湿法脱硫系统直排烟气深化处理设备简介

【摘 要】本文介绍了未经过深化处理的湿法脱硫直排湿烟气中含有大量水雾、PM2.5、超细粉尘、SO3气溶胶等是诱发雾霾天气产生的主要原因之一；湿法脱硫系统增设湿式电除雾器对脱硫直排湿烟气进行深化处理，实践证明可大大降低水雾、PM2.5、超细粉尘、SO3气溶胶的排放；并且本文着重阐述了湿式电除雾器的工作原理、结构、特点、系统工艺流程等。

【关键词】雾霾 电除雾器 结构 系统工艺流程

1 湿法脱硫烟气排放问题及对策

目前我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，大气雾霾污染时有发生。对于电力、冶金行业采用湿法脱硫烟气处理系统而言，吸收塔顶部设置的机械式除雾器对其自身产生水雾、脱硫产物结晶体、未经脱硫系统前段除尘设备去除的超细烟尘、重金属和生产工艺原因产生SO3而形成的气溶胶粒子的脱除能力有限，使大量水雾、脱硫产物结晶析出后形成PM2.5、超细粉尘、 SO3气溶胶随烟气直接排出[1]。导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象，或是有长长烟尾的“蓝、黄烟”现象，对周边环境造成极大的影响，同时也是产生空气雾霾的主要原因之一。[2]

经国内外大量的工程及实验证明，湿式电除雾技术对控制脱硫烟气中的水雾、PM2.5、超细粉尘、SO3气溶胶等的排放非常有效。据不完全统计，在一些发达国家湿式电除尘技术得到了广泛应用，已有50余套不同类型的湿式电除尘器应用于美国、欧洲及日本的电厂，主要作为大气污染物综合治理的终端设备，用于去除湿法脱硫系统中机械式除雾器无法收集的酸雾、PM2.5、微细颗粒物、气溶胶等，可解决烟气排放浊度问题。例如：日本碧南电厂1～3号700MW机组和4、5号1000MW机组，均在湿法脱硫系统后设置湿式电除尘器，投运情况良好，烟尘排放浓度长期保持在2～5mg/m3水平，运行15年来，壳体和内件均未发生严重的腐蚀问题。

2 增设电除雾器后脱硫烟气排放指标

湿法脱硫系统增设电除雾器后，直排湿烟气经过深化处理后排放指标一般如下：

（1）PM2.5颗粒物去除率85～95%；

（2）出口粉尘可实现10mg/Nm3和更高的排放标准；

（3）SO3酸雾去除率80～98%，湿烟气腐蚀性大幅降低；

（4）烟气中颗粒汞、氧化汞脱除效率高达60%以上。

根据现有的脱硫烟气深化处理技术条件的分析，在湿法脱硫系统中配置湿式电除雾器是对脱硫直排湿烟气深化处理的最佳选择。

3 湿式电除雾器技术

3.1工作原理

湿式电除雾器工作原理与干式电除尘器类似，主要区别为“清灰方式”的不同。WESP由电晕线（阴极）、沉淀极（阳极）、绝缘箱和高压直流供电电源组成。接通高压直流电源后，在两极之间形成了非均匀高压静电场。在电场的作用下，电晕线周围产生电晕层。电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子，这个过程叫电晕放电。烟气进入电场荷电区时，酸雾、烟尘等颗粒被荷电。荷电后酸雾、烟尘等颗粒静电凝聚作用加强，粒径增大，荷电量增加，在电场力的作用下迅速抵达阳极（沉淀极）。大量的酸雾颗粒不断地被驱向阳极，同时迅速释放电荷，从而达到酸雾、烟尘等气溶胶微粒与烟气分离的目的，图1所示。

3.2湿式电除雾器基本结构（图2）

WESP主要包括壳体、阳极装置、阴极装置、绝缘装置、冲洗系统及恒流源高压发生装置等。

（1）壳体：材质一般为碳钢衬玻璃鳞片等耐腐蚀材料。分为立式结构和卧式结构。壳体外形分为圆形和方形。根据实际情况，可设置在脱硫塔上部，也可单独设置。

（2）进气方式：根据实际情况可有不同进气方式，具体如下：

立式结构：下部进气，上部出气；上部进气，下部出气。

卧式结构：平进平出；上进平出等。

（3）阳极板：阳极板有多种材质和型式。材质选用不锈钢、玻璃钢、塑料、柔性布等耐腐蚀的材料。各种材料有各自的优缺点，根据介质成分和温度等实际情况选用。电除雾器阳极板一般采用板式和蜂窝式两种形式。

