管式湿式电除尘器在大型燃煤机组的应用

陈奎续

（福建龙净环保股份有限公司，国家环境保护电力工业烟尘治理工程技术中心，福建 龙岩 364000）

管式湿式电除尘器在大型燃煤机组的应用

陈奎续

（福建龙净环保股份有限公司，国家环境保护电力工业烟尘治理工程技术中心，福建 龙岩 364000）

简述了玻璃钢管式湿式电除尘器发展历程、工作原理、结构及技术特点，重点介绍了皖能铜陵发电公司5#炉1000MW大型机组项目的技术方案和使用效果及性能测试结果。玻璃钢管式湿式电除尘器在大型燃煤机组的成功应用，验证了其长期稳定低排放、低水耗、无需废水处理系统等优点，其推广应用将为燃煤电站的超低排放和节能减排提供重要的支撑。

玻璃钢；管式；湿式电除尘器；燃煤电厂；超低排放

1 前言

2011年以来，我国东部地区，尤其是京津冀、长三角、珠三角地区灰霾天气频发，甚至在西部地区（如西安、成都、重庆、昆明等地）也出现了较为严重的灰霾天气，严重影响了人们的生活。雾霾天气和 PM2.5对人体健康危害引发了公众的高度关注。燃煤电厂作为我国大气污染的主要来源之一，也是国家环境治理的重点[1]。

2013年底，我国一些地方政府和电力公司在执行新标准的过程中，自我加压，主动提出了燃煤机组实现燃气轮机组的大气污染物超低排放要求。2014年9月，国家及地方政府进一步明确了煤电机组大气污染物实现超低排放（即NOx≤50mg/Nm3、SO2≤35mg/Nm3、烟尘≤10mg/Nm3），超低排放的环保要求给我国燃煤机组带来严峻的挑战[2]。为推动环保政策的落实，同年，环保部发布《环境空气细颗粒物污染防治技术政策》指出，“工业污染源有组织排放的颗粒物，宜采取袋除尘、电除尘、电袋除尘等高效除尘技术，鼓励火电机组和大型燃煤锅炉采用湿式电除尘等新技术。”因此，在环保新形势的压力和国家政策的导向下，环保企业开始开发或引进应用于燃煤电厂的湿式电除尘技术。

电除雾器在化工、冶金行业应用广泛，主要用于脱除硫酸雾，其阳极材料经历了铅、PVC和导电玻璃钢三个阶段，至今已有数百台应用，积累了丰富的设计、制造和使用经验，技术成熟可靠[3]。在此基础上，针对燃煤电站尾部烟气特点，开发形成了适合燃煤电站尾部烟气治理的玻璃钢管式湿式电除尘技术。该技术在国内燃煤电站烟气治理中取得首台工程成功应用后，被快速推广，并成为当前燃煤电站主流的湿式电除尘技术之一。其主要作用是收集湿法脱硫后的细颗粒物、液滴、酸雾、石膏浆液等，达到颗粒物超低排放的目的。

2 玻璃钢管式湿式电除尘器

2.1 技术原理

玻璃钢管式湿式电除尘器由高压静电装置和除尘器本体组成。其工作原理与干式静电除尘器相同，分为4个阶段：1）电晕放电；2）雾滴粉尘荷电；3）雾滴粉尘被沉淀极管收集；4）雾滴自重清灰。玻璃钢管式湿式静电除尘器阳极板采用导电玻璃钢材质的管束结构，每个阳极管对应一根阴极线，脱除的对象主要是粉尘和雾滴[2]。采用间歇性喷淋水冲洗的方式对雾滴与粉尘进行清灰。

首先，通过高压直流静电装置将交流电变成直流电送至除尘器中，对湿式电除尘内的阴极线施加负的高压电，从而在阴极线和玻璃钢阳极管之间形成不均匀的高压静电场。在电场力的作用下，整个阳极管内都形成电晕区，在电晕区内，高浓度的负离子（电子）在电场力的作用下作定向运动，构成捕集粉尘的媒介。雾滴及粉尘进入阳极管时，由于离子的碰撞和扩散，雾滴和粉尘荷电，在电场力的作用下迅速抵达阳极管内壁并同时释放出电荷，并在阳极管内壁形成液膜。液膜在重力作用下流到湿式电除尘器下部的集液槽中，通过排水系统进行集中处理，从而达到捕集烟气中雾滴和粉尘的目的[3]。

