湿式电除尘器运行中常见问题浅析

汪 波

（沈阳华联除尘设备厂，沈阳 110021）

湿式电除尘器运行中常见问题浅析

汪 波

（沈阳华联除尘设备厂，沈阳 110021）

湿式电除尘器因受自身条件限制，存在极板表面水膜均匀性差、电晕闭塞、极板腐蚀、耗水量大、运行费用高、可靠性低、效率衰减等问题。文章结合实践，分析了湿式电除尘器的技术特点及常见问题，指出湿式电除尘器并不是当前燃煤电厂实现超低排放唯一的最佳技术选择。

湿式电除尘器；燃煤电厂；水膜均匀性；电晕闭塞；耗水量

前言

近年来，我国华北、东北大部分地区雾霾肆虐，公众关注PM2.5污染治理。湿式电除尘器作为燃煤电厂有效去除PM2.5的方法之一，得到了迅速发展。

湿式电除尘器在国内冶金、化工等行业早有应用，尤其是化工行业，湿式电除尘器甚至作为生产设备，技术成熟，但在电力湿式脱硫方面尚处于起步阶段。随着《环境空气细颗粒物污染物综合防治技术》政策的出台，众多企业迅速从国内外引进湿式电除尘技术，但多数企业是仓促上阵，准备不是很充分，即使是自主研发技术的企业，也存在关键数据和经验均有待验证的问题。尤其在湿式电除尘器技术用于大容量燃煤机组控制烟气污染物排放，在技术、经济与运行经验等方面都还存在诸多不确定因素，一些关键技术还需进一步研究、积累经验。

目前我国已成为湿式电除尘器应用第一大国，应用数量超过世界上其他国家已投入运行的总和（指脱硫后的湿式电除尘器），而对于运行，尚无积累可供借鉴的经验，因此现在大批兴建并投入运行后的除尘效果，以及对于运行中出现的问题如何应对等，均需要认真思考。

1 湿式电除尘器的技术特点

国内的湿式电除尘器分为引进、自主研发、自主研发+部分引进三大流派，各流派的差别也较大。表1、表2为部分湿式电除尘器的技术特点。

2 主要型式及特点

湿式电除尘器的收集极板材料主要有金属、玻璃钢及柔性织物3种；结构型式分为卧式与立式2种；按冲洗方式可连续与间断2种。

2.1 金属极板的特点

阳极板材质通常采用316L，但316L不具备很好的防腐性能。主要依靠极板上的一层水膜隔离其与烟气直接接触，以避免极板受到烟气的腐蚀，但因为水的沟槽效应，水膜不可能均匀的布满整块极板（如图1所示）。而水膜一旦出现破损，阳极板很快会被腐蚀。因而对其设计、制造及安装都有极高的要求，并要求应用方具有良好的现场管理能力。

图1 金属极板表面水膜明显线状流

表1 部分湿式电除尘器的技术特点

金属极板的优点：1）采用板式结构，安装方便；2）采用雾化效果良好的喷嘴，在冲洗时放电和集尘极同时通电，可保证不发生有害放电现象；3）对喷嘴排列和集尘极型式优化，可保证对极板最佳的清灰效果。

缺点：1）占地面积大；2）在电厂运行业绩少；3）阳极防腐主要靠极板表面形成的水膜，但水膜不均匀，导致防腐性能较差；4）作为放电极的湿式电除尘不锈钢阴极线，焊接后往往因不锈钢材质变化和焊后收缩率大而容易导致运行断线。

2.2 玻璃钢极板

以耐腐蚀乙烯基树酯为基体，碳纤维、玻璃纤维为增强材料通过模压缠绕成型。兼具导电性和耐腐蚀性，但玻璃钢电导率较低，电耗比金属极板高。

优点：1）在化工企业有长期应用经验，防腐性能可靠；2）借助除雾器下来的自流液体清灰，不产生粉尘二次飞扬；3）无需连续喷淋，间断喷淋水耗小，在去除浆液和微细粉尘气溶胶的同时可大幅度减少液滴，降低排放浓度；4）可实现整体模块化，阳极组采用工厂成型，有利于保证安装精度，安装方便；5）整体采用玻璃钢复合碳纤维材质，设备负荷较不锈钢大大降低；6）布置方式灵活，可采用立式或卧式方式布置，可布置在脱硫塔后或塔上；7）采用立式布置，占地面积小。

