫硫進行單塔雙循環增效改造；在脫硫塔之后增設濕式電除塵器等。經改造后污染物排放已達到：NOx≤5 mg/m3（標準狀態下，下同），SO2≤3 mg/m3，顆粒物≤mg/m3的燃氣輪機排放限值［1］。文中主要就濕式電除塵對煙塵超低排放的效果簡單作一介紹。

1　 3　號和4　號機組超低排放改造概況

3號、4號機組（2×140 MW）改造前鍋爐的煙氣流程為：→省煤器→空預器→低壓省煤器→電除塵→吸風機→GGH→吸收塔→煙氣換熱器（GGH）→煙囪。脫硫均采用石灰石-石膏濕法脫硫系統。3號、4號鍋爐采用“兩爐一塔”方式脫硫。

改造后流程變為：→省煤器→空預器→低壓省煤器（WGGH吸熱器）→電除塵→吸風機→吸收塔（單塔雙循環）→濕式電除塵器→凈煙氣再熱器 （WGGH放熱器）→煙囪。

該改造拆除GGH，吸風機來的煙氣進入脫硫吸收塔（單塔雙循環改造），吸收塔出口的煙氣流入濕式電除塵器裝置，濕式電除塵器對煙氣進行清潔處理后，經WGGH（新增）加熱到80℃后，由煙囪排入大氣。目前燃用煤質的灰分見表1。

2　濕式電除塵的前期試驗研究

2.1 濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器是用于脫除濕煙氣中的塵、霧、液滴及氣溶膠、PM2.5等雜質的靜電除塵設備。由于處理的煙氣為濕煙氣（一般煙氣中含有的水份為飽和狀態），通常稱為濕式電除塵器。

表1目前燃用煤質灰分　%

SDD-CF豎流管式濕式電除塵器由高壓靜電裝置和除塵器本體組成，沉淀極采用管束結構，每個沉淀極管對應1根陰極線（如圖1所示）。工作時利用高壓靜電裝置對架設在濕式靜電除塵器內的陰極線施加高壓電，在電場力作用下，整個沉淀極管內形成電暈區。當含塵、水霧、酸霧及其他污染物的煙氣進入靜電場時，產生大量的正負離子和電子，并使塵、酸霧、水霧等荷電，荷電后的粒子在電場力的作用下向沉淀極移動并在沉淀極上沉積，在陽極管內壁形成含塵液膜，含塵液膜在重力作用下流到濕式靜電除塵器下部的集液槽中，從而達到捕集煙氣中霧滴和其他污染物的目的。

圖1豎流管式濕式電除塵器的原理

2.2濕式電除塵器的工廠化實驗研究

濕式電除塵器在化工及冶煉行業也叫做電除霧器，并在該領域有100多年的應用歷史，但在電力行業國內幾乎沒有成功投運的業績。鑒于此，公司前期做了大量調研工作，綜合比較多個技術流派，認為SDD-CF豎流管式濕式電除塵器技術成熟可靠。為了驗證其在電廠脫硫之后是否仍具有在化工冶煉行業的效果，還專門邀請設備生產廠家進行了實地試驗：在二期脫硫塔出口煙道上引出20 000 m3/h左右的煙氣量送入與該氣量匹配的SDD-CF豎流管式濕式電除塵器內，并進行了多種工況的測試。

自2013年12月21日以來通過利用煙塵分析儀采樣、煙氣冷凝水濁度分析等手段收集了上千組數據，分別測定了不同工況不同操作條件下的濕式電除塵器進、出口煙塵濃度和除塵效率。近兩個月的測試得出了如下結論：

（1）氣速恒定下濕式電除塵器除塵效率隨電壓升高而升高。

（2）電壓恒定下濕式電除塵器除塵效率隨煙氣流速升高而降低。

（3）氣速及電壓恒定下濕式電除塵器除塵效率隨入口煙塵濃度升高而升高。

（4）在3 m/s流速左右，入口含塵在20 mg/m3以下，可控制濕式電除塵器出口塵含量在5 mg/m3以下。

3　 SDD-CF豎流管式濕式電除塵器

3.1主要構成

SDD-CF豎流管式濕式電除塵器主要由電暈線（陰極）、沉淀極（陽極）、絕緣箱、供電電源和沖洗系統組成。

3.1.1陽極裝置

陽極裝置包括CF材質沉淀極和鋼制支撐梁。沉淀極采用具有導電性能優良、抗腐蝕性能好的高碳纖維復合材料CF，可在線連續工作，不僅具有持續長時間導電功能，還具有高阻燃性，能確保陽極裝置在電廠脫硫之后的煙氣之中長周期穩定運行。

正常運行時，陽極表面形成一層水膜，收集的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽，實現在線清灰。裝置下部設置1個集液槽，收集液采用管道引至脫硫塔內循環使用。

3.1.2陰極裝置

陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置、絕緣箱。陰極線采用合金材質高效芒刺線，該材質輕質高強，且耐腐蝕性能極好，廣泛適用于飽和濕煙氣環境。陰極線為剛性陰極線，固定于上下框架上，上下框架也為合金材質，避免了陰極采用兩種材質產生的電化學腐蝕等問題以及在高流速煙氣中擺動問題。

