WESP在超超临界百万机组超低排放工程中的应用

杨微，陈招妹，赵金达，颜士娟

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨 311800)

WESP在超超临界百万机组超低排放工程中的应用

杨微，陈招妹，赵金达，颜士娟

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨 311800)

简述了湿式电除尘器的工作原理以及技术特点，并对目前燃煤电厂超低排放两条路线做了简单分析:以低低温电除尘技术为核心实现超低排放的技术路线和以湿式电除尘器为核心实现超低排放的技术路线。此外重点介绍了湿式电除尘器在国内1000MW超超临界燃煤机组上的应用情况。

湿式电除尘器;燃煤电厂;超低排放;应用

0 引言

新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)已执行，但我国大气污染形势依然严峻，由于环境容量有限等原因，江苏省、浙江省、广州市、山西省等地已出台相关政策，要求燃煤电厂大气污染物排放参考燃气轮机组标准限值，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，即“超低排放”。

随着我国大气污染排放标准及要求的日趋严格，湿式电除尘技术开始应用于燃煤电厂，并得到迅速推广。华润海丰电厂在初期设计排放限值符合国家《火电厂大气污染物排放标准》及环评要求的情形下，主动追加环保投资，建立一系列环保技术设备，要求机组投产后，烟尘、SO2、NOx排放限值低于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，污染物排放达到“超低排放”要求。华润海丰电厂 1号和 2号 2× 1000MW燃煤机组通过末端加装湿式电除尘器(以下简称WESP)，来满足“超低排放”要求。

本文重点介绍了WESP技术在海丰电厂1号和2号2×1000MW燃煤机组上的应用，为该项技术在大型燃煤电厂的进一步优化和推广提供参考。

1 WESP技术简介

1.1 WESP对微细粉尘的去除原理

WESP是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，其工作原理和干式电除尘器基本相同，都要经历电离、荷电、收集和清灰四个阶段，烟气通过进口封头后进入电场，在高压电的作用下气体电离粉尘被荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下向集尘极移动，随集尘极表面的水膜去除［1］。WESP工作原理示意如图1所示。

图1 WESP工作原理

1.2 WESP技术特点

WESP具有除尘效率高、克服高比电阻产生的反电晕现象、无二次扬尘、运行稳定、压力损失小、操作简单、维护费用低可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其他烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。同时，其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)、有机污染物等，综合治理能力强。采用湿式电除尘器后，烟尘排放浓度可低于10mg/m3甚至5mg/m3以下。在燃煤电厂湿法脱硫之后使用，还可解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟、酸雾问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。

2 超低排放技术路线

针对我国燃煤电厂使用的除尘设备80%左右为电除尘器这一现状，同时借鉴国外发达国家的先进电除尘技术，为实现燃煤电厂的超低排放要求［2］，可采用两条技术路线:一条是以低低温电除尘技术为核心实现超低排放的技术路线，一条是以湿式电除尘器为核心实现超低排放的技术路线，从工程应用情况来看，两条技术路线均是可行的。

2.1 以低低温电除尘技术为核心的超低排放路线

该技术是通过热回收器(又称烟气冷却器)或烟气换热系统降低电除尘器入口烟气温度至酸露点以下，烟气中的大部分SO3在热回收器中冷凝成硫酸雾并黏附在粉尘表面，降低粉尘比电阻，避免反电晕现象;同时，烟气温度的降低使烟气流量减小并有效提高电场运行时的击穿电压，从而大幅提高除尘效率，并去除大部分SO3。

技术优势:既可以提高电除尘器对工况变化的适应性、提高电除尘效率，又能够去除烟气中大部分SO3，提高湿法脱硫系统协同除尘效果;同时，在节能效果方面，可利用余热、节省燃料。

该技术烟尘排放浓度可低于30mg/m3;节省标准煤耗 1.0～3.5g/(kW·h);压力降不大于650Pa;漏风率≤3%。

技术缺点:由于烟气温度降至酸露点以下，致使SO3在热回收器中冷凝，形成具有腐蚀性的硫酸雾，并吸附在烟尘表面上逃逸至电除尘器中，对电除尘器及下游设备造成腐蚀;粉尘比电阻的降低会削弱捕集到阳极板上的粉尘的静电黏附力，从而导致二次扬尘现象有所加重，影响除尘性能的高效发挥;由于吸附了SO3，导致灰斗中灰的流动性变差，易造成灰斗腐蚀。

2.2 以湿式电除尘器为核心的超低排放技术路线

湿式电除尘器作为燃煤电厂污染物控制的精处理技术设备，一般与干式电除尘器和湿法脱硫系统配合使用，也可以与低低温电除尘技术、袋式除尘技术等合并使用，可应用于新建工程和改造工程。对PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶等多污染物协同治理，实现燃煤电厂超低排放。

技术优势:能提供几倍于干式电除尘器的电晕功率［3］;煤种适应性好，不受粉尘比电阻影响，粉尘排放浓度低，可有效捕集其他烟气治理设备捕集效率较低的污染物(如PM2.5等)以及湿法脱硫系统产生的衍生物等，消除石膏雨;可达到极低排放指标(颗粒物排放浓度可≤3mg/m3)，对SO3、重金属汞等具有脱除作用;阳极板采用耐腐蚀的不锈钢、高端合金等材料，极板机械强度大、刚性好;运行阻力低于300Pa。技术缺点:产生废水，需要排入脱硫系统或者进行过滤处理。

