摘要：介紹了濕式電除塵器的工作原理以及技術(shù)特點(diǎn)，并對目前國內大型燃煤電廠(chǎng)實(shí)現出口粉塵1mg/Nm3以下“近零排放”的技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了分析：可采用低低溫電除塵器改造、濕法脫硫協(xié)同除塵改造以及濕式電除塵器改造的技術(shù)路線(xiàn)；此外，重點(diǎn)介紹了濕式電除塵器在國內600MW機組燃煤電廠(chǎng)“近零排放”改造工程中的應用。

關(guān)鍵詞：濕式電除塵器；近零排放；燃煤電廠(chǎng)

0引言

隨著(zhù)改造工作的不斷深入，個(gè)別燃煤電廠(chǎng)旨在尋求粉塵1mg/Nm3以下“近零排放”的目標：如浙江國華浙能發(fā)電有限公司#4爐660MW機組經(jīng)過(guò)濕式電除塵器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)WESP）改造后，出口粉塵排放0.575mg/Nm3，是國內首臺600MW以上機組實(shí)現出口粉塵1mg/Nm3以下“近零排放”的投運機組。本文重點(diǎn)介紹了WESP技術(shù)在國華寧海電廠(chǎng)#4機組中的應用，以期為大型燃煤電廠(chǎng)實(shí)現“近零排放”目標提供有力借鑒。

1WESP工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

1.1WESP對微細粉塵的去除原理

WESP是一種用來(lái)處理含濕氣體的高壓靜電除塵設備，在燃煤電廠(chǎng)中通常布置在脫硫設備后，其工作原理和干式電除塵器基本相同，都要經(jīng)歷電離、荷電、收集和清灰四個(gè)階段，煙氣通過(guò)進(jìn)口封頭后進(jìn)入電場(chǎng)，在高壓電的作用下氣體電離粉塵被荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下向集塵極移動(dòng)，隨集塵極表面的水膜去除。WESP工作原理如圖1所示。

在電除塵器中對粉塵顆粒有兩種類(lèi)型的荷電過(guò)程，

對于直徑大于1μm的顆粒，電場(chǎng)荷電是主要作用，顆粒碰撞沿電力線(xiàn)運動(dòng)的負離子而帶電，這時(shí)電壓的強弱是影響這個(gè)過(guò)程的最主要因素。

對直徑小于0.5μm的微細顆粒，擴散荷電是主要作用，亞微米粒子在隨機運動(dòng)時(shí)與負離子碰撞而帶電，此時(shí)注入的電流密度是影響擴散放電最重要的因素。

在WESP中，因放電極被水浸潤后，電子較易溢出，同時(shí)水霧被放電極尖端的強大電火花進(jìn)一步擊碎細化，使電場(chǎng)中存在大量帶電霧滴，大大增加亞微米粒子碰撞帶電的機率，而帶電粒子在電場(chǎng)中運動(dòng)的速度是布朗運行的數十倍，這樣就大幅度提高了亞微米粒子向集塵極運行的速度，可以在較高的煙氣流速下，捕獲更多的微粒。

1.2WESP技術(shù)特點(diǎn)

WESP獨特的清灰方式以及工作環(huán)境，使其較干式除塵器具有很多的特點(diǎn)：

不受粉塵比電阻影響，無(wú)反電暈及二次揚塵等特點(diǎn)；

不僅可以有效除去煙氣中的PM2.5，同時(shí)還可協(xié)同脫除SO3、汞及煙氣中攜帶的脫硫石膏霧滴等污染物，抑制“石膏雨”和“煙囪白煙”的形成；

可達到其它除塵設備難以達到的極低的煙塵排放限值；

同時(shí)設備本體結構小、占地面積小等特點(diǎn)。

2“近零排放”技術(shù)路線(xiàn)選擇

目前，國內燃煤電廠(chǎng)“超低排放”改造技術(shù)路線(xiàn)主要分為基于污染物末端治理理念的改造技術(shù)路線(xiàn)和基于污染物協(xié)同控制理念的改造技術(shù)路線(xiàn)。第一種技術(shù)路線(xiàn)主要是在脫硫塔后增加WESP，第二種技術(shù)路線(xiàn)主要是對電除塵器和脫硫塔進(jìn)行升級改造從而實(shí)現粉塵協(xié)同脫除的目的。

