湿式电除尘器（湿电除尘器工作原理图）

大家好，湿式电除尘器相信很多的网友都不是很明白，包括湿电除尘器工作原理图也是一样，不过没有关系，接下来就来为大家分享关于湿式电除尘器和湿电除尘器工作原理图的一些知识点，大家可以关注收藏，免得下次来找不到哦，下面我们开始吧！

本文主要内容一览

• 1、湿式电除尘原理介绍评价分析
• 2、湿式电除尘器安装后烟囱结冰如何处理湿式
• 3、燃煤电厂除尘设备超低排放改造性能评价
• 4、燃煤电厂烟尘超低排放技术研究现状及发展

湿式电除尘器（湿电除尘器工作原理图）

1湿式电除尘原理介绍评价分析

今天为大家说明举例的是关于湿式电除尘的工作原理以及对比和评价，由此入手可以得知和普通的干式电除尘器的收成原理有一定的区别。虽然它们采用的同样是高压电晕放电时的粉尘荷电，达到吸附的目的，但是湿式电除尘器还可以有效处理含水量比较高的湿气体。后期人性化的效果更加不错，适合居家日常生活选择和使用，有兴趣的朋友可以参考下文，购置除尘效率高，压力损失小，操作简单，能耗小的新形式电除尘设备。相信可以达到满意的效果

一、湿式电除尘原理

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板/管。干式电收尘器主要处理含水很低的干气体，湿式电除尘器主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。在对集尘板/管上捕集到的粉尘清除方式上WESP与DESP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定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除。

二、湿式电除尘好吗?

WESP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它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。

湿式电除尘器采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰，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。使用湿式电除尘器后含湿烟气中的烟尘排放可达10mg/m3甚至5mg/m3以下，收尘性能与粉尘特性无关，适用于含湿烟气的处理，尤其适用在电厂、钢厂湿法脱硫之后含尘烟气的处理上，但设备投资费用较高，且需与其它除尘设备配套使用，其投资技术经济性和运行成本要从整体进行评价。

通过上文的举例我们可以得知，使用湿式电除尘作为工作原理设计加工生产而成的除尘器，相对来说优质特点表现都是比较明显的，比如除尘效率高，压力损失小，操作简单能耗，这些都使得它们和普通的干式电除尘器相比较而言，在市面上脱颖而出。更进一步的还可以发现，这种湿式电除尘往往适合用在电厂或者是钢厂中处理含有烟尘气的项目，有兴趣朋友可以一起来参考进行了解，相信这样能够筛选出靠谱的一种产品。

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湿式电除尘器（湿电除尘器工作原理图）

2湿式电除尘器安装后烟囱结冰如何处理湿式

电除尘器安装后烟囱结冰

一、检查安装位置是否合理：湿式电除尘器应安装在烟管较高处，使湿式电除尘器的水池不至于被低温天气冻融而导致结冰。

二、检查烟道是否有效通风：安装后的烟道是否有效的引风，是否形成“回流”，如果没有有效的引风，那么湿式电除尘器将会把烟管外部的空气带进烟管内，冷空气和烟气的混合物会形成结冰。

三、检查湿式电除尘器是否安装正确：湿式电除尘器的安装和排水是否正确，避免由于排水不畅而形成结冰。

四、采取防冻措施：在湿式电除尘器的水池设置防冻装置，可以有效防止水池结冰，或者定期给烟道内添加一定量的防冻剂，可以使烟道的温度不会在低温时降至霜冻点以下，从而防止结冰。

3燃煤电厂除尘设备超低排放改造性能评价

新的环保政策要求燃煤电厂烟尘排放浓度低于5mg/Nm3以达到超低排放标准，为达到标准要求，黑龙江某燃煤电厂对其2、3号机组采用不同路线进行超低排放改造，对不同改造路线进行系统研究，分析各改造路线技术原理及特点，并对改造后设备进行性能试验，试验结果表明，2号机组改造烟尘排放浓度为

