湿式电除尘在火力发电厂的应用前景

董芹

【摘要】电厂烟尘的排放是重要的污染源之一，因此对于烟尘的控制是目前亟待解决的问题，而湿式电除尘的应用无疑很好的解决了这一问题，本文对湿式电除尘的基本原理以及应用现状进行分析，并对应用前景进行预测，供相关人员参考。

【关键词】湿式电除尘；火力；电厂；前景

一、前言

目前湿式电除尘在火力发电厂中应用比较成熟，已经成为烟尘减排最终要的措施之一，本文针对湿式电除尘的运用有关问题进行了详细的探索，并重点对湿式电除尘前景进行了预测。

二、电厂除尘和环境之间关系

PM，英文全称为particulate matter（颗粒物）。科学家用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。 PM2.5的标准，是由美国在1997年提出的，主要是为了更有效地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。PM2.5指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。 PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如燃煤、机动车尾气）、挥发性有机物等。

我国一次能源以煤炭为主，近十年我国煤炭产量从2001年的14.7亿吨增长到2011年的35.2亿吨，年均复合增长率达9%，其中，工业生产中的煤炭消费一直在我国的总煤炭消费中占据重要地位，常年保持在94%以上。发电和炼焦是工业用煤的最主要用途，分别占工业用煤的50%和15%。燃煤电厂是排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘的重要部门，随着煤炭转换为电力比重的不断提高，大部分燃煤排放将更多转变为电力排放。电力二氧化硫排放占全国二氧化硫排放总量的比例为42.4%，氮氧化物排放约占三分之一强，烟尘排量占36.7%。控制燃煤电厂烟气排放，对减少PM2.5，缓解城市空气质量有很大促进作用。

现阶段，我国90%的电能来自于火力发电，而火力发电需要燃烧大量煤炭。2012年，我国工业用煤炭总消耗量为37亿吨左右，火力发电消耗电煤18.5亿吨。在燃烧中，1吨煤燃烧产生30千克烟尘（0.03吨），那么，18.5亿吨煤炭燃烧完，大概产生555万吨煤灰，产生的煤灰中将有千分之五为PM2.5，也就是将产生2.775万吨的PM2.5。

今年1、2月份，我国PM2.5最严重的地方已经超过了1000微克每立方米，而美国平均小于15微克每立方米，沙化最严重的撒哈拉沙漠也只有50～70微克每立方米。全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。因此控制电厂烟尘对于控制我国环境污染具有非常重要的意义。

三、湿式电除尘技术工作原理及其脱除性能

1、工作原理

湿式电除尘脱除粉尘分为荷电、集尘、清灰三个步骤。将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在电极形成的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集，喷雾形成的连续水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中排出。

2、湿式电除尘结构

湿法电除尘是燃煤电站烟气污染物终端精细处理设备，一般布置在脱硫系统和烟囱之间。这套系统主要由除尘器本体、循环水系统、配套高压整流设备及IPC智能湿式电除尘器控制系统共同组成。

其中电除尘器本体是设备的核心设备，主要由阳极系统、阴极系统等组成。阳极系统主要由极板悬吊梁、阳极板排、集水槽、防摆组件构成。阳极板排上部通过极板悬吊梁悬挂在壳体顶梁上，极板排下部设置集水槽，收集板排上清洗下来的灰水。阴极系统由阴极框架、阴极吊梁、阴极悬挂系统及防摆装置构成。阴极框架采用双桅杆结构刚性小框架，配置新型阴极线。阴极框架主桅杆上端与阴极吊梁连接。阴极悬挂系统一般由：支撑管、支撑底座、支承螺母、支承盖和承压绝缘子等构成。为了使系统在高压供电时稳定运行，绝缘子底部设有电加器及加长的防尘罩，可有效防止烟尘上窜到绝缘子内壁。IPC智能湿式电除尘器控制系统是集计算机应用、通讯、检测等新技术研制开发的高科技新产品。它适用于湿式电除尘器配套电气的计算机在线监控和管理，监控和管理对象包括湿式电除尘器的高压硅整流设备、循环水系统、热风吹扫及电加热器等控制设备。

3、濕式电除尘对微细粉尘和SO3雾滴的脱除

湿式电除尘中，放电极电子较易溢出，水雾被进一步细化，使电场中存在大量带电雾滴，大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率，而带电粒子在电场中运动的速度是布朗运动的数十倍，这大幅度提高了亚微米粒子向集尘极运行的速度，可以在较高的烟气流速下，捕获更多的微粒。烟气中的SO3在205℃以下时，主要以H2SO4的微液滴形式存在，其平均直径在0.4μm以下，因此干式静电除尘器和FGD对SO3去除较低。湿式电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率，可对SO3的微液滴起相同作用。湿式电除尘器独特的工作环境决定了它能够高效地脱除亚微米级别的粉尘、雾滴，除尘效率最高可达到99.9%以上。

四、火力发电厂运用湿式电除尘优势和未来发展

湿式电除尘器的性能不受粉尘比电阻和煤灰性质的影响，内部没有运动部件，没有振打清灰引起的二次扬尘，因此，性能稳定，高效，运行可靠，对PM2.5和SO3有很高的脱除效率，是湿法脱硫后最终环保把关的最佳设备。

WESP采用独特的喷淋系统，配置科学，参数合理，水膜分布均匀，可实现连续、高效清灰，用水省。可做到科学喷淋，节约用水。WESP采用福建龙净环保公司自主研发的废水处理循环利用系统，可以将废水中和除酸，并通过高效分离去除悬浮物，使其满足喷淋水质要求，实现循环使用。系统只需排出少量废水，这部分水作为湿法脱硫工艺补水进行再利用，系统再补充等量新水即可维持平衡，相当于零水耗。

湿式电除尘器作为控制燃煤烟气PM2.5非常有效的设备，在发达国家的电力等工程领域得到了广泛应用。美国BruceMansfield电厂、MirantDickerson电厂等多家电厂测试报告表明，湿式电除尘器对PM2.5的去除效率均高于95%，粉尘排放浓度低于5mg/Nm3。 现今，国内大多数电厂都设在郊区，如果电厂的粉尘排放量降低就会减少大批的搬迁资金。以全国来算，这笔资金将会以千亿元为单位。而湿式静电除尘器能大幅地降低粉尘的排放量，减少PM2.5的排放，降低雾霾天气的几率，从而极大地缓解空气污染。 此外，湿式静电除尘技术不仅在燃煤电厂，还可以应用在燃煤锅炉、化工、冶金等领域，这些在欧美国家的应用效果非常理想。如在我国大规模使用，也将产生巨大的社会和经济效益。

五、结束语

综上所述，本文重点对电厂烟尘危害以及湿式电除尘器的原理和对烟尘控制的影响进行了详细的分析，随着我国对环境重视程度加大，未来我国电厂会加大对湿式电除尘器的使用，从而环节雾霾带来的巨大危害。

参考文献

[1] 刘鹤忠， 陶秋根. 湿式电除尘器在工程中的应用[J]. 电力勘测设计， 2012， （3）.

[2] 田牛. 湿式电除尘器在电站燃煤锅炉上的应用[J]. 建筑热能通风空调， 2013， （2）.