濕式電除塵技術(shù)的應(yīng)用前景

牛得草　肖建

摘 要：濕式電除塵技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金、電力、制酸、玻璃、光纖、化工等行業(yè)，它可用于處理PM2.5、酸霧、氣溶膠、微細(xì)顆粒物、汞、重金屬及二惡英等污染物。本文探討了濕式電除塵器在我國的應(yīng)用前景。隨著國家環(huán)境保護(hù)政策標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級，濕式電除塵器將是實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放非常有效的凈化裝置。

關(guān)鍵詞：濕式電除塵器（WESP）；PM2.5；顆粒物；超低排放

中圖分類號：TQ05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0061-02

2012年國家頒布新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012），首次增設(shè)了顆粒物PM2.5濃度限值，這大大提升了煙塵顆粒的排放控制要求。從2011年至今，國家陸續(xù)出臺各項(xiàng)環(huán)保政策與法規(guī)條例，在工業(yè)煙塵顆粒排放量以及排放濃度控制上逐步有了更加嚴(yán)格的要求。同時(shí)國家對于濕式靜電除塵技術(shù)的引進(jìn)、消化和使用也給出了明確的鼓勵和支持政策，這對于進(jìn)一步提高行業(yè)污染物排放控制水平具有積極的深遠(yuǎn)意義。濕式電除塵器（Wet Electrostatic Precipitator，簡稱WESP）可作為高效除塵的終端精處理設(shè)備，它具有控制復(fù)合污染物的強(qiáng)大功能，對微細(xì)的、黏性的或高比電阻粉塵及煙氣中酸霧、氣溶膠、汞、重金屬、二惡英等的收集都非常理想。因此，應(yīng)加強(qiáng)對濕式電除塵技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣。

1 濕式電除塵技術(shù)介紹

1.1 工作原理

濕式電除塵器與干式電除塵器除塵的基本原理相同，要經(jīng)歷荷電、收集和清灰三個階段。金屬放電線在直流高電壓的作用下，將其周圍氣體電離，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(qū)動下到達(dá)集塵極而被捕集，而在極板捕獲到足夠多的水滴后則會在集塵極板上形成水膜，通過間斷或者連續(xù)對陽極板進(jìn)行噴水，將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式電除塵器示意圖如圖1。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

濕式電除塵器相比于其他除塵器，有以下主要技術(shù)特點(diǎn)：

（1）不受粉塵比電阻的影響，對于亞微米大小的顆粒和極微細(xì)的粉塵（PM2.5），包括酸霧、濕煙氣中的氣溶膠、重金屬（汞等）都能有效收集；（2）能有效收集高比電阻、黏性大的粉塵，還能處理高濕、高溫、易燃、易爆的煙氣，適應(yīng)范圍極廣，濕式靜電除塵器對粉塵的收集比常規(guī)干式靜電除塵器更能適用于多種行業(yè)；（3）利用噴水對集塵極清洗，有效避免了粉塵在振打過程中的二次揚(yáng)塵，放電極和集塵極始終保持清潔，電極上無粉塵堆積現(xiàn)象，有效消除了反電暈現(xiàn)象，提高了集塵效率；（4）內(nèi)部無運(yùn)動部件，工作狀態(tài)穩(wěn)定，可靠性較高，運(yùn)行維護(hù)工作量小；（5）電除塵器內(nèi)的電場氣流速度較高及灰斗傾斜角減小，設(shè)備本體結(jié)構(gòu)小，占地面積小，還可與其它煙氣治理設(shè)備相互結(jié)合多樣化設(shè)計(jì)[1]。

2 濕式電除塵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 國外濕式電除塵器應(yīng)用

1907年美國人George Cottrell首先發(fā)明濕式電除塵器[2]，并成功用于捕集硫酸酸霧。目前，濕式電除塵器在國外已經(jīng)有較為成熟的應(yīng)用實(shí)例，特別在日本已有30年以上的應(yīng)用歷史。

在歐洲地區(qū)，大部分濕式電除塵器應(yīng)用在化工、冶金等行業(yè)。1997年Werndorf電廠開始在煙氣脫硫之后使用濕式電除塵器，這是歐洲地區(qū)在電廠使用的第一套。歐洲地區(qū)燃煤火電機(jī)組相對較少，因此大型火電機(jī)組濕式電除塵器應(yīng)用業(yè)績并不多。