3.46mg/Nm3，3号机组改造后烟尘排放浓度为3.85mg/Nm3，两种改造路线均可达到5mg/Nm3的排放限值要求，且设备运行可靠稳定。

要使燃煤机组达到5mg/m3或10mg/Nm3的超净排放需求，目前改造方法主要为现有除尘器提效改造与脱硫除尘一体化技术改造或增加湿式电除尘装置改造组合方案。

黑龙江某燃煤电厂对其2号(1×350MW)、3号(1×600MW)机组进行超低排放改造。2号机组锅炉为HG－1170/17.4-YM1型号亚临界、一次中间再热、自然循环燃煤锅炉，原除尘器为双室四电场静电除尘器，每台炉配两台除尘器，电源为三相工频电源，脱硫工艺采用石灰石—石膏法脱硫工艺，一炉一塔设置。

3号机组锅炉为HG－2030/17.5-YM9型号亚临界、一次再热全悬吊结构Π型汽包锅炉。原除尘装置为静电除尘器，双室四电场结构，除尘器电源为三相工频电源，原脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫技术，一炉一塔设置。

2号机组烟尘超低排放改造路线采用电除尘器二、三、四电场脉冲电源改造、脱硫塔后增加湿式电除尘器组合路线，3号机组超低排放改造路线采用电除尘器一、二电场高频电源改造、三四电场脉冲电源改造、脱硫除尘一体化改造的组合路线。

现有超低排放对改造路线评价大多从可行性、经济效益和环境效益方面论述，关于超低排放改造环保设备试验验证较少，且多为单一路线或单一机组，通过对300MW和600MW机组不同改造技术路线进行系统介绍，对改造后环保设备进行性能试验，并对试验数据进行分析，充分验证了该改造路线的可行性。

1烟尘超低排放改造路线

现役除尘器中电除尘器机组容量占已投产燃煤电厂比例约为79.9%左右，除尘器原设计出口烟尘浓度一般为50～100mg/Nm3左右，电除尘器改造方式有高频电源改造、脉冲电源改造、移动电极改造、电袋改造、低低温改造、烟气调质改造等，对除尘器进行改造后通常除尘器出口烟尘排放浓度可以控制在20～

30mg/Nm3，因此仅对电除尘器进行改造已无法满足5mg/Nm3或10mg/Nm3的超净排放要求，需在原有除尘器提效改造的基础上对后续环保设施进行改造。改造方式通常为脱硫塔脱硫除尘一体化技术改造，或在脱硫系统后增加湿式电除尘装置。

1.1电除尘器提效改造技术

目前应用最多的电除尘器提效改造技术为电源改造技术。通常采用高频电源加脉冲电源组合的改造技术。高频电源采用“工频交流”—“直流”—“逆变交流”—“升压整流”—“高频直流”的能量转变形式，最终可获得4～40kHz的脉动直流波形。

高频电源工作频率高、输出纹波小、平均电压电流高、转换效率与功率因数高，高频电源能够在保证荷电强度的同时具有节能效果，适用于处理高浓度烟尘，高频电源难以去除比电阻较大的超细烟尘颗粒，因此高频电源，多适用于一、二电场的改造，3号机组一、二电场电源采用这种方式改造。

静电除尘器脉冲电源改造多为直流叠加脉冲形式，在直流电源提供直流高压的基础上，叠加高压脉冲。直流叠加脉冲电源具有很大的电压上升率(μs级)，脉冲电压持续时间短，不易触发闪络，峰值电场强度高，除尘效率高，能较好地抑制反电晕现象，脉冲电源的价格较为昂贵，更适用于末级电场的改造工作，

2号机组二、三、四电场和3号机组三、四电场采用这种方式改造。

1.2脱硫除尘一体化技术

燃煤电厂的脱硫塔大多采用逆向喷淋塔形式，烟气中微细粉尘可以通过吸收区被液滴捕获去除或通过除雾器去除。在吸收区烟气中粉尘与液滴接触，主要通过惯性碰撞，截留、布朗扩散3种作用被捕获。