缺点：1）玻璃钢极板由于采用碳纤维与石墨做导电介质，存在易老化问题；2）导电玻璃钢间距小，致使阴极

线数量大；3）局部流速过高，烟气冲击破坏水膜；4）电导率较低，电耗比金属极板高。

2.3 柔性织物极板

柔性织物极板以纤维编织的膜为载体，改变了湿式电除尘器对钢材的依赖，在重力协助下的毛细作用为布水机理，改变了极板的布水不均匀问题。

毛细效应与液体流量成反比，毛细管越细，当量半径越小的毛细效应越高，但液体流量则显著减少。因此不可能在提高毛细效应的同时达到增大毛细管的目的。故在毛细效应高度一定时，只能通过增加毛细管的量来提高液体流量。不同碳纤维的毛细作用也不相同，表3为不同规格碳纤维的蓄水量。

表2 湿式电除尘器主要性能

表3 不同规格碳纤维膜蓄水量

由表3可知，3K的碳纤维膜的蓄水量最少，12K的最大，6K碳纤维膜介于两者之间，这是由于3种碳纤维膜在相同面积下的原丝数量不同所致。质量利用率最高的是3K碳纤维膜，而单位质量蓄水量最少的是12K碳纤维膜。因此，选择单位面积质量较大的3K纤维膜，可以节约成本。

编织纤维中的毛细作用为：

式中：Q —毛细管流量，m3/s；h —毛细效应高度，m；η—液体黏度，m；L —毛细管长度，m；r—毛细管当量半径，m；θ—固液角。

碳纤维的主要技术参数见表4。

表4 碳纤维主要技术参数

碳纤维的优点：1）重量轻；2）阴极部件可组装拆卸，有利于后期维护和更换；3）采用井字形布置，由于阳极重量轻、支撑面积小，整个有效面积超过80%；4）采用立式布置，有效利用面积大；5）重量轻，对底部脱硫塔负荷小；6）柔性绝缘疏水纤维滤料的材料结构，有利于表面形成水膜；7）无需连续喷淋，节约冲洗水

量；8）柔性材料的耐腐蚀性能好。

缺点：1）柔性织物极板为方形结构（如图2），电场分布不均匀；2）电场内烟气流速过高，造成电晕线摆动，致使运行电压不稳定；3）柔性织物极板膜易变形鼓包，极间距易改变，稳定性差（见图3）；4）柔性织物孔膜微孔易被粉尘堵塞而失去毛细作用；5）柔性织物品种较少，可供选择的品种更少；6）柔性织物极板的伸缩率远大于金属极板，浸水后更易发生伸缩，织物的张紧程度都会影响极间距，进而影响电压的稳定；7）火花易烧毁织物。

图2 柔性织物极板结构

图3 柔性织物极板表面变形鼓包及水膜

3 存在的主要问题

目前，国内的湿式电除尘器制造厂家大多采用引进国外技术或借鉴国外技术+自主创新模式。在初期消化吸收国外技术时，对设计条件中的设备和制作安装均存在认知上的不足，且对于产品的研发、实验、试生产应用仅用了2～3年的时间。因此，湿式电除尘器在运行中出现故障难以避免，需要较长时间不断改进完善。

3.1 收尘极板

（1）水膜分布不均匀。由于湿式电除尘器是靠水膜来保护极板，但由于水的沟槽效应，即使连续冲洗，冲洗水也不可能均匀分布在极板表面。冲洗水形成线流造成偏流，在极板上会形成“干污斑点”，且干斑区随时间不断增长，一旦失去水膜的保护，极板就会发生严重的腐蚀，最终导致失去收集功能。对于立式极板来说，在现阶段的技术条件下还无法解决该问题（如湿式电捕焦油器阳极管采用溢流连续供水，仍无法解决集极管上干斑的形成），即使加大冲洗强度，也只能在一定程度上减少干斑的形成，无法从根本上解决问题，而加大冲洗强度却会导致电场局部短路，电压骤降，无法维持较高的电场强度，效率也随之降低。该问题在前级除尘器效率低、湿法脱硫除雾效果不好的情况下显得更加严重。