在日本，三菱公司在1965年首次將濕式電除塵器用于燃?xì)廨啓C(jī)的高爐煤氣除塵上。自1975年，三菱公司生產(chǎn)的濕式電除塵器開始在化工廠進(jìn)行重油鍋爐產(chǎn)生的煙氣的處理。1985年東京電力公司“Yokosukai號”265MW機(jī)組開始應(yīng)用濕式電除塵器，運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，出口含塵濃度在10mg/m3以下[3]。在日本，典型的應(yīng)用案例為碧南電廠1～5號機(jī)組濕式電除塵器的應(yīng)用，粉塵排放濃度可以長期穩(wěn)定在5mg/m3以下。

在美國，JOY公司于1975年在賓州電站開始中試濕式電除塵器。1986年AES Deepwater電廠155MW燃煤發(fā)電機(jī)組開始使用濕式電除塵設(shè)施。2002年N&B;電力公司開始在1050MW最大機(jī)組濕法脫硫后使用濕式電除塵設(shè)備。

目前國外專業(yè)設(shè)計(jì)制造濕式電除塵器的生產(chǎn)廠商主要有：美國巴布科克&威爾科克斯公司、日本三菱重工和日立公司。

2.2 國內(nèi)濕式電除塵器應(yīng)用

在我國，濕式電除塵器最早在冶金、化工行業(yè)中使用，其主要作為生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)也比較成熟。在空氣污染治理中，我國使用濕式電除塵器早期主要是受昂貴的進(jìn)口價(jià)格因素困擾，隨著國家對PM2.5以及霧霾的影響越發(fā)重視，在強(qiáng)制環(huán)保要求下，國內(nèi)能否生產(chǎn)出成本低、效率高的環(huán)保設(shè)備成為了行業(yè)的迫切需求。濕式電除塵器的研發(fā)得到國家科技部的高度重視和大力支持，被列入國家“863”計(jì)劃和國家國際科技合作專項(xiàng)。我國環(huán)保企業(yè)從2009年開始進(jìn)行燃煤電廠濕式電除塵器的研究和開發(fā)，通過自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)，已掌握核心技術(shù)，應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。

目前，濕式電除塵器設(shè)備在我國主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域。

2.2.1 鋼鐵冶金行業(yè)

鋼鐵冶金行業(yè)對于濕式電除塵器的使用主要分兩大塊。

一塊是用于對轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣以及高爐煤氣的凈化。2005年以前國內(nèi)大部分鋼廠基本上都采用濕法（OG法）凈化回收轉(zhuǎn)爐煤氣，作為加壓前的精除塵，對濕式電除塵器的使用是一個標(biāo)配；不過隨著新建轉(zhuǎn)爐中配套轉(zhuǎn)爐煤氣干法（LT法）除塵的逐漸使用，濕式電除塵器的保有總量將會呈現(xiàn)減少趨勢。在焦?fàn)t煤氣的凈化流程中，濕式電除塵器主要為中間環(huán)節(jié)凈化設(shè)備，設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)前作為電捕焦油器使用。另外，為滿足鋼鐵廠少數(shù)用戶對煤氣含塵量的特別要求，有時(shí)候需要在用戶前端設(shè)置深度除塵環(huán)節(jié)，濕式電除塵作為首選。比如在CCPP系統(tǒng)前端設(shè)置的濕式電除塵一般要將煤氣的含塵量處理到1mg/m3以內(nèi)。

另一塊是對燒結(jié)、豎爐等系統(tǒng)經(jīng)電收塵和脫硫系統(tǒng)處理后仍不達(dá)標(biāo)的煙氣治理。目前國內(nèi)冶金企業(yè)采用的濕法脫硫正加裝濕式電除塵器的案例還不多，但隨著國家對大氣顆粒物排放濃度要求的進(jìn)一步嚴(yán)格，尤其是2018年生態(tài)環(huán)境部《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案》（征求意見稿）中提出了鋼鐵企業(yè)超低排放限值，各生產(chǎn)工序有組織排放顆粒物不超過10mg/m3，濕式電除塵器在鋼鐵冶金行業(yè)煙氣治理上必將有更好的推廣和應(yīng)用。

2.2.2 電力行業(yè)

在電力行業(yè)，濕式電除塵器是對燃煤鍋爐廢氣經(jīng)電收塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)處理后仍不達(dá)標(biāo)的大氣排放治理（如圖2）。濕式電除塵器能高效收集電廠排放的對人體危害特別大的微細(xì)顆粒物PM2.5。隨著電廠SCR脫硝及濕法脫硫的不斷應(yīng)用以及國家環(huán)保要求的提高，濕式電除塵技術(shù)不僅能解決環(huán)保設(shè)備更新改造的難題，更是一項(xiàng)能高效控制微細(xì)顆粒和酸霧等復(fù)合污染物排放濃度的技術(shù)[4]。《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2011）中規(guī)定，一般地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值30mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值20mg/m3，汞及其化合物污染物排放限值0.03mg/m3。濕式電除塵技術(shù)已成為我國燃煤電廠實(shí)現(xiàn)煙氣超低排放的主流技術(shù)路線之一。