影响吸收区除尘效率的因素主要包括塔内流场、喷淋密度与液气比、液滴雾化性等。目前吸收区提效改造方法主要有增加喷淋层、改造原有喷淋层、增加合金托盘、增设或优化导流板、更换喷嘴或增加喷嘴数量。安装合金托盘或在脱硫入口设置导流板可以优化塔内流场，主要通过对原有喷淋层进行改造或新增

喷淋层可以提高喷淋密度与液气比。

更换喷嘴或增加喷嘴数量可以提高雾化效果。除雾区主要是依靠重力和惯性撞击作用将液滴从烟气中分离出来。除雾器可分为平板式、屋脊式和管束式3种。除雾器使用级数大多为1～4级，一般而言，级数越大，除雾效率越高，但提高幅度却越来越低，而且压损和成本相应增加。

管束式除雾器主要由管束筒体、增速器、分离器、汇流环、导流环等结构组成。细小液滴与颗粒在高速运动条件下凝聚、聚集，从而实现从气相中分离，管束式除雾器通常作为第一级除雾器使用。

目前超低排放改造技术多为拆除原有除雾器，新增3～4级除雾器，第一级除雾器采用管式除雾器，第二级到第四级除雾器采用屋脊式除雾器，57可以保证出口雾滴浓度在30mg/Nm3以下。脱硫除尘一体化改造技术系统简单，日常运行维护方便，改造工期短，运行费用与投资费用与湿式电除尘器比均较低。3号

机组脱硫塔改造采用脱硫除尘一体化技术，改造增设一层喷淋层，增加装气流均布装置，更换喷淋层所有喷嘴，设置一层管式除雾器和三级屋脊式高效除雾器。

1.3湿式静电除尘技术

湿式电除尘器设置于脱硫设施与烟囱之间，用于去除脱硫后饱和湿烟气中的烟尘、石灰石、石膏胶等细微颗粒。粉尘荷电原理与干式电除尘技术相同，湿式电除尘器是在集尘极上形成连续的水膜，流动水将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。运行阻力小，对微细颗粒物及重金属颗粒脱除效果好，受煤种变化影

响较小。

湿式电除尘器可同时脱除粉尘和雾滴，且由于没有振打装置，不会产生二次扬尘。按照烟气流动方式可将湿式电除尘器分为贯流式与径流式，贯流式湿式电除尘器阳极板平行于气流方向布置，径流式湿式电除尘器阳极板垂直于气流方向布置。湿式电除尘器运行可靠、稳定，可以保证烟尘排放浓度在5mg/Nm3

以下，但在原有环保设施的基础上需要额外増加一套装置，系统较为复杂，维护工作量较大，改造工期较长，占地较大，投资费用与运行费用较高。2号机组改造增加一台湿式电除尘器。

2性能试验

2.1试验方法

对2、3号机组进行超低排放改造环保设施进行性能试验。2号机组对电除尘器和湿式电除尘器进行性能试验，3号机组对电除尘器和脱硫塔进行性能试验，试验工况选取机组负荷≥90%负荷时的工况，试验标准依据DL/T414－2012《火电厂环境监测技术规范》、GB/T16157－1996《固定污染源排气中颗粒物测

定与气态污染物采样方法》、GB/T13931－2002《电除尘器性能测试方法》、GB/T21508－2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》与GB/T15187－2017《湿式电除尘器性能测定方法》。测试位置选取在除尘器出入口，脱硫塔出入口，湿式电除尘器出入口烟道断面。除尘器出入口各4个烟道，脱硫塔出、入