①不锈钢阳极板：

优点：除尘效果好、耐高温。

缺点：选用的不锈钢材质耐腐蚀性须适用于复杂的气体条件。

②玻璃钢阳极板：

优点：适用于不同的腐蚀气体，除尘效果较好、耐高温、使用寿命长。

缺点：阳极内部须处理好。

③塑料阳极板：

优点：可适用于不同的腐蚀气体、除尘效果较好、使用寿命长达20多年。

缺点：使用温度不能长时间超过100℃。

④柔性布阳极板：

优点：重量轻、除尘效果较好、耐温较高。

缺点：因阳极柔性布晃动导致柔性布使用寿命短、阳极柔性布晃动超出范围导致电压电流不稳定从而影响除尘效果。

（4）放电阴极（电晕阴极线）：可采用多种材质和型号，主要有不锈钢、铅锑合金、钛合金等材质。

（5）绝缘装置：配置的主要加热方式有电加热、热风加热两种形式。

（6）冲洗系统：一般采用间断冲洗或连续冲洗的方式。

（7）在酸性气体环境中运行，壳体及内部各部件必须使用防腐材料制造和防腐处理。

3.3电除雾器脱硫除尘工艺流程中的典型应用

根据脱硫主塔的工艺特点，脱硫塔内保留一级或二级机械除雾器，WESP本体可选择吸收塔内整体布置或塔外分体布置方式；综合考虑占地、投资等因素本文推荐采用湿式电除雾器单塔三区超净化脱硫除尘工艺流程。该工艺流程是将湿式电除雾器设置在脱硫塔的顶部，脱硫塔由上至下依次为湿式电除雾器、机械式预除雾器、喷淋层、烟气进口及浆液氧化池。烟气进入脱硫塔经过喷淋层后，经过机械式预除雾器出去大部分水雾，再进入电除雾器处理区域进行深度净化后直接排入环境空气。

具体工艺布置，如图3，图4所示。

图3单塔三区超净化脱硫除尘塔体图 图4单塔三区超净化脱硫除尘工艺流程图

3.4湿式电除雾器特点

（1）工艺简单：WESP与烟气脱硫系统进行一体化设计，新建和改造工艺都很简单，结构紧凑，流程简洁，占地面积小。二次改造可在不改变现有脱硫及除尘设施的情况下，安装在脱硫塔后，可长期、稳定运行。

（2）高效：PM2.5颗粒物去除率85～95%；出口粉尘可实现10mg/Nm3和更高的排放标准；SO3酸雾去除率80～98%，经烟囱排放的湿烟气腐蚀性大幅降低；重金属等多种污染物的综合减排。可极大地提高烟气排放洁净度，减小烟囱尾羽。

（3）其它：阻力小（一体式～200Pa）；运行、维修费用低；使用寿命20年以上[3]。

4结语

湿式电除雾器作为单体设备可进行完美与湿法脱硫系统进行结合，无论是单体式还是分体式均不会对脱硫系统的正常运行产生影响，投资低、占地少、寿命长，并且可有效控制原湿法脱硫系统直排的大量水雾、超细烟尘、PM2.5、SO3气溶胶、汞及重金属等，减少或避免出现“酸雨”、“石膏雨”及“蓝、黄烟”现象，对雾霾的控制十分有益。

参考文献：

[1]高玮，叶永健.利用现有环保设备降低火电厂PM2.5颗粒排放的方法[J].电力勘测设计，2012（2）：27-31.

[2]程永新，曹佩.湿法烟气脱硫系统中“石膏雨”问题的分析及对策[J].电力建设，2010，31（11）：94-97.

[3]赵琴霞，陈招妹，周超炯 等.湿式电除尘技术及其在电厂的应用前景探讨[J].电力科技与环保，2012，28（4）：24-26.

作者简介：张亚志（1981—），男，本科，工程师，研究方向为脱硫系统直排烟气超净化处理。