3.1.3沖洗系統

裝置內設兩層沖洗管網：陰、陽極間歇沖洗管網和塔底部沖洗管網。陰、陽極間歇沖洗管網主要進行開機前沖洗以及關機后沖洗，設置若干個電動閥進行分區沖洗。

沖洗系統可實現遠程自動控制，設定好沖洗步驟、間隔及沖洗時間，可實現無人值守智能操作，也選擇可人工手動設定，遠程或就地開啟閥門進行系統的沖洗。

3.1.4主要設計參數

濕式電除塵器主要參數見表2。

表2濕式電除塵器主要參數

3.2應用在燃煤電廠中的特點

SDD-CF豎流管式濕式電除塵器本體部分采用的是CF材料，此材料是以合成樹脂為粘合劑，玻璃纖維及其制品增強材料、高碳纖維制品為導電功能材料而制成的復合材料。它具有玻璃鋼的輕質高耐強、化學腐蝕等優異性能；但不同于普通玻璃鋼的高絕緣性而具有高導電性。其表現出如下明顯優點：

（1）無二次污染、運行成本低。SDD-CF濕式電除塵器在運行過程中不需要噴淋水及堿液，收集下來的僅為煙氣中夾帶的塵、霧及氣溶膠，可以返回到系統中循環使用，不會產生新的二次污染物，在運行過程僅僅需要消耗少量電能。

（2）除塵、除霧性能優良、使用壽命長。國內第一臺導電玻璃鋼濕式電除塵器投產已經超過20年［2］，至今效率沒有下降，沒有明顯的腐蝕、損壞。采用二級串聯除霧效率在99.5%～99.7%之間，除塵效率在99%以上，出口酸霧低于5 mg/m3，塵含濃度低于3 mg/m3。

（3）電氣性能優良。由于濕式電除塵器陽極具有與金屬相似的高導電性，再配置最新型的高效陰極線（專利產品），在高酸霧、高含塵、高流速中使用時仍具有良好的除塵、除霧效率，并且不會產生反電暈現象。

4　 SDD-CF豎流管式濕式電除塵器運行情況

3號、4號機組濕式電除塵器自2014年7月16日投入運行以來，運行平穩，無論在線監測數據還是現場實際測試數據均小于3 mg/m3。操作簡單，只需每天進行一次沖洗即可，在系統低負荷期停系統的某個供電分區進行2～5 min的沖洗即可，且沖洗過程中尾氣中塵含量也不會超過3 mg/m3。濕式電除塵器本體阻力約150 Pa，正常情況下系統運行參數見表3。

表3濕式電除塵器運行參數

由于國內目前仍無在高含濕、超低含塵情況下的煙氣中顆粒物檢測標準，為了準確測量高含濕超低濃度粉塵含量，江蘇省環境監測中心專門邀請青島嶗山應用技術研究所、江蘇方天電力技術有限公司，三家一同進行比對測試，對各種測試方法得出的結果進行重復性分析，最終選取整體式濾筒采樣的測試方法。即使用濾筒進行塵樣的收集，在測試過程中將濾筒裝入一個整體裝置中，減少因濾筒取、放產生的誤差；同時延長了采樣時間以盡量消減測量誤差；并使用德國進口的西克麥哈克的SHC-502儀器進行采樣測試了多組結果，江蘇省環境監測中心分別于2014年8月16日、17日對3號、4號機組煙囪入口（濕式除塵器口）污染物進行了測試，結果（見表4）顯示完全達標。

2014年10月2日利用機組調停進入設備內部檢查，發現陽極管內壁、陰極線均很潔凈，無積灰現象，因此將每24 h沖洗1次調整為每48 h沖洗1次。系統運行更為穩定，同時降低了沖洗水的消耗量。

表4 3號和4號機組煙囪入口（濕式除塵器出口）廢棄污染物排放監測結果評價表

7　　結束語

SDD-CF豎流管式濕式電除塵器應用在燃煤發電機組脫硫后有較高推廣價值，其具有除塵效率高、運行穩定、可實現無人值守運行、維護工作量少、占地面積小、運行費用低等優點。將SDD-CF豎流管式濕式電除塵器應用在燃煤機組脫硫之后可有效去除煙氣中含有的顆粒物、氣溶膠、酸霧、重金屬等污染物，是凈化大氣環境，降低工業固定污染物排放非常理想的設備。

［1］環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 13223—2011火電廠大氣污染物排放標準［S］.北京：中國環境科學出版社，2011.

［2］張海濤.不同技術路線濕式電除塵器技術經濟性比較［J］.節能與環保，2015（10）：58-59.

Application of Vertical Flow Tube Style Wet Electrostatic Precipitators in Coal-fired Power Plants

XU Zhiqiang
（Jiangyin Sulong Thermal Power Generation Co.Ltd.，Jiangyin 214442，China）

ApplicationofverticalflowtubestylewetelectrostaticprecipitatorsintheUnit#3and#4ofJiangyinSulongThermal Power Generation Co.Ltd.is introduced in this paper，including the preliminary experimental efforts，operating principles，structuralcharacteristics，and actual operation conditions.The evaluation resultsfromvarioustestingorganizationsindicated that theelectrostaticprecipitatorscanachievethedesiredperformanceanddeservetherecommendationforbeingwidelyapplied.

vertical flow；wet style；electrostatic precipitator；ultra-low emission

TK284.5

B

1009-0665（2016）01-0095-03

2015-08-17；

2015-11-05

徐志強（1973），男，江蘇江陰人，高級工程師，長期從事發電廠技術管理和節能減排工作。