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湿式静电除尘器对烟尘的精处理

  近年来PM2.5颗粒物日益严重,雾霾省市也逐渐扩大,国内环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本的遏制,环保压力持续加大,国家对大气污染治理越来越重视,对燃煤电厂等的烟气排放要求不断提高。作为一种先进的烟气治理技术,湿式电除尘技术早就在欧洲、美国、日本等国家已得到广泛应用,且效果良好。近几年国内环保企业也陆陆续续开始推广各自的湿式静电除尘器。我公司现有的湿式静电除尘器是引进日本三菱水平烟气流湿式电除尘技术和自主研发的垂直烟气流湿式电除尘技术。其中,引进技术已成功应用于神华国华舟山电厂,创下了全国首台套近零排放湿式静电除尘器的记录。至今,我公司湿式静电除尘器合同装机总容量已达25000MW。以下为对湿式静电除尘原理、除尘效率及实际应用的阐述。

  1 湿式静电除尘器简介

  湿式静电除尘器在结构上有两种基本型式:管式和板式。管式静电除尘器的集尘极为多根并列的圆形或多边形金属管,放电极均布于板极之间,管状湿式静电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。板式静电除尘器的集尘极呈平板状,可获得良好的水膜形成的特性,极板间均布电晕线,板式湿式静电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。湿式静电除尘器在布置方式上有三种方式:垂直烟气流独立布置(适用于化工、冶金行业);垂直烟气流与湿法脱硫整体布置(布置在吸收塔上方替代机械除雾器,适用于小型机组、处理烟气量少、除尘效率要求不高的场合);水平烟气独立布置(适用于中大型或超大机组、处理烟气量大、除尘效率要求高的场合)。第三种水平烟气流独立布置方式为目前国内外燃煤电厂主流技术。

  在国外湿式静电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中,1986年后应用于燃煤电厂。据不完全统计,已有100余套不同类型的湿式静电除尘器应用于美国、欧洲及日本的电厂,主要作为大气复合污染物控制系统的最终精处理技术设备,用于去除湿法脱硫无法收集的酸雾、控制PM2.5微细颗粒物及解决烟气排放浊度问题。美国Bruce Mansfield电厂、AES Deepwater电厂、日本碧南等多家电厂测试报告表明,湿式静电除尘器对PM2.5的去除效率均可高于90%,粉尘排放浓度可低于5mg/ m?,酸雾的去除率可超过90%,烟气浊度降低到10%以下 。

  目前在我国主要将湿式静电除尘器应用于一些中小型化工、冶金等行业及小型燃煤锅炉,在大型燃煤电厂湿式静电除尘器工程应用较少,尚在起步阶段。考虑到国内研发速度不能满足国家对控制PM2.5的环保大范围需求,特别是大型燃煤电厂上的应用,我公司引进了日本三菱大型燃煤电厂成熟的湿式静电除尘技术。并在国内已相继投运了几十套湿式电除尘器,除尘效率高,运行效果良好。

  2 湿式电除尘器的结构特点

  湿式电除尘器是用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成一层水膜,将沉集在极板上的粉尘冲走的电除尘器,湿式清灰可以避免已捕集粉尘的再飞扬,达到很高的除尘效率。因无振打装置,运行也较可靠。但存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题。仅在气体含尘浓度较低、要求含尘效率较高时才采用。

  收尘原理:湿式电除尘器和与干式电除尘器的收尘原理相同,都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电,荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘极板。但在对集尘板上捕集到的粉尘清灰方式上湿式电除尘器与干式电除尘器有较大区别,干式电除尘器一般采用机械振打或声波清灰等方式清除电极上的积灰,而湿式电除尘器则采用冲刷液冲洗电极,在极板上形成连续的液膜,使粉尘随着冲刷液的流动而清除。

  湿式电除尘器具有除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其他烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。湿式电除尘器的工作原理与干式电除尘器类似,在湿式电除尘器中,水雾使粉尘凝并,并与粉尘在电场中一起荷电,一起被收集,收集到极板上的水雾形成水膜,水膜使极板清灰,保持极板洁净。同时由于烟气温度降低及含湿度增高,粉尘比电阻大幅度下降,因此湿式电除尘器的工作状态非常稳定。

  由于湿式电除尘器采用水流冲洗,没有振打装置,不会产生二次扬尘。根据国外相关文献,湿式电除尘器对雾酸、有毒重金属以及PM10,尤其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果。所以,可以使用湿式电除尘器来控制电厂的SO3酸雾,同时还具有联合脱除多种污染物的功能.

  目前,全国部分科研单位经研究开发,部分新产品已经在燃煤电厂取得成功应用。也有环保企业引进国外的湿式电除尘器技术,如我公司引进日本三菱水平烟气流湿式电除尘技术并已签订上百套湿式电除尘合同,很多都已成功运行并得到业主一致好评。相信随着湿式电除尘技术在我国的推广应用,其必将成为燃煤电厂满足超低排放,治理PM2.5的有力武器。

  3 湿式电除尘器在燃煤电厂的应用

  目前,国内燃煤电厂锅炉尾部现有的烟气治理流程一般是有脱销、除尘、脱硫组成,烟气经湿法脱硫后直接进入烟囱。其中脱销脱除NOX,除尘器脱除烟尘,湿法脱硫脱除SOX。然而脱销设备工作时,在催化剂的作用下,伴有SO2转化为SO3的副反应,使烟气中SO3的含量大大增加。作为脱销还原剂注入烟气中的NH3,在实际运行中会产生部分逃逸。而湿法脱硫,通过脱硫浆液的洗涤作用可脱除烟气中的部分颗粒物;由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出,也会形成PM2.5。脱硫塔对SO3的去除率很低,进入烟囱的湿烟气处于酸露点以下,其冷凝液对烟囱造成腐蚀。因为现有湿法脱硫系统去除PM2.5细颗粒物的能力很弱,对汞和SO3气溶胶等的脱除也有限,从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象,或是有烟尾的“蓝烟”现象。国务院在《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的批复意见中明确指出:到2015年,重点区域工业烟粉尘排放量下降10%;可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)年均浓度分别下降10%、5%。其中,京津冀、长三角、珠三角等13个重点区域将PM2.5细颗粒物纳入考核指标,细颗粒物年均浓度下降6%;上述区域复合型大气污染要得到有效控制,酸雨、雾霾和光化学烟雾污染明显减少。

  在目前的烟气治理岛工艺流程中,湿法脱硫之后没有对脱硫工艺生产的细颗粒物进行控制,还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及重金属等多种污染物直接从烟囱排出,处于一种自由开放状态。因此,在湿法脱硫装置之后,需要再有一道把关设备,湿式电除尘器成为终极处理的最佳选择。

  结语

  湿式电除尘器能够解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟问题,缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,节约防腐成本。其性能稳定可靠效率高,可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二恶英)等,烟尘排放可达10mg/ m?甚至5mg/ m?以下,实现超低排放,彻底解决烟囱排放问题,达到“一劳永逸”的效果。

  国家对于日益重视,2012年以来,湿式静电除尘器在脱硫湿烟气深度净化中开始有了广泛应用的趋势,某些企业合作、研发和引进的湿式静电除尘器有了较大的市场前景。对于环境的保护和企业的长远发展,具有很大的社会价值。

  湿式电除尘技术在燃煤电厂的成功应用,使燃煤电厂实现了综合治理超低排放。随着目前对环境污染控制的要求愈趋严格,作为能满足低粉尘排放需要的湿式电除尘器能够得到更广泛的应用。