火力发电厂湿式除尘器应用及问题研究

刘永翔

【摘要】为了有效控制大气污染物的排放，湿式除尘器在火力发电厂得到了广泛应用。但在实际应用中，湿式除尘器的应用效果却易受极板选型、喷淋和设备布置等因素的影响。为此，本文针对火力发电厂湿式除尘器的应用问题展开讨论，以改善整个大气的清洁状况。【关键词】火力发电厂；湿式除尘器；喷淋方案2014年，国家发改委等部门提出了“超低排放”，即在基准氧含量6%的条件下，烟尘、SO2、氮氧化物的排放浓度分别小于或等于10、35、50mg/m3，并参照2015年底实施的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，东、中、西部分别于2017、2018和2020年前基本完成全部火力发电厂的超低排放改造。在这一背景下，深入开展火力发电厂湿式除尘器的应用研究具有现实价值。湿式除尘器（又称除雾器）的工作原理是：湿式除尘器首先建立了可持续发生电晕电场。即阴极线针刺（芒刺）电极在高压电源的作用下形成强大的电晕电场使气体电离，烟气中的粉尘、雾滴粒子等经过电场时，获得电子而荷电，在电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并共同作用下荷电粒子被捕集到阳极上（极少部分获得阳离子驱向阴极），电场前端雾化系统和电场顶部间歇冲洗系统在集尘极上形成连续的水膜，将捕集的粉尘冲洗流入到集液池中。在火力发电厂中，湿式除尘器的应用存在极板选型、喷淋方案设计、水质、腐蚀和设备布置等问题，具体如下：一、极板选型问题目前，我国火力发电厂常用板式湿式除尘器，阳极材质常用织物纤维、导电玻璃钢和金属。（一）金属极板金属极板常用平行悬挂不锈钢板形式及其材质以SUS 316L、SUS 2205为主。金属极板的阴极线为合金钢制成的、高电流密度的、耐腐蚀的芒刺线，并悬挂在两块极板间；阳极材质因抗腐蚀性较差而要求配备喷淋系统，使其在极板上产生连续的水膜，继而实现防腐、清灰的作用，但要求设计碱系统来解决耗水量大的问题。（二）导电玻璃钢极板在蜂窝式导电玻璃钢极板中，单个蜂窝呈现出正多边形，阴极线由合金钢制成，并设在蜂窝的中心位置，且烟气从管道中垂直通过；阳极板采用了导电玻璃与碳纤维的合成材料，其耐腐蚀性强、导电性好，但要求在达到一定年限后配备喷淋系统，用以清除极板上粘粘的酸洗物质。（三）柔性极板柔性极板由蜂窝式纤维织物制成，其边缘设有张紧装置。柔性极板的亲水性极好，即在一次冲洗后，可在极板上长时间保留水分，且耗水量相对其他两种极板略低。但柔性极板在运行中易发生晃动，从而导致电场失稳；因无水膜及时进行冲洗，则极板易在冲洗周期的后期堆积大量粉尘，从而降低了柔性极板式湿式除尘器的除尘效率；织物阳极板要求定期进行更换，其使用寿命<6年。经分析，在我国火力发电厂中，导电玻璃钢湿式除尘器的使用寿命长、经济与环保效益好。二、喷淋问题目前，电玻璃钢湿式除尘器常用直排式、自循环+交叉间隙冲洗、自循环+连续喷淋三种喷淋方案。（一）直排式喷淋方案直排式喷淋的工作原理为：先由水泵对工业用水进行升压处理，再用作湿式除尘器喷淋作业，然后由废水箱收集冲洗产生的污水，最后由排污泵排放进入脱硫系统予以处理。应用表明，直排式喷淋的冲洗效果好，但耗水量很高，建议设计为间隙喷淋的方式来降低耗水量。（二）自循环+交叉间隙冲洗喷淋方案自循环+交叉间隙冲洗喷淋的工作原理为：先由给水泵对工业用水进行升压处理，再用作湿式除尘器喷淋作业，然后由过滤水箱对收集的污水进行过滤处理，并排出杂质，同时由循环水箱收集过滤后的废水，并先由循环泵进行升压处理，再又一次用作湿式除尘器喷淋作业。研究发现，自循环+交叉间隙冲洗喷淋方案分片设计喷淋区，故每一次仅需对某一区的极板进行交叉间隙冲洗。同时，该方案通过循环利用水和交叉间隙冲洗，可无限降低水量，且耗水仅包括机组启动用水和系统补水，故耗水量和外排水量都较低。但该方案的除尘效果略差，且湿式除尘器出口烟气可能携带含粉尘、气溶胶的水汽，这无疑会提高烟囱出口处粉尘的浓度。（三）自循环+连续喷淋方案自循环+连续喷淋的工作原理为：湿式除尘器喷淋产生的污水先经过滤水箱过滤处理，并排出其中一部分高浓度的污水，同时循环再利用剩余再生水，具体用以喷淋前面几级电场。应用表明，该方案分区管理前后级电场用水，提高除尘效果，管理整体水耗量。经分析，我国火力发电厂湿式除尘器常用自循环+连续喷淋方案，且其应用效果理想。三、设备布置问題湿式除尘器一般采用立式、卧式布置方式。立式布置以管式结构为主，烟气流向呈垂直状态，且可细分为脱硫塔塔上、塔外布置，其中塔外布置按喷淋水与烟气流向关系可分为逆流式、顺流式两种；卧式布置以板式结构为主，烟气流向呈水平状态。目前，我国一些主流的湿式除尘器厂家主要采用了卧式布置方式。通常来讲，如若新建机组的功率≤300MW，建议采用塔顶布置方式，以提高对空间的利用率；反之，建议采用塔外布置，以提高机组的整体性能；当改造机组未拆除脱硫塔时，建议采用塔外布置，以适应原脱硫塔基础未含裕量的事实。四、其他问题湿式除尘器是火力发电厂废气处理的常用设备，其在运行中总是出现严重的腐蚀问题，从而大大降低了除尘器的应用效果。可见，优化湿式除尘器防腐工艺设计至关重要，如：选购低硫燃料煤；通过防漏风、保温处理来控制出口烟气温度（110-120℃）；通过优选密封材料、优化密封部件设计来防止漏风；通过优选保温材料、优化保温层设计来提高除尘器的保温效果；选用不锈钢、陶瓷等防腐蚀性材料。另外，为了防止湿式除尘器喷淋、冲洗系统堵塞，要求按表1所示标准严控除尘器用水水质。结语：不置可否，湿式除尘器可切实减少火力发电厂烟气中酸雾、石膏液滴、有毒重金属、PM2.5和PM10等污染物，但在实际应用中，极板选型、喷淋、水质、腐蚀和设备布置等问题却影响了除尘器的应用效果。为此，本文简要研究了火力发电厂湿式除尘器的几种应用问题，并提出了一些切实可行的应对建议，以供同行借鉴。参考文献：[1]李东.火力发电厂湿式除尘器应用中若干问题的思考[J].中国新技术新产品，2018（09）：45-46。