濕式電除塵技術應用與研究

摘 要：工業發展給人們生活帶來便利的同時，環境污染問題也日益嚴重。近年來日益增多的霧霾天氣使人們對粉塵排放越發重視，環保標準越來越高。文章介紹了濕式電除塵器的工藝原理，濕式電除塵器與干式電除塵器的對比分析，并對常見濕式電除塵器的工藝特點進行了分析。濕式電除塵器工藝成熟，對細微粉塵捕集能力較高，同時也可對氣溶膠、汞、重金屬等有一定的脫除效果，應用前景廣泛。

關鍵詞：濕式電除塵；環保；粉塵；對比分析

引言

工業發展給人們生活帶來便利的同時，帶來的環境污染問題也越來越引起重視。隨著今年來霧霾天氣的增多，粉塵顆粒物的排放成為人們關注的焦點。火力發電廠作為大氣污染物排放的重要一環，其排放環保標準也日益嚴格。《火電廠大氣污染物排放標準（GB13223-2011）》中規定燃煤電廠粉塵排放濃度限值為30mg/Nm3，重點地區特別排放限值為20mg/Nm3。2014年，國家相關部委發布《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020）》，要求部分重點地區分拆排放濃度不高于10mg/Nm3。對于如此嚴格的標準，常規電廠粉塵脫出設施已無法滿足要求，濕式電除塵技術作為煙氣深度凈化處理的主要技術，將得到廣泛應用[1]。

1 濕式電除塵器工作原理

濕式電除塵器工作原理與常規干式電除塵器工作原理相似。其原理都是向電場空間輸送直流負高壓，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，收集在收塵極表面。其區別在于工作的煙氣環境不同，干式電除塵器工作煙氣環境是鍋爐排煙溫度狀態的煙氣，利用機械振打清灰的方式將收集到的粉塵去除，而濕式電除塵器工作煙氣環境基本是脫硫后的濕煙氣，利用在收塵極表面形成的連續不斷的水膜將粉塵沖洗去除。原理如圖1所示。

根據技術型式不同，一部分濕式電除塵器在陽極板上部設有噴水系統，將水霧噴向放電極和電暈區，水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅動下到達收塵極而被捕集。噴出的水霧在收塵極上形成連續的水膜，將收集的粉塵沖刷到灰斗中排出。也有一部分濕式電除塵器不設置水膜形成的噴水系統，利用飽和濕煙氣中收集下來的大量水霧滴在收塵極上形成連續不斷的水膜，將粉塵沖洗去除。只設置定期沖洗噴水系統，對收塵極和放電極進行定期大水量沖洗，保證運行效果。

2 濕式與干式電除塵器差異

濕式電除塵器的工作環境與干式電除塵器不同，由于煙氣基本處于濕飽和狀態，除塵效果比干式電除塵器好。濕式電除塵器去除的對象除了有粉塵顆粒還有大量的水霧滴以及氣溶膠等物質，由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別，其工作過程也有所差異。

從原理上來講，首先由于水滴的存在對電極放電產生了影響，要形成發射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢壘成為發射電子，增壓煙氣濕度，讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后，將原來的“金屬——空氣”界面分割成“金屬——水”界面和“水——空氣”界面，后兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多，可以顯著改變電極放電效果，使之能在低電壓下發生電暈放電。其次，由于水滴的存在，高比電阻的粉塵與水滴結合后，其比電阻明顯下降，有利于粉塵的去除，因此濕式電除塵器的工作狀態會更加穩定。另外由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，可解決常規干式電除塵器振打清灰二次揚塵的問題。干式電除塵器與濕式電除塵器對比見表1。

濕式電除塵器通常設置在濕法脫硫裝置后，脫硫后的飽和煙氣中攜帶大量水滴，在通過高壓電場時也可被捕獲去除，這樣可降低煙氣中總的攜帶水量，減小石膏雨形成的幾率。同時用于收集微細顆粒物PM2.5、酸霧等，煙塵排放濃度可以達到≤5mg/m3；解決濕法脫硫系統存在的石膏雨問題，還可用于控制汞等重金屬污染物。濕式電除塵器在美國、日本和歐洲已成功應用于濕法脫硫之后的PM2.5的去除。

3 濕式電除塵器不同技術對比

從結構上來看，濕式電除塵器主要分兩種形式，包括水平板式和豎直管式。

3.1 板式濕式電除塵器

水平板式濕式電除塵器的廠家主要有三菱和日立等。

三菱產品的技術優點主要有：收塵極應用不銹鋼材料，運行時需要連續噴入堿性水，提高設備抗酸腐蝕性，保證使用壽命。通過對噴嘴與收塵極板型式的優化配置，可保證對極板最佳的清洗效果，同時噴出的霧化水，可以對煙氣中粉塵和液滴起洗滌作用。由于設置了連續噴水系統，系統需設置工藝水箱、循環水箱、排水箱、貯堿罐、加堿裝置等，系統工藝較復雜，且系統水耗較高。其工藝系統如圖2所示。

日立濕式電除塵器主要技術特點：放電極采用帶芒刺片的鋼管制成，由于圓柱電容容量大，因而能產生強電場，芒刺尖端放電效果好，能產生強電流，即氣體電離效果好。集塵板采用大平板設計。收塵極與放電極的噴淋水實行分區供水，在電除塵運行過程中收塵極一直保持噴淋狀態，而放電極一天只噴淋一次，放電極噴淋時電除塵需短時停電。由于收塵極噴嘴在設計上指向性較強，可避免將水噴淋到放電極上，但是對煙氣的洗滌作用較三菱噴淋方式有所減弱。相對于三菱濕式電除塵器，除設備給排水系統復雜外，噴淋時電場參數會相對下降，放電極噴淋時電除塵需暫時停電幾分鐘。其工藝系統如圖3所示。

3.2 立式管式濕式電除塵器

豎直管式濕式電除塵器在化工工業上應用較多，其技術特點是：收塵極采用耐腐蝕非金屬復合材料，解決設備酸腐蝕問題，延長設備使用壽命。設計結構緊湊，布置靈活，可根據場地情況優化結構型式和布置方式，節省占地面積，適用于原有機組改造和新建機組。非金屬耐腐蝕復合材料的應用，徹底解決了濕式電除塵器采用金屬材料，運行中連續噴入堿性水抗酸腐蝕的問題。設備正常運行時不需要連續噴水形成水膜，利用除塵器收集煙氣中的水能夠實現循環利用。設備耗水量低，給水排水系統簡單，運行阻力低，耗電量大大降低[2]。其工藝系統如圖4所示。

4 結束語

濕式電除塵器系統工藝成熟，在國外有廣泛應用。近年來，隨著國內環保要求的日益提高，越來越多的電廠開始采用濕式電除塵工藝，以應對嚴格的污染物排放標準。濕式電除塵器除可以捕集粉塵外，對于氣溶膠、汞、重金屬等也有一定的收集效果。因此，濕式電除塵技術在火力發電廠的應用前景廣泛[3]。

參考文獻

[1]薛建明，縱寧生.濕法電除塵器的特性及其發展方向[J].電力環境保護，1997，13（3）：40-44.

[2]聶孝峰.燃煤電廠濕式電除塵（霧）技術研發與應用[J].電力科技與環保，2015，31（4）：28-30.

[3]趙琴霞.濕法電除塵技術及其在電廠的應用前景探討[J].電力科技與環保，2012，28（4）：24-26.