對濕式電除塵技術及其在燃煤電廠中的應用分析

1 濕式電除塵技術對燃煤電廠的作用、價值

煤炭在我國的一次能源結構當中所占比例最高，遠超其他類型的能源，但煤炭的燃燒和使用會帶來非常大的大氣污染，煙塵排放量非常之大，我國每一座燃煤電廠每年的平均煙塵排放量就達到了300萬噸左右。在燃煤產生的煙氣中存在非常多的微細顆粒，其粒徑通常在50um 以下，其中40%為PM10，而在PM10當中粒徑在2.5um 以下的PM2.5所占比例又在40%到70%左右，其所可能帶來的危害是非常嚴重的，如大氣能見度降低、光化學煙霧、酸雨等的發生都以PM2.5的大量存在為主要原因，而且人體在吸入了PM2.5之后健康還會受到侵害，發生各種呼吸系統方面的疾病。2006年到2008年間，美國與歐盟先后實現了世界衛生組織發布的《空氣質量準則》第三過渡時期目標值，對各行各業的空氣污染排放做出了嚴格規定，如PM2.5日均濃度不能超過35ug/m3，年均濃度不能超過15ug/m3。我國現目前的《環境空氣質量標準》要求PM2.5日均濃度不能超75ug/m3，年均濃度不能超過35ug/m3。

美國環保署有研究數據顯示，其國內大氣當中的PM2.5有相當部分是由于燃燒所產生的，而且燃煤電廠所占的比例最高，為此美國能源日報發文報道指出燃煤電廠是大氣細微顆粒物的主要源頭。我國是煤炭生產與消費使用大國，在發電生產中燃煤發電所占的比例依然最高，所以由其所產生的大氣細微顆粒污染物數量也最大，此問題在近些年越發成為了國家和社會的焦點。在《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011)中，我國將燃煤電廠的粉塵排放標準降低為30mg/m3，部分重點地區的標準更是擬降低至20mg/m3。而近年國家各部委對燃煤電廠下發的《通知》和《計劃》中，政策均向超低排放傾斜，超低排放的煙塵標準為5mg/m3，比《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定的燃煤鍋爐重點地區特別排放限值下降75%。

經過對燃煤電廠電除塵器前后細灰組成進行研究發現，除塵器前粉塵大顆粒占大多數，PM10和PM2.5占總灰百分比為39.35%和2.42%，而除塵器后高達92.47%和35.56%，說明普通電除塵器對細灰捕集效率不高，PM2.5去除率較低[1]。近年為解決燃煤大氣污染排放問題先后又出現了相關其他技術，通過對所有技術的綜合分析發現，“濕法”和“靜電”是控制微細顆粒的2大技術特征，而且隨著顆粒直徑由10um 遞減至小于1.0um，各種技術相應的粉塵收集效率曲線陡降，唯一例外的是濕法與靜電并用的濕式電除塵技術，該技術的收塵效率受微細顆粒直徑影響較小，對粒徑0.06um 到10um 范圍內的顆粒都具有較高的收集效果。也就是說，在火力發電對我國依然必要的情況下，濕式電除塵技術在燃煤電廠當中的應用是目前最理想的一種大氣污染控制方式，應當得到推廣與應用實踐。

2 濕式電除塵技術的原理與優勢

從技術原理上來講，濕式電除塵是將水霧噴向放電極和電暈區，水霧在電極形成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集塵極而被捕集，噴霧形成的連續水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中排出。在濕式電除塵器當中，因為存在水霧液滴，這就可以改變電極表面勢壘。同干式電除塵技術比較起來，電子的激發在濕式電除塵中就更加的容易。而且在濕式電除塵器當中，在電場的作用之下水中含有的雜質更加容易越過表面勢壘變為發射離子。這一系列的因素，最終會對電極放電效果帶來影響和改變，即使是在低電壓的情況之下也能夠發生電暈放電。再者，水的電阻明顯更小，因此粉塵與水接觸之后可以降低粉塵的電阻率，這樣就可具備更高效的除塵效果，而且濕式電除塵器的清洗采用的是流水，不會導致二次揚塵的出現[2]。

濕式電除塵技術的優勢主要在于，其除塵效果非常的明顯和穩定，可達到超低排放的效果，顯著減少煤炭在燃燒過程中產生的大氣污染物，達到國家的排放標準要求。同時能夠將PM2.5微細粉塵和氣溶膠有效的脫除，使得煙囪透明度得到改善，從長遠來講，這可以持續滿足國家空氣質量控制要求；再者是濕式電除塵還能夠將三氧化硫有效脫除，改善煙囪、煙道的腐蝕情況，降低生產中的防腐成本；最后是通過該技術方法的應用能夠防止濕法脫硫造成的石膏雨、藍煙酸霧等現象。當然該技術也存缺點，如其對水量的消耗較大，不過可以對灰水進行相應的處理，對其實現循化利用，如部分的污水可用作濕法脫硫的工藝補水，同時可將原濕法脫硫中用到的工藝補水等量用于濕式電除塵器，如此一來這兩種技術之間就可形成總體水平衡；再一個較為明顯的缺點是初期成本投資較大，明顯高于其他的相關技術方法，不過長期經濟效益和生態效益突出。