口各1个烟道，湿式电除尘器出入口各1个烟道。测试位置图见图1、图2。

图2 3号机组试验位置

在锅炉负荷、除尘器及脱硫塔运行稳定时，在各个断面采用网格布点法，同时测量烟气量、温度、氧量、湿度，将实测烟气量折算成标准状态、干基、6%O2时的烟气量。使用等速采样法采集烟尘样品，除尘器入口使用滤筒采样，除尘器出口、脱硫塔出、入口及湿式电除尘器出、入口使用滤膜采样，采样前后

分别对滤筒、滤膜进行烘干称重，根据取样前后滤筒增重及标况采样体积计算出烟尘浓度。计算本体阻力及除尘效率。详细测试项目、仪器、方法见表1。计算公式见式(1)～(4)。

表1检测项目、仪器及方法

烟尘浓度计算公式:

式中:C为折算烟尘浓度，mg/Nm3;g2为滤筒、滤膜终重，g;g1为滤筒、滤膜初重，g;Vnd为标况采样体积，L;α为实测空气过剩系数;1．4为6%O2的空气过剩系数。

除尘效率计算公式:

2.2试验结果

2号机组电除尘器阻力满足性能保证值，除尘效率满足性能保证值，但出口烟尘浓度未满足设备性能保证值，主要原因是电除尘入口烟尘浓度大于设计入口烟尘浓度。2号机组湿式电除尘器的本体阻力、除尘效率、出口烟尘浓度均满足设备性能保证值。湿式电除尘入口烟尘浓度比电除尘器出口烟尘浓度低

17.85mg/Nm3，这部分粉尘的去除主要是由脱硫塔去除。具体试验结果如表2、表3。试验表明2号机组经过超低排放改造后可以达到烟尘排放浓度≤5mg/Nm3的超低排放要求，改造路线可行，效果良好。

3号机组电除尘器本体阻力、除尘效率、出口烟尘浓度均能满足设备性能保证值要求，3号机组吸收塔阻力、出口烟尘浓度均能满足性能保证值。具体试验结果见表4、表5。试验表明3号机组经过超低排放改造后可以达到烟尘排放浓度≤5mg/Nm3的超低排放要求，改造路线可行，效果良好。

表2 2号机组电除尘器性能试验结果

表3 2号机组湿式电除尘器性能试验结果

表4 3号机组电除尘器性能试验结果

表5 3号机组脱硫系统性能试验结果

3结论

要达到烟尘的排放小于10mg/Nm3或5mg/Nm3或更低的排放要求，必须对现役机组除尘设备进行全面升级改造，同时对脱硫塔进行脱硫除尘一体化改造或者增加湿式电除尘器装置，通过对黑龙江某燃煤电厂2、3号机组超低排放改造性能试验研究表明，电除尘器脉冲电源增加湿式电除尘器改造的组合方式和电

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4燃煤电厂烟尘超低排放技术研究现状及发展

综述了现有烟尘超低排放技术,将现有烟尘超低排放技术分为一次除尘技术和深度除尘技术两种,其中一次除尘技术包括静电除尘技术、袋式除尘技术和电袋复合除尘技术,深度除尘技术包括脱硫除尘一体化技术和湿式电除尘技术,并指出现有烟尘超低排放技术是一次除尘技术和深度除尘技术的高效组合。

现有烟尘超低排放组合路线分别为以湿式电除尘技术、脱硫除尘一体化技术、电袋复合除尘技术为核心3种。此外,通过分析得出,烟尘超低排放面临的主要问题是优化运行和准确测量两个方面,短期内需针对缺陷进行优化,长期应开发低能耗、高效能的除尘技术。

截止2015年底全国火电装机容量达100554万kW,占总发电装机容量的65.9%,总发电量42307×108kW时,占发电量的73.7%。在未来相当长的一段时间里,我国以燃煤发电为主的电力供应格局不会发生根本改变,煤炭仍是我国的主体能源。