对卧式电除尘器来说，在增加布水装置条件下。极板可从根本上解决极板布水均匀性的问题，且该技术已有30多年的运行经验，技术上非常成熟。

（2）在间断冲洗条件下，除上述原因外，进入除尘器的气流也未达到过饱和状态，水膜状态和除尘效果均不理想。

（3）柔性织物极板易受气流冲击而产生晃动，在间断冲洗水的情况下，单侧极间距会不断发生变化，造成局部放电，损坏柔性极板。

（4）柔性织物的伸缩率远大于金属极板，浸水后更易发生伸缩，而织物的张紧程度会影响极间距，进而影响电压的稳定。

（5）火花放电易烧坏柔性织物极板。

（6）柔性织物极板膜易变形鼓包，极间距易改变。

（7）柔性织物孔膜微孔被粉尘堵塞并失去毛细作用，影响正常运行。

（8）柔性极板采用管孔布水方式，虽然可保证各小孔出水均匀，但存在点供水下的过小水量扇状流和过大水量波纹流（如图4）。

图4 膜表面波纹流

（9）柔性极板很难模块化生产和安装，不利于规模操作。

（10）导电玻璃钢的有效利用率低，为60%～70%，

占地面积大，在相同电场截面下的烟气流速高。

（11）玻璃钢极板采用模块化设计，虽然安装方便，但如出现个别或部分损坏，则需更换整块模块，增加了维护费用。

（12）玻璃钢存在易老化、变形、石膏结垢现象。

（13）电场烟气流速过高，造成阴极振动、局部高速烟气冲击破坏水膜。

（14）极板喷淋时，需要配套近千个喷嘴喷水形成阳极板的水膜，喷嘴口径只有1mm，如循环水处理不当，易造成喷嘴堵塞，喷嘴堵塞较多时，会影响对应的阳极板水膜形成，加剧腐蚀速度。

3.2 电晕极

（1）阴极线两端以采用焊接固定，焊接点由于腐蚀而断裂，引起电场短路。

（2）阴极线两端以弹性螺栓联接，阴极框架组受风振动容易使螺栓脱落。

（3）阴极线安装过紧，阴极框架受风振动时会造成部分阴极线拉断。

（4）冲洗水或水膜不能均匀覆盖，其表面或采用间断冲洗，使电极316L处于干湿交替变化的环境中而易腐蚀。

（5）作为放电极的湿式电除尘一般采用不锈钢阴极线，焊接后往往因不锈钢材质变化和焊后收缩率大而易导致在运行中断线。

（6）由于立式结构电晕线的底部采用重锤吊挂固定（如图5），烟气流速过高时，造成电晕线摆动，致使运行电压不稳定。

图5 电晕线底部重锤吊挂固定

3.3 瓷瓶爬电问题

检察院审前监督权新论——以监察体制改革为视角的分析 ………………………………………………………… 刘甜甜（4．58）

湿式电除尘器长期工作在潮湿环境中，虽然绝缘箱采取有加热及热风隔离等措施，但仍有少量潮湿烟气会进入绝缘箱，并在瓷瓶表面结露产生爬电，造成电压降低而影响除尘效率。

3.4 灰水的二次污染问题

湿式电除尘器的冲洗水虽然采用闭式循环，但由于水中含有粉尘，则需不断补入原水，排出废水。废水量与烟气中的含尘量成线性关系，增加了脱硫系统水平衡的难度（外排废水量与湿式电除尘器入口浓度相关，入口的烟气含尘为30mg/Nm3时，外排废水量约为38t/h；入口的烟气含尘为100mg/Nm3时，外排废水量约为80t/h）。国内大量湿法脱硫前的除尘器效率普遍不高，除雾器效果则更差。因此，湿式电除尘器灰水的二次污染问题非常严重。此外，循环水中的含尘量增加，也加速了喷嘴的磨损及堵塞的风险，增加了运行及维护成本。

3.5 腐蚀问题

湿式静电除尘器虽然原理和结构并不复杂，但部件长期在潮湿环境中工作，甚至浸泡在酸性液体环境中，特别是湿法脱硫烟气中含有氯离子，设备防腐处理不当，极易腐蚀，因此对设备的防腐性能要求很高。