3 工程应用

3.1 项目概况

华润海丰电厂位于广东省海丰县小漠镇东南海湾，北面靠山，西南为浅滩，东、南面毗邻南海。工程规划8×1000MW机组，本期利用已有场地和部分填海造地建设2×1000MW超超临界发电机组，是广东省“十二五”规划重点工程。为实现大气污染物超低排放要求，浙江菲达环保科技股份有限公司承担了脱硫吸收塔后新增WESP的建设任务。

3.2 技术思路

华润海丰电厂1000MW机组中的WESP装置布置在湿法脱硫设施尾部。采用的工艺路线如图2所示:锅炉+脱硝装置+干式电除尘器+湿法脱硫装置+湿式电除尘器。

图2 华润海丰电厂1000MW燃煤机组的工艺路线

烟气先经过脱硝系统去除NOx，然后经干式电除尘器去除粉尘，之后再经过石灰石-石膏湿法脱硫装置去除SO2。脱硫塔出来后温度低、湿度大、腐蚀性强的烟气再经过WESP进行深度处理。

3.3 烟气设计参数及性能要求

华润海丰电厂1000MW机组WESP入口烟气参数及性能要求见表1。

表1 WESP入口烟气参数及性能要求

3.4 技术特点

本项目WESP采用金属板式湿式电除尘器技术，由于脱硫塔出口烟气具有高湿度、强腐蚀特性，因此从WESP的结构要求以及材质防腐性能两方面做了综合考虑，采用高效的喷消极系统、特殊的极配形式、循环稳定的水系统、优化的结构材料选择等优化设计后，保证该技术方案满足华润海丰电厂脱硫塔出口的实际烟气特性。

本项目采用的是单线连续的喷淋技术，可同时对阳极板、阴极线进行连续喷淋，喷嘴采用特殊的设计，雾化效果良好，经合理排布后能确保喷淋无死角且覆盖率达120%以上，充分保证系统运行稳定可靠［4］，有效去除湿烟气中粉尘、PM2.5、SO3气溶胶、重金属汞等复合污染物。

根据WESP入口烟气参数及所要求达到的性能指标，确定WESP装置主要设计参数见表2。

3.5 投运效果

2台机组分别于2015年3月7日和5月12日通过168h满负荷试运行。2015年5月，经权威部门检测，1号机组大气污染物排放浓度最大值分别为:烟尘2.3mg/m3，SO27mg/m3、NOx48mg/m3，汞及其化合物0.0151mg/m3，烟气黑度＜1级(格林曼黑度);2015年3月，2号机组大气污染物排放浓度最大值分别为:烟尘1.7mg/m3，SO26mg/m3、NOx33mg/m3，汞及其化合物0.0047mg/m3，烟气黑度＜1级(格林曼黑度)，均符合《火电厂大气污染物排放标准》。作为广东省首台实现超低排放的百万机组，本工程对燃煤机组大气污染物深度治理发挥了良好的示范推广作用。

表2 WESP主要设计参数

4 结语

湿式电除尘器基于其技术特点，可实现对PM2.5、SO3、除雾器后烟气中携带的石膏雾滴、重金属汞等污染物的高效脱除，该技术在华润海丰电厂1、2号机2×1000MW燃煤机组上的成功应用表明，其对颗粒物减排效果明显，大大改善了电厂的周边环境，为大型燃煤电厂采用湿式电除尘器实现超低排放提供了有益的参考。

［1］赵凯.350 MW机组燃煤发电机组烟气“超低排放”的研究与应用［J］.资源节约与保护，2015(10):5-7.

［2］郦建国，沈志昂，何毓忠，等.燃煤电厂烟气超低排放技术［M］.北京:中国电力出版社，2015.

［3］陈招妹，高志丰，吕明玉.WESP在燃煤电厂“超洁净排放”工程中的应用［J］.电站系统工程，2014(30):18-20.

［4］詹立勇，陈招妹，赵金达，等.WESP在燃煤电厂粉尘“近零排放”工程的应用［J］.电力科技与环保，2016，32(5):16-18.

［5］Parker K R.The wet electrostatic precipitator:design and applications［J］.Applied Electrostatic Precipitation，1997(1):382-401.

Application of WESP in ultra low emission of ultra-supercritical

It described the principles and characteristics of wet electrostatic precipitator(WESP)，as well as the technical route for coal-fired power plant in ultra-low-emission，including the reforms of low-low dry electrostatic precipitator and wet electrostatic precipitator.In addition，the application of the wet electrostatic precipitator in ultra-low-emission of 1000MW coal-fired power plant in China is mainly presented.

WESP;coal-fired power plant;ultra low emission;application

X701.2

:B

:1674-8069(2017)01-034-03

2016-11-22

杨微(1987-)，女，浙江诸暨人，工程师，主要从事湿式电除尘器的设计、研究和开发工作。E-mail:13616855837@126.com

国家国际科技合作专项(2014DFA90620)