燃煤电厂湿式电除尘技术及应用分析

张帆

摘要：随着我国工业化进程的加快，工业粉尘的排放量在增加，产生大量的颗粒物，如PM2.5对人类健康和环境产生致命的影响，而燃煤电厂是微细颗粒物排放的主要场所。湿式电除尘器是结合多数污染物控制系统终端机设计，其是一类精细化设备，可以将烟气中的超细颗粒收集，在化工领域得到广泛应用。

关键词：PM2.5；燃煤电厂；湿式电除尘器

现在，大气污染非常严重，可吸入颗粒物对人们的身体健康产生严重危害，也对环境产生负面影响。湿式电除尘器可以将大气中的污染物清除，将一些黏性比较大的粉尘颗粒捕捉，有效的处理高温和高湿环境下的烟气。此类除尘方式不会导致二次扬尘的产生，而且出口处粉尘的浓度不高。电除尘器内部的电场气流速度非常大，灰斗的倾斜度不大，设备的配列非常紧凑，有效的捕捉一些微小的粉尘颗粒。

一、湿式电除尘技术

（一）湿式电除尘器的工作原理

湿式电除尘器主要是采用电场的空间进行直流负高压的传输，此时空间内的气体会产生电离，在烟气中液滴和微小的颗粒被附着在一起，从而将污染物颗粒捕捉，然后将其放置到自动收尘板中，将粉尘颗粒集中收集。干式静电除尘器通过对灰尘振动的方式，将其收集起来，湿式电除尘器主要将烟气中的液滴颗粒捕捉在一起，放置到收尘极表面，从而形成溢流的状态，借助合理的冲洗方式，将粉尘及时的收集在灰斗中。这两种技术存在差异，其烟气存在差异，干式电除尘器的烟气湿度非常第，但是温度很高。湿式电除尘器的烟气湿度非常大，而且产生很多液滴。

结合技术类型的差异，在湿式电除尘器的阳极板中会设置喷水系统，将水雾直接喷射到电极中。水雾在放电极中发生雾化反应，电力场发挥作用，确保水雾和粉尘颗粒粘着在一起，将湿化的颗粒凝结，最后电力场发挥其驱动效果，将粉尘颗粒收集起来。水雾在收尘极中，其表面会形成一层优质的水膜，将收集起来的粉尘冲到灰斗后将粉尘排出。也有的湿式电除尘器不军备喷水系统，其烟气中的水分处于饱和状态，那么将水雾集中在收尘极中，在水雾的表面还是会形成水膜，将粉尘清除。要确保运行效果，应该定期对冲刷系统进行喷水操作。

（二）湿式电除尘器的结构和材料

1.结构设计

湿式电除尘器按照形式差异，分成板式湿式电除尘器和管式湿式电除尘器。前者的集尘极是板状，可以产生水膜，而且电晕线非常均匀，在各个极板之间都能分布电晕线，可以对流动的烟气及时处理。后者的集尘极是呈现管状分布排列的，但是其在处理烟气中存在一定局限性，其只能处理垂直方向流动的烟气。

在除尘的效率不存在很大差异的情况下，而且电极的长度不存在差异，管式电除尘器可以实现更大的烟气流动速度。在除尘效率不存在很大差异的情况下，管式电除尘器干燥的速度小，因为其干燥面积明显小于板式电除尘器。

在管式电除尘器设计中，烟气流不仅仅可以垂直向上，而且还能垂直向下。在设计中，如果设计垂直向上的烟气流，那么烟气是从电除尘器的底部开始上升，在设备的底部就应该安装冲洗喷嘴，从而形成向上喷射的方式，在电场的上方会形成垂直向下的喷射喷嘴。如果将烟气流设置成垂直向下的方式，那么烟气是从电除尘器的上方进入，垂直向下流动。冲洗喷嘴一般在除尘器的上部设置，并且垂直朝下喷射，顺着烟气流动的方向喷射。

2.材料选择

很多湿式电除尘器一般是在气体温度饱和得到情况下运作，在混合气体中，氧气的浓度非常大。为了提升除尘器的性能和寿命，防止其中的零部件发生强烈的腐蚀，在材料的选择中，应该结合实际情况。如果气体中氧的含量不是很大，应该选择A36碳钢作为电除尘器的材料，采用抗菌剂进行液体回路的处理，将细菌及时清除。如果细菌不能及时清理，就会导致其对碳钢产生严重的腐蚀问题，导致零部件频繁更换，除尘器使用中会产生浪费。

