火力發電廠濕式除塵器應用及問題研究

劉永翔

【摘要】為了有效控制大氣污染物的排放，濕式除塵器在火力發電廠得到了廣泛應用。但在實際應用中，濕式除塵器的應用效果卻易受極板選型、噴淋和設備布置等因素的影響。為此，本文針對火力發電廠濕式除塵器的應用問題展開討論，以改善整個大氣的清潔狀況。【關鍵詞】火力發電廠；濕式除塵器；噴淋方案2014年，國家發改委等部門提出了“超低排放”，即在基準氧含量6%的條件下，煙塵、SO2、氮氧化物的排放濃度分別小于或等于10、35、50mg/m3，并參照2015年底實施的《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》，東、中、西部分別于2017、2018和2020年前基本完成全部火力發電廠的超低排放改造。在這一背景下，深入開展火力發電廠濕式除塵器的應用研究具有現實價值。濕式除塵器（又稱除霧器）的工作原理是：濕式除塵器首先建立了可持續發生電暈電場。即陰極線針刺（芒刺）電極在高壓電源的作用下形成強大的電暈電場使氣體電離，煙氣中的粉塵、霧滴粒子等經過電場時，獲得電子而荷電，在電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并共同作用下荷電粒子被捕集到陽極上（極少部分獲得陽離子驅向陰極），電場前端霧化系統和電場頂部間歇沖洗系統在集塵極上形成連續的水膜，將捕集的粉塵沖洗流入到集液池中。在火力發電廠中，濕式除塵器的應用存在極板選型、噴淋方案設計、水質、腐蝕和設備布置等問題，具體如下：一、極板選型問題目前，我國火力發電廠常用板式濕式除塵器，陽極材質常用織物纖維、導電玻璃鋼和金屬。（一）金屬極板金屬極板常用平行懸掛不銹鋼板形式及其材質以SUS 316L、SUS 2205為主。金屬極板的陰極線為合金鋼制成的、高電流密度的、耐腐蝕的芒刺線，并懸掛在兩塊極板間；陽極材質因抗腐蝕性較差而要求配備噴淋系統，使其在極板上產生連續的水膜，繼而實現防腐、清灰的作用，但要求設計堿系統來解決耗水量大的問題。（二）導電玻璃鋼極板在蜂窩式導電玻璃鋼極板中，單個蜂窩呈現出正多邊形，陰極線由合金鋼制成，并設在蜂窩的中心位置，且煙氣從管道中垂直通過；陽極板采用了導電玻璃與碳纖維的合成材料，其耐腐蝕性強、導電性好，但要求在達到一定年限后配備噴淋系統，用以清除極板上粘粘的酸洗物質。（三）柔性極板柔性極板由蜂窩式纖維織物制成，其邊緣設有張緊裝置。柔性極板的親水性極好，即在一次沖洗后，可在極板上長時間保留水分，且耗水量相對其他兩種極板略低。但柔性極板在運行中易發生晃動，從而導致電場失穩；因無水膜及時進行沖洗，則極板易在沖洗周期的后期堆積大量粉塵，從而降低了柔性極板式濕式除塵器的除塵效率；織物陽極板要求定期進行更換，其使用壽命<6年。經分析，在我國火力發電廠中，導電玻璃鋼濕式除塵器的使用壽命長、經濟與環保效益好。二、噴淋問題目前，電玻璃鋼濕式除塵器常用直排式、自循環+交叉間隙沖洗、自循環+連續噴淋三種噴淋方案。（一）直排式噴淋方案直排式噴淋的工作原理為：先由水泵對工業用水進行升壓處理，再用作濕式除塵器噴淋作業，然后由廢水箱收集沖洗產生的污水，最后由排污泵排放進入脫硫系統予以處理。應用表明，直排式噴淋的沖洗效果好，但耗水量很高，建議設計為間隙噴淋的方式來降低耗水量。（二）自循環+交叉間隙沖洗噴淋方案自循環+交叉間隙沖洗噴淋的工作原理為：先由給水泵對工業用水進行升壓處理，再用作濕式除塵器噴淋作業，然后由過濾水箱對收集的污水進行過濾處理，并排出雜質，同時由循環水箱收集過濾后的廢水，并先由循環泵進行升壓處理，再又一次用作濕式除塵器噴淋作業。研究發現，自循環+交叉間隙沖洗噴淋方案分片設計噴淋區，故每一次僅需對某一區的極板進行交叉間隙沖洗。同時，該方案通過循環利用水和交叉間隙沖洗，可無限降低水量，且耗水僅包括機組啟動用水和系統補水，故耗水量和外排水量都較低。但該方案的除塵效果略差，且濕式除塵器出口煙氣可能攜帶含粉塵、氣溶膠的水汽，這無疑會提高煙囪出口處粉塵的濃度。（三）自循環+連續噴淋方案自循環+連續噴淋的工作原理為：濕式除塵器噴淋產生的污水先經過濾水箱過濾處理，并排出其中一部分高濃度的污水，同時循環再利用剩余再生水，具體用以噴淋前面幾級電場。應用表明，該方案分區管理前后級電場用水，提高除塵效果，管理整體水耗量。經分析，我國火力發電廠濕式除塵器常用自循環+連續噴淋方案，且其應用效果理想。三、設備布置問題濕式除塵器一般采用立式、臥式布置方式。立式布置以管式結構為主，煙氣流向呈垂直狀態，且可細分為脫硫塔塔上、塔外布置，其中塔外布置按噴淋水與煙氣流向關系可分為逆流式、順流式兩種；臥式布置以板式結構為主，煙氣流向呈水平狀態。目前，我國一些主流的濕式除塵器廠家主要采用了臥式布置方式。通常來講，如若新建機組的功率≤300MW，建議采用塔頂布置方式，以提高對空間的利用率；反之，建議采用塔外布置，以提高機組的整體性能；當改造機組未拆除脫硫塔時，建議采用塔外布置，以適應原脫硫塔基礎未含裕量的事實。四、其他問題濕式除塵器是火力發電廠廢氣處理的常用設備，其在運行中總是出現嚴重的腐蝕問題，從而大大降低了除塵器的應用效果。可見，優化濕式除塵器防腐工藝設計至關重要，如：選購低硫燃料煤；通過防漏風、保溫處理來控制出口煙氣溫度（110-120℃）；通過優選密封材料、優化密封部件設計來防止漏風；通過優選保溫材料、優化保溫層設計來提高除塵器的保溫效果；選用不銹鋼、陶瓷等防腐蝕性材料。另外，為了防止濕式除塵器噴淋、沖洗系統堵塞，要求按表1所示標準嚴控除塵器用水水質。結語：不置可否，濕式除塵器可切實減少火力發電廠煙氣中酸霧、石膏液滴、有毒重金屬、PM2.5和PM10等污染物，但在實際應用中，極板選型、噴淋、水質、腐蝕和設備布置等問題卻影響了除塵器的應用效果。為此，本文簡要研究了火力發電廠濕式除塵器的幾種應用問題，并提出了一些切實可行的應對建議，以供同行借鑒。參考文獻：[1]李東.火力發電廠濕式除塵器應用中若干問題的思考[J].中國新技術新產品，2018（09）：45-46。