濕式電除塵器運行中常見問題淺析

汪 波

（沈陽華聯除塵設備廠，沈陽 110021）

濕式電除塵器運行中常見問題淺析

汪 波

（沈陽華聯除塵設備廠，沈陽 110021）

濕式電除塵器因受自身條件限制，存在極板表面水膜均勻性差、電暈閉塞、極板腐蝕、耗水量大、運行費用高、可靠性低、效率衰減等問題。文章結合實踐，分析了濕式電除塵器的技術特點及常見問題，指出濕式電除塵器并不是當前燃煤電廠實現超低排放唯一的最佳技術選擇。

濕式電除塵器；燃煤電廠；水膜均勻性；電暈閉塞；耗水量

前言

近年來，我國華北、東北大部分地區霧霾肆虐，公眾關注PM2.5污染治理。濕式電除塵器作為燃煤電廠有效去除PM2.5的方法之一，得到了迅速發展。

濕式電除塵器在國內冶金、化工等行業早有應用，尤其是化工行業，濕式電除塵器甚至作為生產設備，技術成熟，但在電力濕式脫硫方面尚處于起步階段。隨著《環境空氣細顆粒物污染物綜合防治技術》政策的出臺，眾多企業迅速從國內外引進濕式電除塵技術，但多數企業是倉促上陣，準備不是很充分，即使是自主研發技術的企業，也存在關鍵數據和經驗均有待驗證的問題。尤其在濕式電除塵器技術用于大容量燃煤機組控制煙氣污染物排放，在技術、經濟與運行經驗等方面都還存在諸多不確定因素，一些關鍵技術還需進一步研究、積累經驗。

目前我國已成為濕式電除塵器應用第一大國，應用數量超過世界上其他國家已投入運行的總和（指脫硫后的濕式電除塵器），而對于運行，尚無積累可供借鑒的經驗，因此現在大批興建并投入運行后的除塵效果，以及對于運行中出現的問題如何應對等，均需要認真思考。

1 濕式電除塵器的技術特點

國內的濕式電除塵器分為引進、自主研發、自主研發+部分引進三大流派，各流派的差別也較大。表1、表2為部分濕式電除塵器的技術特點。

2 主要型式及特點

濕式電除塵器的收集極板材料主要有金屬、玻璃鋼及柔性織物3種；結構型式分為臥式與立式2種；按沖洗方式可連續與間斷2種。

2.1 金屬極板的特點

陽極板材質通常采用316L，但316L不具備很好的防腐性能。主要依靠極板上的一層水膜隔離其與煙氣直接接觸，以避免極板受到煙氣的腐蝕，但因為水的溝槽效應，水膜不可能均勻的布滿整塊極板（如圖1所示）。而水膜一旦出現破損，陽極板很快會被腐蝕。因而對其設計、制造及安裝都有極高的要求，并要求應用方具有良好的現場管理能力。

圖1 金屬極板表面水膜明顯線狀流

表1 部分濕式電除塵器的技術特點

金屬極板的優點：1）采用板式結構，安裝方便；2）采用霧化效果良好的噴嘴，在沖洗時放電和集塵極同時通電，可保證不發生有害放電現象；3）對噴嘴排列和集塵極型式優化，可保證對極板最佳的清灰效果。

缺點：1）占地面積大；2）在電廠運行業績少；3）陽極防腐主要靠極板表面形成的水膜，但水膜不均勻，導致防腐性能較差；4）作為放電極的濕式電除塵不銹鋼陰極線，焊接后往往因不銹鋼材質變化和焊后收縮率大而容易導致運行斷線。

2.2 玻璃鋼極板

以耐腐蝕乙烯基樹酯為基體，碳纖維、玻璃纖維為增強材料通過模壓纏繞成型。兼具導電性和耐腐蝕性，但玻璃鋼電導率較低，電耗比金屬極板高。

優點：1）在化工企業有長期應用經驗，防腐性能可靠；2）借助除霧器下來的自流液體清灰，不產生粉塵二次飛揚；3）無需連續噴淋，間斷噴淋水耗小，在去除漿液和微細粉塵氣溶膠的同時可大幅度減少液滴，降低排放濃度；4）可實現整體模塊化，陽極組采用工廠成型，有利于保證安裝精度，安裝方便；5）整體采用玻璃鋼復合碳纖維材質，設備負荷較不銹鋼大大降低；6）布置方式靈活，可采用立式或臥式方式布置，可布置在脫硫塔后或塔上；7）采用立式布置，占地面積小。