國內已有個(gè)別大型燃煤電廠(chǎng)將以上兩種技術(shù)路線(xiàn)的優(yōu)勢合并后，實(shí)現出口粉塵1mg/Nm3以下的“近零排放”，其采用的技術(shù)路線(xiàn)主要包括SCR脫硝裝置、低溫省煤器、低低溫電除塵器、協(xié)同除塵濕法脫硫塔和WESP，該技術(shù)路線(xiàn)的最大特點(diǎn)既利用了低低溫除塵器的高效除塵性能，同時(shí)通過(guò)改造脫硫塔內部結構和增加高效除霧裝置提高脫硫塔的協(xié)同脫除粉塵的能力，最后通過(guò)WESP的深度凈化處理，使最終出口粉塵排放確保小于1mg/Nm3。

2.1粉塵近零排放改造主要技術(shù)

2.1.1低低溫電除塵器改造

為滿(mǎn)足超低排放的要求，低低溫電除塵器技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始被國內很多電廠(chǎng)所應用。主要功能是實(shí)現煙塵的高效脫除，同時(shí)實(shí)現SO3的協(xié)同脫除。當煙氣經(jīng)過(guò)熱回收器時(shí)，煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)以下，SO3冷凝成硫酸霧，并吸附在粉塵表面，使粉塵性質(zhì)發(fā)生了很大變化，不僅使粉塵比電阻降低，而且提升了擊穿電壓、降低煙氣流量，從而提高除塵效率。其對SO3的脫除率一般不小于80%，最高可達95%。而且低低溫電除塵器的出口粉塵粒徑會(huì )增大，可大幅提高濕法脫硫裝置協(xié)同除塵效果。

2.1.2濕法脫硫協(xié)同除塵改造

由于通過(guò)低低溫電除塵器的出口煙塵平均粒徑大于3μm，可大幅提高濕法脫硫裝置協(xié)同除塵效果。通過(guò)優(yōu)化設計脫硫塔及調整除霧器布置并改善其性能，除霧器出口煙氣攜帶霧滴濃度可達到或優(yōu)于20~40mg/m3的指標。

通過(guò)改善噴淋層設計，保證吸收塔塔內氣流分布均勻度，保證每個(gè)噴嘴入口壓力均勻。

采用單塔或組合式分區吸收技術(shù)，改變氣液傳質(zhì)平衡條件，并優(yōu)化漿液pH值、液氣比、漿液霧化粒徑、氧硫比等參數，提高脫硫效率。優(yōu)化塔內煙氣流場(chǎng)，有效降低液氣比，降低能耗。通過(guò)以上措施改造過(guò)，一般濕法脫硫裝置的SO2脫除效率不低于98%，煙塵協(xié)同脫除效率大于70%。

2.1.3濕式電除塵器改造

WESP作為燃煤電廠(chǎng)尾氣治理精處理技術(shù)裝備，一般安裝于脫硫塔后，脫硫后煙氣經(jīng)WESP精處理后，排至煙囪。WESP獨特的運行環(huán)境以及清灰方式，使其可有效捕集其它煙氣治理設備捕集效率較低的污染物（如PM2.5等），消除“石膏雨”，可達到其它污染物控制設備難以達到的極低的排放限值，一般情況下，其對微細粉塵的去除率能夠達80%-90%。

3工程應用

3.1工程概況

國華寧海電廠(chǎng)位于象山港底部，在寧?？h橋頭胡區強蛟鎮境內下月岙村，距強蛟鎮約1.5公里，距寧?？h城23公里，距寧波80公里，為保護環(huán)境，體現國企社會(huì )責任，響應神華集團“綠色發(fā)電計劃”，實(shí)現大氣污染物“近零排放”的要求，國華寧海電廠(chǎng)對#2、#4機組實(shí)施環(huán)保改造工程。國華寧海電廠(chǎng)粉塵“近零排放”技術(shù)路線(xiàn)主要采用低低溫電除塵器改造、濕法脫硫改造、WESP改造，其技術(shù)路線(xiàn)示意圖如圖2所示。

煙氣先經(jīng)過(guò)脫硝系統去除NOx，然后經(jīng)低低溫電除塵器去除大部分粉塵，要求低低溫電除塵器設計出口粉塵小于15mg/Nm3，之后再經(jīng)過(guò)協(xié)同除塵濕法脫硫塔，要求出口粉塵小于5mg/Nm3，最后經(jīng)過(guò)WESP后要求出口粉塵小于1mg/Nm3，實(shí)現粉塵“近零排放”的目標。

3.2WESP設計參數以及性能要求

針對國華寧海電廠(chǎng)#4爐的煙氣特性，并結合電廠(chǎng)實(shí)際場(chǎng)地條件限制因素，對WESP進(jìn)行了優(yōu)化選型設計，主要的設計參數及性能要求見(jiàn)表2。