燃煤发电过程中会排放大量的污染物。图1描述了近三年各行业污染物排放量所占比例[2]。从图1中可以看到,2014年火电行业SO2排放量占全年总排放量的34.61%,NOx排放量占全年总排放量的37.69%,烟尘排放量占全年总排放量的13.53%。通过对比可以看出,燃煤电厂污染物排放所占比例虽然有所降低,但仍占

据很高的份额,因此,燃煤电厂仍是我国大气中各种污染物的重要排放源。

与此同时,目前国内大气污染形势严峻:据统计,2015年全国338个地级以上城市中,有73个城市环境空气质量达标,占21.6%;265个城市环境空气质量超标,占78.4%。为了防治大气污染,国家加大对燃煤电厂污染物排放治理力度,相继出台一系列政策法规,如《火电厂大气污染物排放标准(GB13223—2011)》、《煤电

节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》、《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》等,最新政策要求,东部、中部、西部省份分别于2017年、2018年、2020年前完成全部燃煤机组的超低排放改造,即在基准氧含量6%的条件下,烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3和

50mg/m3。

自超低排放政策发布后,燃煤机组超低排放改造进展迅速,据统计,2015年全国已完成超低排放改造量约1.4×108kW,2016年计划实施超低排放改造约2.6×108kW。在众多超低改造工程中,烟尘达标排放改造难度最大。同时,在已完成烟尘超低改造的燃煤电厂中,其运行过程中浮现出众多问题。本文作者对现有烟尘超

低排放技术现状及应用情况进行概述,总结技术应用过程中出现的问题,为燃煤电厂烟尘超低排放技术的优化提供参考。

1超低排放技术

国外没有超低排放的概念,如表1所示为部分国家燃煤电厂烟尘排放浓度比较,中国要求燃煤电厂烟尘排放浓度低于10mg/m3,而电厂普遍烟将尘排放浓度控制在5mg/m3以下,远低于美国、日本等相关国家允许烟尘排放浓度,因此缺乏国外相关超低排放技术应用经验。

国内烟尘超低排放技术没有取得重大突破,是现有除尘技术的提效和组合。如图2所示,现有烟尘超低排放技术是一次除尘技术和深度除尘技术的组合,一次除尘技术能去除大部分粉尘,但不能达标排放或达标代价较高,包括静电除尘技术、袋式除尘技术和电袋复合除尘技术3种,其中传统静电除尘技术对粗颗粒的捕集

效率可高达99.9%以上,但对以亚微米为主的细颗粒的捕集效率较低,因此发展出静电除尘技术的增效技术,包括低低温静电除尘技术、高频电源技术和旋转电极静电除尘技术;深度除尘技术在一次除尘的基础上进一步除尘,使烟尘达标排放,包括脱硫除尘一体化技术(包含SPC-3D)和湿式静电除尘技术两种。

1.1一次除尘技术

1.1.1静电除尘技术

(1)低低温静电除尘技术

低低温静电除尘技术是指在静电除尘器前布置低温省煤器,使除尘器入口烟温由常规的120~160℃降低至酸露点以下的低低温状态(100℃内,一般在85~95℃),据文献报道[10],低低温静电除尘技术可将烟尘排放浓度控制在20mg/m3以内。

低低温静电除技术的本质是烟气调质,主要通过两方面起到除尘增效作用:降低烟气温度,可降低粉尘比电阻,减小烟气体积流量,提高击穿电压;烟气温度降低到酸露点以下,SO3在细颗粒表面冷凝,增强了细颗粒表面的导电性,促进了细颗粒的团聚长大。但是此技术应用会造成电除尘器二次扬尘增加、低温换热器及电除

尘器的酸腐蚀、灰的流动性降低[和脱硫系统的水平衡改变等不良影响。

(2)旋转电极静电除尘技术

旋转电极静电除尘技术是将除尘器的电场分为前级固定和后级旋转的两部分电极电场,其中阳极部分设置回转阳极板并采用旋转清灰刷清灰,当粉尘与旋转的阳极板运动到非收尘区域后,被正反旋转的一对清灰刷刷除。