3.6 一次性投资高、运行费用大

（1）湿式电除尘器的壳体、阳极板和芒刺线、喷嘴等接触烟气的部件需采用特殊的耐蚀材料和进行防腐处理，甚至采用特殊的不锈钢，设备投资非常高。近几年，为应对硫酸雾滴的腐蚀，设备的阳极采用了PP材料替代钢材，但由于PP材料不耐高温，当冷却水系统发生故障时，高温烟气直接接触阳极，容易损坏阳极，导致电除尘器停运。在运行维护费上，除电除尘器增加的电耗外，辅助的循环水泵、浆液输送泵等还将增加一部分的电耗。另外，对冲洗水的水质要求较高，其中为了调节喷淋水pH值而添加的NaOH溶液也提高了运行成本（1000MW燃煤硫份为0.6%时，耗用碱量约200kg/h）。此外，定期更换喷嘴及泵维护也增加了维护费用。

（2）在理想状态下，湿式电除尘器的除尘效果能达到排放5mg/Nm3，1台1000MW机组的湿式电除尘器每小时减排的粉尘量也仅有450kg。不考虑极板、极线的更新和人员维护费用（受设备质量影响，各厂差异较大），仅正常的设备折旧及水、电、NaOH费用，每小时合计超过1500元。相比减排效果，湿式电除尘器的运行成本过高、性价比太低。

（3）湿式电除尘技术运行维护手册要求：极板、极线要定期检查，如发现腐蚀极板在0.5mm以上，极线在1mm以上，需更换。按这项要求执行，金属极板、极

3.7 其他问题

设备运行能耗高（含阻力能耗，在1000～1200kW/h），且运行一段时间后，也存在效率衰减问题。

4 湿式电除尘器应重点关注问题

4.1 流场均匀性

电除尘器的气流不均匀，造成效率降低。干式电除尘器一般由几个电场组成，不会产生大的影响，但湿式电除尘器仅为1个电场，烟气流速过高，一般粉尘在电场停留时间为1.2～3s。如流场设置不当，净化性能只能停留在低水平线上。另外湿式电除尘器受电场长度限制，尽管用于脱硫的湿式电除尘器的电极可达10m，但对于处理大流量气体，电场截面呈矮胖型（即电场宽度远大于电场高度），高宽比极不协调。立式湿式电除尘器的电极长度一般为4.5～6m，由于受结构影响，电极不宜做得太长。

4.2 极配形式

湿式电除尘器处理的是SO3形成的酸雾及携带大量水滴的饱和烟气，由于烟气浓度很高，极易形成空间电荷效应，严重抑制电晕电流，出现电晕闭塞现象，导致电晕功率和净化效率下降。为了克服电晕闭塞出现极配形式，收尘极和电晕极的几何形状必须组合得当，甚至要联系到最佳的同极间距。空间电荷的量与进入湿式电除尘器的浓度成正比，粒子的尺寸愈小气流速度愈高，空间电荷效应变大，结果是电晕电流显著下降，火花放电使电压下降，导致除尘性能降低。因此，在把握烟气条件中各种因素的同时，选择极配形式可有效减少空间电荷带来的消极影响。

4.3 喷淋系统和电极的匹配

湿式电除尘器都有一套相应的喷淋系统以保证运行，极板的清洁与喷淋系统、烟气性质及电极长度都有关。由于受水的沟槽效应影响，极板上的水膜不可能均匀分布在其表面，极板一旦失去水膜的保护就会发生严重的腐蚀，同时导致极板出现干区而使粉尘黏接在极板上，并且干区随时间不断长大，导致极板最终失去收尘功能。

4.4 极板上液滴流动性

湿式电除雾技术最初用于气体净化（如除硫酸雾），而非烟尘处理，其所宣传的“无需喷水，极板上的液滴仅靠自重滑落”也只有在气体净化时能够做到，当极板上黏附的烟尘尤其是黏性极大的石膏粒子时，还能否靠自重滑落（如在炭素沥青烟气治理中老式煅烧窑产生的炭黑粉尘量少，则沥青焦油液滴可以顺利滑落，而新煅烧窑出现了由于燃烧充分，烟气中的沥青焦油含量大幅减少，相对炭黑粉尘含量增加，焦油很难滑落；又如前期项目极板多采用蜂巢结构，后期运行存在较严重的堵塞问题），该技术路线是否能适用于燃煤湿烟气工况，尚需时间检验。