其次，由于雾滴的存在，水的电阻相对较小，雾滴与粉尘结合后，使得高比电阻的粉尘比电阻下降，因此湿式电除尘的工作状态会更加稳定；另外由于湿式电除尘器采用喷淋水冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘[4]。

2.2 结构与布置

玻璃钢管式湿式电除尘器一般安装在湿法脱硫后，其主要布置形式分为两种：独立布置，即分体式，如图1所示；与脱硫塔一体式布置，即整体式，如图2所示。布置形式可根据实际工程项目的场地情况灵活多变，不受场地约束。

2.3 技术特点

玻璃钢管式湿式电除尘器具有如下技术特点：

（1）除尘、除雾效率高[4]。对于亚微米大小的颗粒，包括微细颗粒物（PM2.5粉尘）、SO3酸雾、重金属（汞等）都有较好的收集性能，可稳定实现出口颗粒物浓度低于5mg/Nm3，酸雾浓度低于5mg/Nm3。

图1 分体式湿式电除尘器

图2 整体式湿式电除尘器

（2）系统简单，无二次污染，无水循环系统和水处理系统，投资和运行费用低[5]。其在运行过程中不需要连续喷淋水冲洗及增加碱液来中和收集液的特性；收集液仅含有微量的尘、雾及气溶胶，可直接返回到脱硫系统使用，不会产生二次污染物。

（3）耐腐蚀性强、使用寿命长。阳极管采用导电玻璃钢材质，机械强度高，刚性好，不易变形，抗腐蚀性强。国内第一台导电玻璃钢管式湿电除尘器投产已经超过20年，至今仍在使用，没有明显的腐蚀和损坏。

（4）体积小、结构紧凑。阳极管采用蜂窝状布置，结构紧凑，并且模块化设计，安装简单，精度高，不易变形[5]。

2.4 应用情况

玻璃钢管式湿式电除尘器主要作为燃煤机组大气污染治理的终端精处理设备，用于去除湿法脱硫后的细微粉尘、石膏浆液雾滴等，可将颗粒物的最终排放浓度控制在5mg/m3以下。在我国燃煤电厂实现烟尘超低排放工程中得到广泛应用。截至2016年12月，配套总装机容量超过1亿kW，最大投运机组为1000MW机组，成为当前燃煤电站主流的湿式电除尘技术之一。

3 皖能铜陵1000MW机组工程应用

3.1 工程概况

皖能铜陵发电有限公司5号机组为1000MW燃煤机组。为响应国家新的环保政策，达到大气污染物超低排放目标，经过充分的调研、论证，该厂决定5号机组超低排放改造增设湿式电除尘器，实现烟尘排放浓度＜5mg/Nm3。湿式电除尘器采用导电玻璃钢立管式型式，分体式布置，布置在湿法脱硫的出口与烟囱的入口之间，烟气流动方向为垂直烟气流，上进侧出。

3.2 设计条件及参数

湿式电除尘器主要设计参数见下表。

湿式电除尘器主要设计参数表

3.3 技术方案

玻璃钢管式湿式电除尘器布置在原湿法脱硫吸收塔与烟囱之间，烟气从脱硫吸收塔出口进入湿式电除尘器，经过处理后的烟气从除尘器侧下方进入烟囱。总体布置见图3。具体技术方案如下：

（1）拆除原湿法脱硫吸收塔与烟囱之间的净烟道和挡板门，其位置布置玻璃钢管式湿式电除尘器，新增湿式电除尘器基础和钢支架。

（2）湿式电除尘器烟气采用顶进侧出方式；湿式电除尘器的进口与湿法脱硫吸收塔出口连接，出口与烟囱连接。

（3）湿式电除尘器阳极管采用正六边形导电玻璃钢，并组合成蜂窝式整体结构；阴极系统采用锯齿线，每根阳极管对应一根阴极线。

（4）湿式电除尘器设置八个电场分区，每个电场分区配一台高压恒流电源。

（5）湿式电除尘器设置两层喷淋装置，一层冲洗阴阳极系统，一层冲洗灰斗，采用间歇式喷淋，防止阳极管、阴极线、灰斗结垢，喷嘴设计实现200%覆盖率。给水系统从脱硫系统工艺水箱接入，给水泵设置两台，一用一备。