旋转电极静电除尘技术的本质是极板的改造,主要目的是减少二次扬尘,同时可清除高比电阻、黏性烟尘,避免反电晕现象,但其结构复杂,易发生故障,系统可靠性和稳定性较差。

(3)高频电源技术

高频电源技术是采用整流桥将工频电源整流成约530V的直流电源,再通过逆变电路变成20kHz以上的高频交流电源,然后经高频变压器升压,再通过高频整流器进行整流滤波,形成40kHz以上的高频电流。

高频电源技术的本质是静电除尘器电源改造,与工频电源相比,高频电源提高了供电电压和电流,增大了电功率的输入,提高了烟尘荷电量和场强,从而提高了除尘效率。某电厂静电除尘器高频电源改造后,烟尘排放浓度由改造前的42mg/m3降低至17mg/m3,减排效果明显。

目前燃煤电厂静电除尘器的改造一般增加电场数量并进行高频电源改造,同时根据电厂的实际情况进行烟气调质(低低温静电除尘技术)或极板改造(旋转电极静电除尘技术),使烟气进入深度除尘装置之前粉尘浓度降低至一定水平。

1.1.2袋式除尘技术

袋式除尘技术是利用纤维织物的拦截、惯性、扩散、重力、静电等协同作用对含尘气体进行过滤的技术。袋式除尘器是一个过滤与清灰交替进行的非稳态过程:当含尘气体进入袋式除尘器后,颗粒大、相对密度大的粉尘由于重力作用沉降并落入灰斗,含有细微粉尘的气体在通过滤料时粉尘被截留,气体得以净化;随着

过滤的进行,阻力不断上升,需进行清灰再生。

目前袋式除尘技术布袋材料并未取得突破性进展,为满足烟尘超低排放的要求,需增加布袋数量,造成除尘器压损增加、能耗提高。随着废弃布袋数量的增加,其无害化处置将是未来的难题。

1.1.3电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术是将电除尘的荷电除尘及袋除尘器的过滤机理有机结合的一种除尘技术。前级电场预收尘去除大部分粉尘同时对细颗粒物荷电并产生凝并,极细颗粒物凝并形成大粒径颗粒。

电袋复合除尘技术包括一体式电袋除尘技术和分体式电袋除尘技术两种。共同优点为:不受煤、飞灰成分的影响,出口烟尘浓度低且稳定,破袋对排放的影响小于袋式除尘器。

共同缺点为:系统压力损失较大,对烟气温度、烟气成分较敏感,旧滤袋资源化利用率较小,设备费用较高,年运行费用较高,经济性较差。一体式电袋除尘技术与分体式电袋除尘技术相比,占地面积较小,但不能在100%负荷下在线检修。

1.2深度除尘技术

1.2.1湿式静电除尘技术

湿式电除尘技术与干式电除尘技术相比,工作原理基本相同,但湿式静电除尘技术采用用水膜清灰方式代替传统的振打清灰。

湿式电除尘技术除尘效率不受烟尘比电阻大小的影响,可有效避免二次扬尘和反电晕现象;同时烟尘在湿式电除尘器中除受静电力和流体曳力外,还受热泳力和液桥力的作用,提高了对细微粉尘的去除作用;此外,湿式电除尘器极板上形

成的水膜会大幅度提高电除尘器内的放电电流,细颗粒的荷电能力得到增强并进一步提高脱除效率。

虽然湿式静电除尘技术能够实现烟尘的低浓度排放,但冲洗排水回用于脱硫系统会改变脱硫系统的水平衡,同时,含烟尘的冲洗水进入脱硫系统会对浆液性质产生一定的影响,增加脱硫废水的外排量。除此之外,湿式静电除尘器建造和运行费用高,且极板和极线易腐蚀,极大限制了湿式静电除尘器的推广。