天津市近日發(fā)布了地方強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/810—2018），該標(biāo)準(zhǔn)于2018年7月1日正式實(shí)施。在污染物限值方面，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)更是提出了超低限值，新建項(xiàng)目顆粒物排放要求不超過5mg/m3。

在環(huán)保問題日益突出的今天，火電廠的大氣污染已成為公眾日益關(guān)注的焦點(diǎn)，新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施在更大程度上督促企業(yè)需要花大力氣改善我國目前大氣環(huán)境污染的狀況，濕式電除塵器在電力行業(yè)的應(yīng)用前景良好。

2.2.3 硫酸工業(yè)

濕式電除塵器在硫酸生產(chǎn)中作為電除霧器使用，主要是用來清除爐氣酸霧中的礦塵、砷、硒氧化物等雜質(zhì)，它具有阻力小、效率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，工藝氣體進(jìn)入干吸工序前酸霧含量控制在5mg/m3以內(nèi)[5]。濕式電除塵（霧）器的應(yīng)用受行業(yè)發(fā)展的影響，前些年硫酸產(chǎn)能過剩，新上項(xiàng)目不多，新建濕式電除塵（霧）器數(shù)量有所下滑，近年來國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢向好，用于硫酸的濕式電除塵器市場趨穩(wěn)并有所拓展。

2.2.4 玻璃行業(yè)

玻璃行業(yè)是四大“污染巨頭”之一，玻璃窯爐生產(chǎn)排放的主要污染物為硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和粉塵，粉塵粒徑小，同時(shí)具有堿（Na+鹽、CaO等）含量高、粘附性強(qiáng)和腐蝕性高等特點(diǎn)。目前，玻璃行業(yè)應(yīng)用濕式電除塵器為數(shù)不多，主要和之前行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)不高有著直接的關(guān)系；但隨著國家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，玻璃行業(yè)也必將進(jìn)入超低排放的行列之中。濕式電除塵技術(shù)在玻璃行業(yè)的應(yīng)用前景可觀。

2.2.5 光纖行業(yè)

光纖預(yù)制棒是生產(chǎn)光纖光纜的重要基礎(chǔ)材料。光纖預(yù)制棒生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含HCl、Cl2和SiO2微細(xì)粉塵的廢氣，必須經(jīng)過除塵、除氯處理后才能排放。目前，國內(nèi)光纖預(yù)制棒生產(chǎn)廠商對于制棒廢氣的處理基本都采用濕法除塵工藝，濕式電除塵技術(shù)在處理含微細(xì)SiO2方面十分有效。根據(jù)國內(nèi)某光纖制造企業(yè)反饋的環(huán)保實(shí)測數(shù)據(jù)，光纖預(yù)制棒生產(chǎn)廢氣最后經(jīng)過濕式電除塵處理后，顆粒物排放濃度長期低于5mg/m3，提前將光纖生產(chǎn)行業(yè)帶入超低排放領(lǐng)域。目前，中國正在加速信息化、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐，從2005年到2017年，國家對光纖的需求都以兩位數(shù)的速度增長，光纖預(yù)制棒的產(chǎn)量將進(jìn)入飛速增長階段，濕式電除塵在光纖行業(yè)的應(yīng)用前途一片光明。

除了上述行業(yè)，濕式電除塵技術(shù)在化工、水泥、有色冶金、材料制備、集中供暖、制藥等領(lǐng)域也有成熟的應(yīng)用。

3 結(jié)語

濕式電除塵器對SO3酸霧、氣溶膠、PM2.5粉塵等細(xì)微顆粒物有很好的脫除效果，能消除濕法脫硫帶來的“石膏雨”“藍(lán)煙”等污染問題，減少汞等重金屬的排放，能滿足粉塵濃度低于5mg/m3的排放要求。濕式電除塵技術(shù)在我國發(fā)展已經(jīng)比較成熟，它在冶金、電力、制酸、玻璃、光纖、化工、水泥等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。隨著國家大氣環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步嚴(yán)格，濕式電除塵技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)超低排放甚至超凈排放的一把利劍，必將在以后的環(huán)保治理中發(fā)揮巨大作用。

參考文獻(xiàn)

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