缺點：1）玻璃鋼極板由于采用碳纖維與石墨做導電介質，存在易老化問題；2）導電玻璃鋼間距小，致使陰極

線數量大；3）局部流速過高，煙氣沖擊破壞水膜；4）電導率較低，電耗比金屬極板高。

2.3 柔性織物極板

柔性織物極板以纖維編織的膜為載體，改變了濕式電除塵器對鋼材的依賴，在重力協助下的毛細作用為布水機理，改變了極板的布水不均勻問題。

毛細效應與液體流量成反比，毛細管越細，當量半徑越小的毛細效應越高，但液體流量則顯著減少。因此不可能在提高毛細效應的同時達到增大毛細管的目的。故在毛細效應高度一定時，只能通過增加毛細管的量來提高液體流量。不同碳纖維的毛細作用也不相同，表3為不同規格碳纖維的蓄水量。

表2 濕式電除塵器主要性能

表3 不同規格碳纖維膜蓄水量

由表3可知，3K的碳纖維膜的蓄水量最少，12K的最大，6K碳纖維膜介于兩者之間，這是由于3種碳纖維膜在相同面積下的原絲數量不同所致。質量利用率最高的是3K碳纖維膜，而單位質量蓄水量最少的是12K碳纖維膜。因此，選擇單位面積質量較大的3K纖維膜，可以節約成本。

編織纖維中的毛細作用為：

式中：Q —毛細管流量，m3/s；h —毛細效應高度，m；η—液體黏度，m；L —毛細管長度，m；r—毛細管當量半徑，m；θ—固液角。

碳纖維的主要技術參數見表4。

表4 碳纖維主要技術參數

碳纖維的優點：1）重量輕；2）陰極部件可組裝拆卸，有利于后期維護和更換；3）采用井字形布置，由于陽極重量輕、支撐面積小，整個有效面積超過80%；4）采用立式布置，有效利用面積大；5）重量輕，對底部脫硫塔負荷??；6）柔性絕緣疏水纖維濾料的材料結構，有利于表面形成水膜；7）無需連續噴淋，節約沖洗水

量；8）柔性材料的耐腐蝕性能好。

缺點：1）柔性織物極板為方形結構（如圖2），電場分布不均勻；2）電場內煙氣流速過高，造成電暈線擺動，致使運行電壓不穩定；3）柔性織物極板膜易變形鼓包，極間距易改變，穩定性差（見圖3）；4）柔性織物孔膜微孔易被粉塵堵塞而失去毛細作用；5）柔性織物品種較少，可供選擇的品種更少；6）柔性織物極板的伸縮率遠大于金屬極板，浸水后更易發生伸縮，織物的張緊程度都會影響極間距，進而影響電壓的穩定；7）火花易燒毀織物。

圖2 柔性織物極板結構

圖3 柔性織物極板表面變形鼓包及水膜

3 存在的主要問題

目前，國內的濕式電除塵器制造廠家大多采用引進國外技術或借鑒國外技術+自主創新模式。在初期消化吸收國外技術時，對設計條件中的設備和制作安裝均存在認知上的不足，且對于產品的研發、實驗、試生產應用僅用了2～3年的時間。因此，濕式電除塵器在運行中出現故障難以避免，需要較長時間不斷改進完善。

3.1 收塵極板

（1）水膜分布不均勻。由于濕式電除塵器是靠水膜來保護極板，但由于水的溝槽效應，即使連續沖洗，沖洗水也不可能均勻分布在極板表面。沖洗水形成線流造成偏流，在極板上會形成“干污斑點”，且干斑區隨時間不斷增長，一旦失去水膜的保護，極板就會發生嚴重的腐蝕，最終導致失去收集功能。對于立式極板來說，在現階段的技術條件下還無法解決該問題（如濕式電捕焦油器陽極管采用溢流連續供水，仍無法解決集極管上干斑的形成），即使加大沖洗強度，也只能在一定程度上減少干斑的形成，無法從根本上解決問題，而加大沖洗強度卻會導致電場局部短路，電壓驟降，無法維持較高的電場強度，效率也隨之降低。該問題在前級除塵器效率低、濕法脫硫除霧效果不好的情況下顯得更加嚴重。