1.2.2脱硫除尘一体化技术

湿法脱硫系统出口粉尘由三部分组成:经过脱硫塔洗涤、吸收后残留的粉尘,烟气经除雾器携带的含石膏、石灰石等固体颗粒的浆液液滴以及可溶性盐。根据王珲等的研究表明,湿法脱硫出口烟气中新增的石灰石与石膏颗粒分别占总颗粒物质量的47.5%和7.9%。

脱硫系统除尘效果与脱硫塔运行状况、除尘器排尘浓度和颗粒粒径有关,普遍认为脱硫系统除尘效率可达50%,且湿法脱硫系统对超细颗粒物、SO3气溶胶、有毒重金属和石膏雾滴的脱除效果普遍较差。据文献报道,湿法脱硫系统对烟气中总颗粒的去除效率为46%~61.7%,对PM1的去除效率介于-12.61%~-1.58%,

对PM2.5的去除效率介于-2.02%~8.50%之间,对PM10的去除效率介于42.63%~58.68%之间。

为了增强脱硫系统的除尘效果,可以进行以下两方面的改造。

(1)提高除雾器的除雾性能,减少烟气对浆液的携带。

(2)脱硫系统设计时兼顾脱硫效率和烟尘协同脱除效果,一般采取的措施为:提高吸收塔喷淋层浆液和喷嘴浆液覆盖率、提高塔内烟气分布均匀度、采用高效雾化喷嘴、降低吸收塔烟气流速、保证喷嘴入口压力均匀等。

基于上述原理,目前国内主要有以下两种改造方式。

(1)超净脱硫除尘一体化技术(SPC-3D)这是一种旋汇耦合装置、管束式除尘装置、高效节能喷淋装置的高效组合装备,据测试结果显示,当静电除尘器出口烟尘排放浓度≤30mg/m3时,脱硫后布置管束式除尘器,则吸收塔出口烟尘排放浓度可降至5mg/m3以下。

(2)高效除雾器

优化塔内吸收的同时,将平板式除雾器更换为2~3级屋脊式除雾器或采用管式除雾器和屋脊式除雾器串联,据相关测试结果,除尘效率可提高30%;浙江某电厂经过上述改造后,石膏液滴质量浓度从32mg/m3降低至13mg/m3,脱除效果显著。

脱硫除尘一体化装置建造和运行费用低,但工况变化对出口烟尘浓度影响大,稳定性低于湿式静电除尘器;此外,由于除雾器冲洗量增加,也会对脱硫系统的水平衡等产生影响。

1.3超低排放技术应用现状

2015年11月至2016年2月,环保部对80家电厂、287台燃煤机组进行调研,其除尘技术的使用情况如图3所示,调研机组采用的除尘技术以静电除尘技术为主,共计186台,占总调研数目的64.8%,且大部分静电除尘器(152台机组)都进行了增效改造,占总静电除尘技术的81.7%。

如图4为截至2015年12月,部分除尘技术投运及在建机组的装机容量。从图4可以看出,一次除尘技术中,低低温静电除尘技术应用最为广泛,装机总容量达到95000MW;深度除尘技术中,湿式电除尘技术的应用最为广泛,装机总容量达到190000MW。

目前典型的烟尘超低排放路线主要有:以湿式电除尘技术作为二次除尘的超低排放技术路线、以湿式脱硫协同除尘作为二次除尘的超低排放技术路线和以超净电袋复合除尘为基础不依赖二次除尘的超低排放技术路线,且根据实际运行状况,其都实现了烟尘的超低排放。

根据《火电厂污染防治最佳可行性指南》,烟尘超低排放技术路线选择如表2所示。

注:①一次除尘方式的选择首先应结合煤质与灰的性质判断是否适合采用电除尘,如不适用则应优先选择电袋复合除尘或袋式除尘;

②对于一次除尘就要求烟尘浓度小于10mg/m3或5mg/m3不依赖于二次除尘就实现超低排放的,宜优先选择电袋复合除尘器;

