电风拦截除尘除雾一体化技术的深度节能减排应用

2021-03-10

节能与环保 2021年1期

1 电风拦截除尘除雾一体化技术的原理及特点

1.1 工作原理

电风拦截除尘除雾一体化装置是近年来市场上出现的一种新型除尘、除雾综合治理设备，可用于处理脱硫后烟气中逃逸的雾滴以及细小的粉尘微粒。通过高频电源和自动化控制手段，将高压的交流电转化成电场需要的直流电再输送至电风拦截除尘除雾一体化装置的电场内部，在电风拦截除尘除雾一体化装置的阴极和阳极之间形成高效的电场，使流经电场区域的空气分子被电离，并在进入电场的瞬间产生电子和正、负离子，这些电子和正、负离子在电场力的作用下向着异极发生定向移动，同时在定向移动的过程中，作为粉尘、烟酸雾滴等粒子的捕集媒介。由于特殊设计的电场，对电场内烟气粒子实现了快速荷电，最终荷电的烟气粒子抵达收尘极上，随着烟气中的粉尘、液态水、酸液在收尘极上越聚越多，最终形成酸性水膜，酸性水膜由于受到自身重力的影响，沿阳极表面自流至收集池中，最终实现了对烟气中雾滴和粉尘的净化效果。

1.2 技术特点

电风拦截除尘除雾一体化装置，是一种应用于燃煤锅炉湿法脱硫后饱和烟气的终端治理，对湿法脱硫无法收集的酸雾、细微颗粒物，SO3等进行超高效捕集的烟气终端把关设备，可有效实现烟尘超低排放。具有无二次扬尘、除尘效率高、压力损失小、结构紧凑、占地空间小，运行稳定等显著优点，具体表现在以下几个方面：

①电风拦截除尘除雾一体化装置具有高效的除雾、除尘，同时协同脱除SO3、PM2.5和重金属Hg 等功能，在各种负荷下均能保持稳定高效运行。

②电场前端设置了预荷电导流格栅，可以让进入电场内的粒子提前荷电，满足了电风拦截除尘除雾一体化装置高效率的除尘、除雾要求，同时兼顾了进入电场区域烟气的气流均布作用。图1 为预荷电导流格栅示意图。

图1 预荷电导流格栅示意图

③交叉错列的窄极距电场极配方式，可使电风拦截除尘除雾一体化装置满足对高风速的使用要求。

④对于脱硫后烟气，气体温度降低，分子密度增大，击穿电压提高，电除尘电场强度和除尘效率提高。

⑤通流式的结构设计，确保烟气阻力小，减小了引风机设备负担，节约了电耗，通常1 台660MW 机组采用的电风拦截除尘除雾一体化装置本体烟气阻力大约在150Pa 左右。

⑥具有高效自清洁功能，无需大量冲洗水。高压静电场收集烟气中的PM2.5、液滴，在极板上形成水膜，并经重力作用下流到底部集液槽，实现自我清洁，收集的液滴经过管道输送到脱硫废液池，可用于脱硫补水等。

2 电风拦截除尘除雾一体化技术

大埔电厂2×660MW 机组1#、2#机组配套的电风拦截除尘除雾一体化装置（以下简称为“电风拦截装置”）分别于2015年12 月和2016 年4 月圆满完成168h 运行，该装置作为电厂烟气排放的终端把控设备，安装于脱硫后净烟道区域（图2），并与LGGH 的烟气再热器实现一体化布置，节约支架的消耗并大幅节省设备占地。

图2 大埔电厂#2 炉660MW 机组配套电风拦截装置布置图

该电风拦截装置从投运至今，性能稳定，在线检测系统显示其出口粉尘排放浓度不大于3mg/Nm3，达到了超低排放要求。同时，由于电风拦截除尘除雾一体化技术对于烟气中的SO3、氯离子、液态雾滴组成的酸性腐蚀颗粒具有高效捕集性，可以有效缓解酸性物质对炉后烟气设备的腐蚀，降低设备防腐等级要求，降低炉后设备投资成本。

2017 年1 月，经第三方权威机构检测，大埔电厂2#机组的电风拦截除装置出口粉尘浓度为2.3mg/Nm3、PM2.5的脱除效率达到55%、除雾效率达到62.2% 。实践表明，该电风拦截装置具有较强的烟气污染物协同治理能力。

3 与传统湿式电除尘器对比

湿式电除尘器是早期超净排放改造中的主要手段之一，在国内部分燃煤锅炉中也取得了一定的应用。湿式电除尘器作为炉后超净终端技术，其优缺点都是比较显著的，主要优点是可以实现5mg/Nm3甚至3mg/Nm3以下的超洁净排放要求，同时对PM2.5有一定的去除率。但是，湿式电除尘器的缺点也是很明显的。首先，湿式电除尘器为了增大烟气中的湿度，需要24h不间断对烟气进行雾化喷淋，因此水冲洗用量较大。为了降低运行过程中的水耗量，需要对湿式电除尘器的冲洗水进行循环利用，这就造成了冲洗水中携带的烟气粉尘不断在循环水中进行聚集。因此，需要不断对循环冲洗水进行置换，排出循环冲洗水中的粉尘颗粒，以保持循环冲洗水的水质。这些置换出来的含尘水水质较脏，无法直接用于脱硫系统补水，从而进一步加剧了脱硫水平衡的负担。

其次，传统金属板式湿式电除尘器采用300mm 同极间距的高压静电场技术，对设备布置空间要求较高，但对于在役机组改造，由于已进行多项环保升级改造，可利用的湿电改造空间十分局限。因此，湿式电除尘器改造中如何在有限空间完成环保升级也是现阶段面临的一个主要难题。

电风拦截装置作为继湿式电除尘器后的新一代炉后粉尘终端把控技术，有效克服了传统金属板式湿式电除尘器的不足。

3.1 占地面积

电风拦截装置的高压静电场采用了窄极板、小极距的结构，提高了其对高风速的适应性，最高运行风速可达6m/s 左右，而传统的湿式电除尘器运行风速基本都在3m/s 左右。风速的提高有利于减小电风拦截装置的流通截面的缩小，由于电风拦截装置风速是常规湿式电除尘器的2～3 倍，因此，从设备断面尺寸上，电风拦截装置从外形上较常规湿式电除尘器小50%以上，极大减少了设备占地。

3.2 水耗

电风拦截除尘除雾一体化技术快速捕集烟气中的酸性液滴和小分子水，并在阳极表面聚少成多，最终形成液膜态，并在重力作用下对阳极板表面实行自上而下的清洗，从而减少了电场内部冲洗喷淋次数，降低了烟气中水分含量。而传统的金属板式湿式电除尘器为了保证烟气的湿式环境运行要求，在喷淋的基础上需要增设连续运行的雾化喷嘴，极大的增加了运行过程中水耗量。同样的660MW 机组中，电风拦截装置日平均运行水耗不到3t/d，这部分冲洗水可直接用于脱硫补水，不会对脱硫系统造成任何影响。而传统湿式电除尘器日平均运行水耗量高达几十吨，这些外排的水若不做处理，将对脱硫系统水平衡造成极大的运行负担。因此，需要额外再增设废水循环处理系统，以满足系统水平衡运行需求。