對臥式電除塵器來說，在增加布水裝置條件下。極板可從根本上解決極板布水均勻性的問題，且該技術已有30多年的運行經驗，技術上非常成熟。

（2）在間斷沖洗條件下，除上述原因外，進入除塵器的氣流也未達到過飽和狀態，水膜狀態和除塵效果均不理想。

（3）柔性織物極板易受氣流沖擊而產生晃動，在間斷沖洗水的情況下，單側極間距會不斷發生變化，造成局部放電，損壞柔性極板。

（4）柔性織物的伸縮率遠大于金屬極板，浸水后更易發生伸縮，而織物的張緊程度會影響極間距，進而影響電壓的穩定。

（5）火花放電易燒壞柔性織物極板。

（6）柔性織物極板膜易變形鼓包，極間距易改變。

（7）柔性織物孔膜微孔被粉塵堵塞并失去毛細作用，影響正常運行。

（8）柔性極板采用管孔布水方式，雖然可保證各小孔出水均勻，但存在點供水下的過小水量扇狀流和過大水量波紋流（如圖4）。

圖4 膜表面波紋流

（9）柔性極板很難模塊化生產和安裝，不利于規模操作。

（10）導電玻璃鋼的有效利用率低，為60%～70%，

占地面積大，在相同電場截面下的煙氣流速高。

（11）玻璃鋼極板采用模塊化設計，雖然安裝方便，但如出現個別或部分損壞，則需更換整塊模塊，增加了維護費用。

（12）玻璃鋼存在易老化、變形、石膏結垢現象。

（13）電場煙氣流速過高，造成陰極振動、局部高速煙氣沖擊破壞水膜。

（14）極板噴淋時，需要配套近千個噴嘴噴水形成陽極板的水膜，噴嘴口徑只有1mm，如循環水處理不當，易造成噴嘴堵塞，噴嘴堵塞較多時，會影響對應的陽極板水膜形成，加劇腐蝕速度。

3.2 電暈極

（1）陰極線兩端以采用焊接固定，焊接點由于腐蝕而斷裂，引起電場短路。

（2）陰極線兩端以彈性螺栓聯接，陰極框架組受風振動容易使螺栓脫落。

（3）陰極線安裝過緊，陰極框架受風振動時會造成部分陰極線拉斷。

（4）沖洗水或水膜不能均勻覆蓋，其表面或采用間斷沖洗，使電極316L處于干濕交替變化的環境中而易腐蝕。

（5）作為放電極的濕式電除塵一般采用不銹鋼陰極線，焊接后往往因不銹鋼材質變化和焊后收縮率大而易導致在運行中斷線。

（6）由于立式結構電暈線的底部采用重錘吊掛固定（如圖5），煙氣流速過高時，造成電暈線擺動，致使運行電壓不穩定。

圖5 電暈線底部重錘吊掛固定

3.3 瓷瓶爬電問題

檢察院審前監督權新論——以監察體制改革為視角的分析 ………………………………………………………… 劉甜甜（4．58）

濕式電除塵器長期工作在潮濕環境中，雖然絕緣箱采取有加熱及熱風隔離等措施，但仍有少量潮濕煙氣會進入絕緣箱，并在瓷瓶表面結露產生爬電，造成電壓降低而影響除塵效率。

3.4 灰水的二次污染問題

濕式電除塵器的沖洗水雖然采用閉式循環，但由于水中含有粉塵，則需不斷補入原水，排出廢水。廢水量與煙氣中的含塵量成線性關系，增加了脫硫系統水平衡的難度（外排廢水量與濕式電除塵器入口濃度相關，入口的煙氣含塵為30mg/Nm3時，外排廢水量約為38t/h；入口的煙氣含塵為100mg/Nm3時，外排廢水量約為80t/h）。國內大量濕法脫硫前的除塵器效率普遍不高，除霧器效果則更差。因此，濕式電除塵器灰水的二次污染問題非常嚴重。此外，循環水中的含塵量增加，也加速了噴嘴的磨損及堵塞的風險，增加了運行及維護成本。

3.5 腐蝕問題

濕式靜電除塵器雖然原理和結構并不復雜，但部件長期在潮濕環境中工作，甚至浸泡在酸性液體環境中，特別是濕法脫硫煙氣中含有氯離子，設備防腐處理不當，極易腐蝕，因此對設備的防腐性能要求很高。