在进行湿式电除尘器的外部和内部构造设计中，应该注意以下几个问题。

其一，在外部构造设计中，一般是采用碳钢材料作为原材料，并且材料要具有内衬保护，防止外部结构在外界复杂的环境下发生腐蚀，在外部构造的表面可以涂抹一层防腐材料。

为了对采购成本和制造成本进行合理的控制，要对湿式电除尘器的内部结构进行合理设计，其中材料的选择非常重要。湿式电除尘器设计的成本会存在差异，如果其工作负荷较大，那么成本也比较高，而且不同的环境对材料的耐腐蚀性要求也不同。所以选择合适的湿式电除尘器的内部材料应该结合多种因素，为了有效的防止电腐蚀和裂缝腐蚀的产生，在设计中，要对工艺气体进行分析，并且分析冲洗液中氯化物的含量。

（三）湿式电除尘器得到布置形式

在国外的燃煤电厂中，一般是采用湿式电除尘器，其布置形式不外乎有三种。其一，采用独立布置的方式，沿着水平方向进行设计。其二，采用独立布置的方式，采用垂直布置方式。其三，在垂直方向布置，并且形成一体化的设计。前两种设计方式需要有与之匹配的空间，最后一种布置方式是常见的方式，这种布置方式的成本可以得到控制，而且不会占据较大的空间。通过一体化的设计，其可靠性可以得到保障，而且不需要使用活动内件，酸液的收集系统也设计的非常简单，采用清水喷雾系统清洗的方式，可以将使用过的水循环利用。

二、燃煤电厂湿式电除尘器选型设计

（一）介质特殊性

燃煤電厂的湿式电除尘器一般是采用石灰石石膏法，其烟气的水饱和，而且烟气呈酸性，具有很强的腐蚀性，其中含有大量的颗粒物。介质的特征对湿式电除尘器的型号选择、材料选择产生很大的影响。

（二）介质的理化特征

在借助湿法脱硫后，烟气的介质中含有的颗粒物主要有两部分来源，其一是除尘装置中还没有清理干净的颗粒物，其二是在湿法脱硫后产生的烟尘，其主要成分有氧化铝，粒径非常小。

烟气中的气体介质主要有盐酸和硫酸等，其是以胶状的形态存在，粒径非常小，通过为微米，烟气中还存在大量的水汽。

（三）介质的电气特征

在固体颗粒物和气溶胶中会形成大量的水汽，其电气特征并不明显，非常容易收集，不会产生反电晕，其会固定在空气中，导致除尘效果受到干扰。

（四）特定工艺的影响

在收尘板上会收集到大量的潮湿细微颗粒，这些颗粒非常难清除。所以在极板上设计了水膜，采用喷淋冲洗制度，在材料凝结后，其可以起到很好的抗腐蚀效果，提升除尘器的使用年限。喷淋冲洗会产生大量的灰水，会给环境造成污染，而且一次冲洗会消耗大量的水资源。灰水循环使用要合理设计，并且急需解决。

三、对典型工艺的适应性研究

其一，不同的材料具有不同的电气特征。不同材料制作的极板，在潮湿的环境下接入高压，对其电气特性进行分析，发现其特性存在很大的差异。金属极板的电气性能明显好于非金属电气极板，导电玻璃钢极板的电气性能随着材料电阻的变化而发生变化。

其二，不同材料的抗电蚀性能存在很大的差異。在温度相同的情况下，在长时间的耐电弧冲击下，对不同材料的福安特性能进行分析。发现金属极板的抗电蚀性能更好，随着导电性能的提升，抗电蚀性能同时也在提升。

其三，对不同材料的抗结垢性能进行分析。发现金属极板不容易结构。导电玻璃钢极板容易结垢，而且非常难清洗。在对不同材料的抗腐蚀性能进行分析后，发现不锈钢的抗腐蚀性能非常好，可以在设备的制造中大量应用。

四、湿式电除尘器在燃煤电厂中的应用

早在1997年，我国开始使用湿式电除尘器，其在各类工业中如冶金行业中得到广泛的应用。在1980年，世界范围内大量的燃煤电厂开始使用湿式电除尘器，对烟气进行脱硫处理，其效果非常明显。在1986年，美国电厂开始大量的使用湿式电除尘器，当时美国电厂一般是采用石油焦作为燃料。截至到2000年，国内外很多家电厂都开始研究和设计各类湿式电除尘器，对其放电模块进行深入研究，发现采用6%铝合金材料的性能非常好。

在2000年，完善了一体化的湿式电除尘器，进行了一体化改造，使电厂都采用垂直方向烟气的一体化设计。在日本的中部地区开始广泛的采用湿式电除尘器，机组的稳定性可以得到充分保障，说明湿式电除尘器可以有效的收集空气中的大量粉尘。现在，美国巴威公司、日本三菱公司等都在大量生产此类装备。

五、结语

可吸入颗粒物对大气产生重要的污染，湿式电除尘器可以将大量的可吸入颗粒物收集，防止其对人体健康产生危害，在燃煤电厂中得到了非常广泛的应用。随着人们环保意识的提升，湿式电除尘器的应用前景会越来越广阔。

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