3 濕式電除塵技術在燃煤電廠中的應用

3.1 濕式電除塵的結構選擇

濕式電除塵技術主要包括管式濕式電除塵與板式濕式電除塵。管式濕式電除塵器集塵極主要由多邊形的金屬管組成，也有圓形的金屬管，但是其排列均為多根并列，放電極于極板之間均勻分布。從實際的作用功能上來講，這種結構的濕式電除塵器只能用于對垂直方向流動的煙氣起到除塵作用；板式濕式電除塵器集塵極主要呈平板的形狀，這更有利于水膜的形成。于極板之間其電暈線同樣是均勻的分布，與前者的另一差異是，在除塵功能上板式濕式電除塵器不僅可以處理垂直方向流動的煙氣，同樣也能夠對水平方向的流動煙氣起到除塵作用[3]。在燃煤電廠中，對于濕式電除塵的結構選擇應根據實際情況，結合不同結構的特點做出科學的判斷。

3.2 濕式電除塵的材料選擇

燃煤電廠濕式電除塵器的工作環境通常都是氣體溫度飽和、或是氣體接近溫度飽和，這時在氣體中氧含量是較高的，容易造成腐蝕，縮短設備的壽命，為防止這樣的情況盡量延長設備的使用壽命、降低設備成本，便需更謹慎的進行濕式電除塵材料選擇[4]。

如氣體中含氧量并不是非常高，通?？蛇x擇A36碳鋼作為材料，其液體回路還需采用抗微生物方式進行處理，這樣就可達到消除硫還原細菌的效果，因為硫還原細菌對于碳鋼來說腐蝕性是較強的，可能導致濕式電除塵設備在短期之后便需更換昂貴管件。至于設備的內部部件，殼體可采用碳鋼，為了增強其抗腐蝕性能還需在其表面涂一層防腐材料，而且在安裝過程中一定要避免任何的部件表面遭到擦掛、破壞，諸如連接部位、孔隙以及焊縫等地方，也需要進行相應的防腐處理。

另外需要注意的是，在濕式電除塵設備的內部構件材料選擇中需要均衡成本，往往結構設計相同的濕式電除塵設備，由于材料的選擇差異成本可能會相差巨大。實踐中應根據實際工作環境情況來合理的選擇材料，要在確保其具有理想抗腐蝕、抗裂隙性能的情況下盡量降低成本。在這里，氯化物的濃度是需要主要考慮的一個因素，表1對各種可選材料能夠適應的氯化物濃度進行了說明。

表1 各種可選材料能夠適應的氯化物濃度

3.3 濕式電除塵的布置形式

當前濕式電除塵的布置形式主要有三種：水平煙氣獨立布置，稱為臥式濕式除塵器，；垂直煙氣獨立布置，又稱立式濕式除塵器；垂直煙氣與WFGD整體式布置[5]，內部結構以蜂窩狀管式除塵器為主。這三種布置形式各有特點，其中水平煙氣獨立布置、垂直煙氣獨立布置都需具備專門的空間，因此空間需求相對較大，一般適用于大型燃煤電廠新建機組，符合大空間布置需求，其整體造價及運行維護費用相對較高。而垂直煙氣與WFGD 整體式布置則不需專門的空間，空間需求和占地較小，因此在燃煤電廠改造中應用的較為廣泛，且成本與后期的運行費用、維護費用等也相對較低[6]。此外垂直煙氣與WFGD 整體式布置的可靠性相對更高，因為在其內部結構中沒有可活動的內件，對沖洗后的酸液以及存儲進行了系統簡化，優化清洗水噴霧沖洗且清洗水能直接作為補給水被WFGD所利用，其優點是較為突出的。

4 結語

就目前、乃至今后相當長的一段時間來講，燃煤發電都還必須存在，其對社會生活、生產的用電保障依然具有不可替代的作用和地位。不過燃煤發電弊端是非常明顯的，空氣污染較為嚴重，煙塵排放量非常大，這不僅會破壞空氣環境，同時還會影響到整個自然生態循環，甚至對人類健康、安全帶來危害。面對這樣的情況，能夠采取的辦法便是要做好燃煤發電中的空氣污染控制工作，降低煙塵排放量，而濕式電除塵在目前是這方面非常理想的一種技術，應對其加強研究、探討與實踐，將其科學、合理的應用到燃煤電廠發電生產中來，從而有效降低燃煤電廠發電過程當中煙塵污染物排放量。