3.6 一次性投資高、運行費用大

（1）濕式電除塵器的殼體、陽極板和芒刺線、噴嘴等接觸煙氣的部件需采用特殊的耐蝕材料和進行防腐處理，甚至采用特殊的不銹鋼，設備投資非常高。近幾年，為應對硫酸霧滴的腐蝕，設備的陽極采用了PP材料替代鋼材，但由于PP材料不耐高溫，當冷卻水系統發生故障時，高溫煙氣直接接觸陽極，容易損壞陽極，導致電除塵器停運。在運行維護費上，除電除塵器增加的電耗外，輔助的循環水泵、漿液輸送泵等還將增加一部分的電耗。另外，對沖洗水的水質要求較高，其中為了調節噴淋水pH值而添加的NaOH溶液也提高了運行成本（1000MW燃煤硫份為0.6%時，耗用堿量約200kg/h）。此外，定期更換噴嘴及泵維護也增加了維護費用。

（2）在理想狀態下，濕式電除塵器的除塵效果能達到排放5mg/Nm3，1臺1000MW機組的濕式電除塵器每小時減排的粉塵量也僅有450kg。不考慮極板、極線的更新和人員維護費用（受設備質量影響，各廠差異較大），僅正常的設備折舊及水、電、NaOH費用，每小時合計超過1500元。相比減排效果，濕式電除塵器的運行成本過高、性價比太低。

（3）濕式電除塵技術運行維護手冊要求：極板、極線要定期檢查，如發現腐蝕極板在0.5mm以上，極線在1mm以上，需更換。按這項要求執行，金屬極板、極

3.7 其他問題

設備運行能耗高（含阻力能耗，在1000～1200kW/h），且運行一段時間后，也存在效率衰減問題。

4 濕式電除塵器應重點關注問題

4.1 流場均勻性

電除塵器的氣流不均勻，造成效率降低。干式電除塵器一般由幾個電場組成，不會產生大的影響，但濕式電除塵器僅為1個電場，煙氣流速過高，一般粉塵在電場停留時間為1.2～3s。如流場設置不當，凈化性能只能停留在低水平線上。另外濕式電除塵器受電場長度限制，盡管用于脫硫的濕式電除塵器的電極可達10m，但對于處理大流量氣體，電場截面呈矮胖型（即電場寬度遠大于電場高度），高寬比極不協調。立式濕式電除塵器的電極長度一般為4.5～6m，由于受結構影響，電極不宜做得太長。

4.2 極配形式

濕式電除塵器處理的是SO3形成的酸霧及攜帶大量水滴的飽和煙氣，由于煙氣濃度很高，極易形成空間電荷效應，嚴重抑制電暈電流，出現電暈閉塞現象，導致電暈功率和凈化效率下降。為了克服電暈閉塞出現極配形式，收塵極和電暈極的幾何形狀必須組合得當，甚至要聯系到最佳的同極間距。空間電荷的量與進入濕式電除塵器的濃度成正比，粒子的尺寸愈小氣流速度愈高，空間電荷效應變大，結果是電暈電流顯著下降，火花放電使電壓下降，導致除塵性能降低。因此，在把握煙氣條件中各種因素的同時，選擇極配形式可有效減少空間電荷帶來的消極影響。

4.3 噴淋系統和電極的匹配

濕式電除塵器都有一套相應的噴淋系統以保證運行，極板的清潔與噴淋系統、煙氣性質及電極長度都有關。由于受水的溝槽效應影響，極板上的水膜不可能均勻分布在其表面，極板一旦失去水膜的保護就會發生嚴重的腐蝕，同時導致極板出現干區而使粉塵黏接在極板上，并且干區隨時間不斷長大，導致極板最終失去收塵功能。

4.4 極板上液滴流動性

濕式電除霧技術最初用于氣體凈化（如除硫酸霧），而非煙塵處理，其所宣傳的“無需噴水，極板上的液滴僅靠自重滑落”也只有在氣體凈化時能夠做到，當極板上黏附的煙塵尤其是黏性極大的石膏粒子時，還能否靠自重滑落（如在炭素瀝青煙氣治理中老式煅燒窯產生的炭黑粉塵量少，則瀝青焦油液滴可以順利滑落，而新煅燒窯出現了由于燃燒充分，煙氣中的瀝青焦油含量大幅減少，相對炭黑粉塵含量增加，焦油很難滑落；又如前期項目極板多采用蜂巢結構，后期運行存在較嚴重的堵塞問題），該技術路線是否能適用于燃煤濕煙氣工況，尚需時間檢驗。