③一次除尘器出口烟尘浓度为30~50mg/m3时,二次除尘宜选用湿式电除尘器(WESP);一次除尘器出口烟尘浓度为10~30mg/m3时,二次除尘宜选用湿法脱硫(WFGD)协同除尘;

④表中数字表示技术适宜程度:0不适宜;1适宜;2较适宜;3最适宜。

2烟尘超低排放技术现状及发展

目前国内已有大量燃煤机组完成了超低排放改造,对于烟尘超低排放而言,其技术现状及发展如图5所示,烟尘超低排放面临的主要问题是运行优化和烟尘测量。

(1)运行优化烟尘控制来源于多种技术的协同,不同除尘技术除尘效率和能耗都有所不同,因此需优化各技术除尘效率分配,达到实现烟尘超低排放的同时降低能源消耗。

(2)烟尘测量目前,燃煤机组排放烟尘的测量是按照HJ/T76—2007《国家污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》采用在线监测(烟气排放连续监测系统,CEMS),并在实验室称重校核的方式进行的,实现了对污染物排放数据的监督和管理,但是面临以下问题。

①现有在线连续监测烟尘浓度测定仪普遍未经过校准,个别校准确定的关系式无法使用。

HJ/T76—2007《国家污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》制定了烟尘CEMS比对的方法,规定当颗粒物排放浓度≤50mg/m3时,绝对误差不超过±15mg/m3时,烟尘仪在测量精度在额定范围,无需校准,显然不适用于烟尘超低排放机组CEMS的校对。此外,CEMS测点布置不均匀也会对烟尘的测量产生

很大的影响。

②现场实验烟尘的测量普遍采用称重法,采样依据为GB/T16157《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》,但不适用于颗粒物浓度低于50mg/m3的情况。

目前,参考国外低浓度采样标准,中国开始制定自己的低浓度采样标准,并发布了《固定污染源废气低浓度颗粒物测定重量法(征求意见稿)》,此方法采用膜法测量,检测限为1mg/m3。

该方法测量结果受实验员操作水平影响较大,且在某些电厂排放浓度低于1mg/m3的背景下,烟尘准确测量的难度很大,需要进一步验证方法的准确度。此外,河北省、山东省也出台了低浓度颗粒物测定的地方标准,采样方法与文献相似,同样面临实践的验证和完善。未来一段时间,燃煤电厂烟尘超低排放需要完成以下

工作。

(1)对现有运行出现问题进行归纳总结,提出不同超低排放技术不同应用背景下的优化运行方案,降低运行能耗,降低运行成本。

(2)归纳现有低浓度烟尘在线检测和采样检测的问题,修改或制定相关标准,积极推进测量的精确化。

(3)开展烟尘超低排放技术的全生命周期评价。全生命周期评价是评价技术能耗及对环境影响的良好手段,目前已应用于脱硫、除尘、脱硝等领域,借助全生命周期评价,可以罗列能耗及环境影响清单,明确对环境效应,找出降低能耗的关键。

现有组合技术能耗较高的问题短期内无法解决,因此长远来看,必须开发新型的低能耗、高效能的除尘技术代替现有组合技术。

3结论

本文介绍了燃煤电厂超低排放背景及发展概况,并对烟尘超低排放技术进行了综述。

(1)烟尘超低排放技术主要分一次除尘技术和深度除尘技术,一次除尘技术包括静电除尘技术、袋式除尘技术和电袋复合除尘技术,深度除尘技术包括脱硫除尘一体化技术(包含SPC-3D)和湿式静电除尘技术,并对各技术的优缺点进行了归纳总结。

(2)现有烟尘超低排放技术是对一次除尘技术和深度除尘技术的高效组合,改造方案应根据电厂的实际情况进行多样化选择。

(3)烟尘超低排放面临的主要问题是运行优化和烟尘测量,短期内需针对缺陷进行优化,长期应开发低能耗、高效能的除尘技术。

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