（6）设置热风系统对顶部保温箱及侧部绝缘箱的绝缘子进行吹扫，防止绝缘子结露爬电。气源引用离心风机，管路设置电加热器对气源加热。

（7）排水系统收集的废水排至湿法脱硫装置的地坑。

（8）湿式电除尘器设置多个温度、压力检测装置，对除尘器运行进行实时监测，保证除尘器稳定运行。

图3 总体布置图

3.4 运行情况

皖能铜陵发电有限公司5号1000MW机组玻璃钢管式湿式电除尘器于2016年6月建成投运，各项性能指标优良，运行稳定可靠。2016年10月26日电厂委托苏州热工研究院有限公司对其进行性能测试，测试结果如下：

（1）进、出口烟尘浓度及除尘效率：湿式电除尘器进口烟尘浓度为17.23mg/Nm3；出口烟尘浓度为2.27 mg/Nm3；除尘效率为86.82%。出口烟尘浓度达到≤5mg/Nm3的设计保证值，除尘效率达到≥85%的设计保证值。

（2）雾滴脱除率：湿式电除尘器入口雾滴浓度为19.39mg/Nm3，出口雾滴浓度为4.31mg/Nm3，雾滴脱除率为77.79%。出口雾滴浓度达到≤5mg/Nm3的设计保证值，雾滴脱除率达到≥75%的设计保证值。

（3）湿式电除尘器本体阻力：从湿式电除尘器入口至出口的本体阻力为198.2Pa，达到设计保证值≤200Pa。

（4）耗电量：满负荷运行下统计电耗显示，单台湿式电除尘器设备耗电为717.8kW，低于设计保证值725kW。

（5）耗水量：2016年10月20日～26日时间段内统计的水耗量分析，单台湿式电除尘器耗水量为1.48t/h，低于设计保证值1.5t/h。

4 结论

玻璃钢管式湿式电除尘器具有长期稳定低排放、低水耗、耐腐蚀性强，无需废水处理系统、结构紧凑、系统简单等优点，作为燃煤机组大气污染治理的终端精处理设备，可高效脱除复杂烟气工况下的细微粉尘、石膏浆液雾滴等，达到颗粒物超低排放。该技术和产品的推广应用将为燃煤电站的超低排放和节能减排提供重要的技术支撑，并具有较好的环境和社会效益。

[1] 郑晓盼，高翔，郑成航，等.基于燃煤电厂“超低排放”的海水脱硫系统性能评估与建议[J].环境影响评价，2015（4）：9-13.

[2] 修海明.燃煤电站用高气速电除雾器的研制[J].科技论文与案例交流，2015（3）：25-26.

[3] 林祖涵.静电除雾技术在燃煤电厂的应用[J].华电技术，2011，33（1）：65-68.

[4] 陈招妹.湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析[A].中国科学技术协会.第十五届中国科协年会：火电厂烟气净化与节能技术研讨会论文集[C]. 2013（5）.

[5] 朱召平，郑晓盼.湿式电除尘器在煤电超低排放中的应用[J].中国环保产业，2015（11）：78-82.

Application of Tubular & Wet ESP in Large-sized Coal-fired Generating Set

CHEN Kui-xu
(Fujian Longking Co., Ltd, State Environmental Protection Engineering and Technology Center for Power Industrial Dust Control, Fujian Longyan 364000, China)

This paper briefly introduces the development course, working principle, and technical characteristics of glass fiber reinforced plastics tubular & wet ESP, and puts emphases upon the technical scheme, operation effect and performance testing result of 5# boiler 1000MW large-sized generating set of Wenergy Group Tongling Power Plant. The successful application of glass fiber reinforced plastics tubular & wet ESP in large-sized coal-fired generating set has verified its advantages of long-term stable low-emission, low water consumption, and non-wastewater treatment system. Therefore, its popularization and application will provide an important support for the ultra-low emission and energy saving and emission reduction in the coal-fired power plants.

glass fiber reinforced plastics; tubular; wet ESP; coal-fired power plant; ultra-low emission

X701

A 文章编号：1006-5377（2017）07-0039-04

声 明

《中国环保产业》编辑部

福建省科技计划项目“燃煤电站用管式湿式电除尘（雾）技术开发及应用”（2017Y3006）。

为适应我国信息化建设需要，扩大作者学术交流渠道，本刊已加入“中国期刊全文数据库”“中国学术期刊综合评价数据库”“中文科技期刊数据库”“中国核心期刊（遴选）数据库”“中国学术文献网络出版总库”“万芳数据库”“重庆维普数据库”“博看网数据库”“中邮订阅网数据库”“超星订阅数据库”等。作者著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意将文章编入以上数据库，请在来稿时声明，本刊将做适当处理。