4.5 濕式電除塵器并不是超低排放的唯一辦法

目前很多廠家在采用低硫煤、低灰煤的前提下，不設濕式電除塵器也實現了超低排放，且可靠性、經濟性、煤種適應性均超過了濕式電除塵器。如廣東湛江電廠2#機組將原電除塵器改為袋式除塵器后，其出口煙塵濃度在10mg/m3左右，脫硫后煙囪排放濃度在1.5mg/m3，因設置了GGH，常年并無“石膏雨”發生。所以，濕式電除塵器并不是燃煤電廠實現超低排放唯一的最佳技術選擇。

4.6 濕式電除塵器的除汞問題

汞在煙氣中至少以三種形態存在，即原子態汞（Hg）、氧化汞（Hg2+）、顆粒態汞（HgP），三者之和為總汞。而原子態汞是煙氣中氣態汞的主要存在形式，不溶于水，一定條件下可被吸附，很難被現有的煙氣凈化設備去除。如長興島第二發電廠1#機組出口汞排放濃度為6.19μg/Nm3，2#機組出口汞排放濃度為7.04μg/Nm3，與本地區其它沒有上濕式電除塵器電廠的排放水平一致。有關測試也表明，濕式電除塵器對氧化汞、顆粒汞的去除率相對較高，對元素汞的去除率較低。綜合來看，濕式電除塵器對汞的捕集能力非常有限。美國2011年對80個電廠的測試結果表明，袋式除塵器對汞的去除率最高可達90%，而濕式電除塵器只有37%。

4.7 安裝方式

濕式電除塵器直接布置在濕式吸收塔塔頂，布置緊湊、占地面積小，但維護難度高。另外，吸收塔需要額外增加高度，使重量大幅度增加，還需要考慮原有吸收塔的鋼支架及基礎是否能滿足要求，且整體式中沖洗水和煙氣的流向剛好相反，要保持穩定的水膜較難，最大處理煙氣量常常受最大煙氣流速的限制，因此，濕式電除塵器用于現有濕法煙氣脫硫吸收塔的改造，困難很大。

4.8 不是僅靠增加濕式電除塵器就能達到超低排放

目前，在濕式電除塵器之前普遍采用低溫靜電除塵器先預除一部分SO3，濕法脫硫內通過除霧器提效，保

證濕式電除塵器入口煙塵濃度低于18mg/Nm3。

4.9 脫硫前效率是濕式電除塵器超低排放的決定因素

濕式電除塵器在日本作為二級除塵設備，其入口粉塵濃度要求低于18mg/Nm3，方能保證濕式電除塵器出口粉塵濃度低于5mg/Nm3。國內的應用實踐表明，一些出口達不到5mg/Nm3或10mg/Nm3的濕式電除塵器項目，多是因為入口的塵濃度過高。

4.10 濕式電除塵器耗電量大且造成二次污染

耗電量大且造成二次污染（這也是干電取代濕電的主要原因），因為濕電問題反而更多。

5 結語

濕式電除塵器盡管有許多優點，但也存在諸多問題，如對于解決目前我國濕法脫硫“石膏雨”問題和PM2.5問題，濕式電除塵器不容樂觀；濕式電除塵器的柔性極板使用壽命需要驗證；濕式電除塵器比干電更嬌氣、運行可靠性更低等。所以濕式電除塵器并不是當前燃煤電廠實現超低排放的最佳技術選擇。

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[7] 采用濕式電除塵器之前要知道的那些事[J/OL]．北極星電力網．

Analysis on Ordinary Problems in Operation of Wet Electrostatic Precipitator

WANG Bo
(Shenyang Haulian Precipitating Equipment Plant, Shenyang 110021, China)

The wet electrostatic precipitator exists many problems, such as poor equality of surface water membrane of pole board, corona obstruction, erosion of pole board, great quantity of water consumption, high operation costs, low reliability and efficiency attenuation. The paper analyzes the technical characteristic of wet electrostatic precipitator and problems to be concerned. The paper points out that wet electrostatic precipitator is not the one and only best technical choice that realizes the ultra low emission in coal-fired power plant.

wet electrostatic precipitator; coal-fired power plant; equality of water membrane; corona obstruction; quantity of water consumption

X701

A

1006-5377（2016）11-0044-07