4.5 湿式电除尘器并不是超低排放的唯一办法

目前很多厂家在采用低硫煤、低灰煤的前提下，不设湿式电除尘器也实现了超低排放，且可靠性、经济性、煤种适应性均超过了湿式电除尘器。如广东湛江电厂2#机组将原电除尘器改为袋式除尘器后，其出口烟尘浓度在10mg/m3左右，脱硫后烟囱排放浓度在1.5mg/m3，因设置了GGH，常年并无“石膏雨”发生。所以，湿式电除尘器并不是燃煤电厂实现超低排放唯一的最佳技术选择。

4.6 湿式电除尘器的除汞问题

汞在烟气中至少以三种形态存在，即原子态汞（Hg）、氧化汞（Hg2+）、颗粒态汞（HgP），三者之和为总汞。而原子态汞是烟气中气态汞的主要存在形式，不溶于水，一定条件下可被吸附，很难被现有的烟气净化设备去除。如长兴岛第二发电厂1#机组出口汞排放浓度为6.19μg/Nm3，2#机组出口汞排放浓度为7.04μg/Nm3，与本地区其它没有上湿式电除尘器电厂的排放水平一致。有关测试也表明，湿式电除尘器对氧化汞、颗粒汞的去除率相对较高，对元素汞的去除率较低。综合来看，湿式电除尘器对汞的捕集能力非常有限。美国2011年对80个电厂的测试结果表明，袋式除尘器对汞的去除率最高可达90%，而湿式电除尘器只有37%。

4.7 安装方式

湿式电除尘器直接布置在湿式吸收塔塔顶，布置紧凑、占地面积小，但维护难度高。另外，吸收塔需要额外增加高度，使重量大幅度增加，还需要考虑原有吸收塔的钢支架及基础是否能满足要求，且整体式中冲洗水和烟气的流向刚好相反，要保持稳定的水膜较难，最大处理烟气量常常受最大烟气流速的限制，因此，湿式电除尘器用于现有湿法烟气脱硫吸收塔的改造，困难很大。

4.8 不是仅靠增加湿式电除尘器就能达到超低排放

目前，在湿式电除尘器之前普遍采用低温静电除尘器先预除一部分SO3，湿法脱硫内通过除雾器提效，保

证湿式电除尘器入口烟尘浓度低于18mg/Nm3。

4.9 脱硫前效率是湿式电除尘器超低排放的决定因素

湿式电除尘器在日本作为二级除尘设备，其入口粉尘浓度要求低于18mg/Nm3，方能保证湿式电除尘器出口粉尘浓度低于5mg/Nm3。国内的应用实践表明，一些出口达不到5mg/Nm3或10mg/Nm3的湿式电除尘器项目，多是因为入口的尘浓度过高。

4.10 湿式电除尘器耗电量大且造成二次污染

耗电量大且造成二次污染（这也是干电取代湿电的主要原因），因为湿电问题反而更多。

5 结语

湿式电除尘器尽管有许多优点，但也存在诸多问题，如对于解决目前我国湿法脱硫“石膏雨”问题和PM2.5问题，湿式电除尘器不容乐观；湿式电除尘器的柔性极板使用寿命需要验证；湿式电除尘器比干电更娇气、运行可靠性更低等。所以湿式电除尘器并不是当前燃煤电厂实现超低排放的最佳技术选择。

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[7] 采用湿式电除尘器之前要知道的那些事[J/OL]．北极星电力网．

Analysis on Ordinary Problems in Operation of Wet Electrostatic Precipitator

WANG Bo
(Shenyang Haulian Precipitating Equipment Plant, Shenyang 110021, China)

The wet electrostatic precipitator exists many problems, such as poor equality of surface water membrane of pole board, corona obstruction, erosion of pole board, great quantity of water consumption, high operation costs, low reliability and efficiency attenuation. The paper analyzes the technical characteristic of wet electrostatic precipitator and problems to be concerned. The paper points out that wet electrostatic precipitator is not the one and only best technical choice that realizes the ultra low emission in coal-fired power plant.

wet electrostatic precipitator; coal-fired power plant; equality of water membrane; corona obstruction; quantity of water consumption

X701

A

1006-5377（2016）11-0044-07