3.3技術(shù)方案特點(diǎn)

本項目WESP采用金屬板式濕式電除塵器技術(shù)，由于脫硫塔出口煙氣具有高濕度、強腐蝕特性，因此從WESP的結構要求以及材質(zhì)防腐性能兩方面做了綜合考慮，經(jīng)優(yōu)化設計后，保證該技術(shù)方案滿(mǎn)足寧海電廠(chǎng)脫硫塔出口的實(shí)際煙氣特性。

3.3.1高效的噴淋系統

采用的是單線(xiàn)連續的噴淋技術(shù)，可實(shí)現對陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)的同時(shí)連續的噴淋，噴嘴經(jīng)過(guò)特殊的設計，霧化效果良好，經(jīng)合理排布后能確保噴淋無(wú)死角且覆蓋率達120%以上，充分保證系統運行穩定可靠，有效去除濕煙氣中粉塵、PM2.5、SO3氣溶膠等復合污染物。

3.3.2特殊的極配型式

陽(yáng)極板和陰極線(xiàn)通常被認為是整個(gè)WESP結構中最重要的部件，此項目中采用金屬平板的陽(yáng)極板配針刺型的陰極線(xiàn)，同極間距300mm。平板型的陽(yáng)極板經(jīng)過(guò)特殊的加工工藝，能確保板面成膜均勻，針刺型的陰極線(xiàn)具有剛性強、放電強度高的特點(diǎn)，這種極配和高壓供電相匹配，可以獲得最佳電氣運行參數，有效保證長(cháng)期實(shí)現“近零排放”。

3.3.3循環(huán)穩定的水系統

通過(guò)計算寧海電廠(chǎng)實(shí)際收集的粉塵量以及消耗的水量之間的關(guān)系，建立了一套針對寧海電廠(chǎng)#4爐的粉塵與廢水平衡系統，使大部分水循環(huán)使用，一小部分水外排，且通過(guò)控制外排水的濃度，使這部分水直接作為脫硫系統的補充水使用，對電廠(chǎng)而言基本實(shí)現WESP零水耗。

3.3.4優(yōu)化的結構材料選擇

結構材料的防腐性能直接影響到WESP的使用壽命。寧海電廠(chǎng)項目中，主要的內構件如陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)的材質(zhì)選用的是2205雙相不銹鋼的材質(zhì)，這種材質(zhì)具有強度高、抗酸腐蝕性能強的特點(diǎn)，能夠完全適應WESP內部高濕、強腐蝕性的運行環(huán)境；對其他結構件的材質(zhì)一般選用普通碳鋼涂覆玻璃鱗片進(jìn)行防腐；此外，WESP內部的循環(huán)水是經(jīng)過(guò)NaOH加堿中和過(guò)的，使循環(huán)水的pH一般呈現中性偏堿性的狀態(tài)，能夠對WESP內部的結構件起到有效的抗酸腐蝕的保護作用，延長(cháng)WESP的使用壽命。

3.4運行效果

2015年12月26日，寧海電廠(chǎng)#4爐660MW機組煙氣粉塵“近零排放”工程順利并入系統運行，低低溫電除塵器改造、脫硫提效改造以及WESP改造等設施全部投運，成功完成了各項建設目標。

2016年1月16日，經(jīng)權威部門(mén)測試結果顯示，該機組的出口粉塵排放量?jì)H為0.575mg/Nm3，實(shí)現了大型燃煤電廠(chǎng)煙氣粉塵的“近零排放”改造目標。

寧海電廠(chǎng)#4爐是國內首臺600MW以上機組實(shí)現出口粉塵1mg/Nm3以下“近零排放”的投運機組，將為推動(dòng)我國煤電清潔高效利用和能源技術(shù)革新提供了有力借鑒。

3結論

WESP基于其特殊的清灰方式和技術(shù)特點(diǎn)，可作為燃煤電廠(chǎng)粉塵精處理系統的技術(shù)裝備使用，經(jīng)過(guò)合理的技術(shù)路線(xiàn)選擇，可實(shí)現燃煤電廠(chǎng)粉塵的“近零排放”的目標。國華寧海電廠(chǎng)#4爐660MW機組的成功應用經(jīng)驗表明，通過(guò)WESP的深度凈化作用后，可以實(shí)現大型甚至超大型燃煤電廠(chǎng)的出口粉塵低于1mg/Nm3的“近零排放”，大大改善電廠(chǎng)的周邊環(huán)境，為大型燃煤電廠(chǎng)采用WESP實(shí)現“近零排放”提供了有益的參考。