湿式静电除尘器在制酸尾气治理中的应用

张富兵

（河南豫光锌业有限公司，河南济源 459000）

某锌冶炼企业采用常规湿法炼锌工艺。锌精矿沸腾焙烧后所产生的冶炼含硫烟气，经制酸回收后ρ(SO2)为600～1 000 mg/m3。该企业通过采用双氧水脱硫+湿式静电除尘器除尘，解决了尾气含硫的问题，同时也解决了排放口飘洒液滴的问题，排放尾气颗粒物(ρ)可控制在30 mg/m3以下，满足GB 25466—2010《铅、锌工业污染物排放标准》的要求。根据国家环保部新出台的政策要求，对该企业所处的京津冀城市群相关企业排放指标进行重新限定，要求相关企业排放需满足颗粒物(ρ)≤10 mg/m3特别排放限值指标。

该锌冶炼企业现有的两条制酸尾气颗粒物排放指标均在22 mg/m3左右，不能满足特别排放限值要求，因此该企业在原有基础上增设二级湿式静电除尘器。

1 湿式静电除尘器的结构、特点及工作原理

1.1 湿式静电除尘器的结构

湿式静电除尘器主要由进出口管道、烟气导流板、气流分布板、电晕极、集尘极、绝缘箱、喷淋系统、高压电源系统、低压控制系统等组成[1]。根据集尘极形式的不同可分为板式湿式静电除尘器与管式湿式静电除尘器两大类。板式湿式静电除尘器的集尘极呈板状，极板间均匀布置电极线，以C型板较为常见。管式电除尘器的集尘极为多边形管或圆形管，尤以六边形管常见，其电极线置于管的中心位置，从而使集尘管内电场分布更均匀，气流场分布更稳定，集尘极冲洗液自上而下可均匀冲洗，不存在冲洗盲区。管式湿式静电除尘器比板式湿式静电除尘器效率更高，且由于外形简单而占用的空间更少，更适用于处理垂直流动烟气。

1.2 湿式静电除尘器的特点

湿式静电除尘器本体是以合成树脂为粘合剂、玻璃纤维及其制品为增强材料、碳纤维制品为导电功能材料而制成的复合材料体。它具有玻璃钢表面平整光滑、机械强度高、耐腐蚀的特点，且具备质量轻、导电性能好、耐高温、阻燃性强、使用寿命长等优点。可进行模块化设计，采用整体一次成型、整体脱模工艺制造，运输、安装方便。湿烟气通入时，其电晕极被水湿润，容易放出电子，同时水雾被电晕极芒刺尖端的电火花击碎细化，使电场中存在大量带电雾滴，大大增加了细颗粒物与离子碰撞荷电的几率，使带电粒子在电场中的运动速率加快，捕捉更多细小颗粒物，使颗粒物的排放达到特别排放限值要求。湿式静电除尘器捕集细小尘粒及雾滴的功能强大，尤其是对脱硫后的气溶胶、微细、黏性或高比电阻粉尘、细小的金属颗粒、酸雾、水雾等有理想的捕集效果。总体而言，湿式静电除尘器具有除尘效率高、运行操作简单、阻力小等优点。

1.3 湿式电除尘器的工作原理

湿式静电除尘器与干法电除尘器的工作原理相似，高频电源与湿式静电除尘器电晕极系统相连，高频电源产生直流高压电，与集尘极（管距330 mm六边形阳极管）形成电晕，在蜂窝状的阳极管内形成磁场，使烟气在通过阳极管内部时，其中所含粉尘、酸雾、气溶胶及水雾被荷电，荷电颗粒物在电场力的作用下向集尘极聚集，并吸附在集尘极的阳极管上，从而净化通过电场的烟气[2]。吸附在集尘极上的颗粒物则采用喷淋的方式进行间断冲洗，清除集尘极上的污染物。

2 改造前尾气治理系统概况

某锌冶炼企业一期和二期2条200 kt/a制酸生产线，其尾气治理均配备了双氧水脱硫和湿式电除尘器装置，分别于2010年和2013年建成投运。一、二期制酸尾气脱硫治理系统配置为：φ3.5 m×18 m双氧水脱硫一体塔+11 m2湿式静电除尘器。制酸系统原湿式静电除尘器出口烟气参数见表1。

表1 原湿式静电除尘器出口烟气参数

3 改造后尾气治理系统运行情况

3.1 改造后尾气治理系统工艺流程

因原尾气治理系统配置的湿式静电除尘器是为了消除“烟羽”，设备配置较小，此次改造经综合考虑排放指标和现场场地，在原湿式静电除尘器后配置二级湿式静电除尘器。改造后尾气治理流程为：制酸烟气经过二吸塔吸收后，进入双氧水脱硫塔脱硫，脱硫后尾气依次经过一级湿式静电除尘器和二级湿式静电除尘器去除其中的颗粒物，经烟囱达标排放。

3.2 新增湿式静电除尘器主要技术参数

新增湿式静电除尘器配置包括湿式静电除尘器本体、高压电源、吹扫风机等，设计参数见表2。

表2 新增湿式静电除尘器主要技术参数

3.3 改造后的运行情况

该项目自2018年9月建成投运后，整体运行稳定，各排放指标均可达到特别排放限值的要求，满足绿色环保生产的需要。颗粒物排放浓度检测结果见表3。

表3 颗粒物排放浓度检测结果 ρ: mg/m3

4 生产过程中需要注意的问题

4.1 热风系统的联锁

湿式静电除尘器不同于干式静电除尘器，一般其内部通过的烟气含湿量大，且含有一定的腐蚀性物质，为保证绝缘子室的绝缘性能，在湿式静电除尘器开机之前必须先用热空气对绝缘子室进行吹扫和加热干燥，除去内部的潮湿烟气。运行过程中必须时刻保持绝缘子室热风畅通，以防止湿烟气进入绝缘子室而导致绝缘子室瓷柱受潮爬电，造成短路故障，影响设备的正常运行。因此，湿式静电除尘器配套的吹扫风机必须与除尘器联锁，在开启前先进行吹扫干燥防止湿烟气进入绝缘子室腐蚀构件，并避免内部爬电短路。

4.2 冲洗周期的控制

当湿式静电除尘器开启运行后，阴极系统通过高压放电电离周围的气体产生阴、阳离子，从而使通过静电场的烟气颗粒物荷电，被捕集下来的污染物会附着在阳极管的内壁上，当累积到一定程度，就必须打开喷淋系统对阳极管进行冲洗，使集结的颗粒物被水膜冲下，达到洁净烟气的目的。在实际生产中每次冲洗时间要控制在3～5 min，冲洗周期控制在1～2 d，避免因周期过长或过短而影响尾气排放指标。

4.3 冲洗水的回收利用

通常情况下，制酸系统双氧水脱硫后烟气的固含量较低，但含有一定量的酸性物质。捕集的液滴和冲洗液中固含量较少、酸性较强，这部分液体可通过湿式静电除尘器与双氧水脱硫塔循环系统的高度差自流入循环槽内，随脱硫系统循环利用，减少工艺水的消耗和废液排放量，降低运行成本和投资费用。

5 结语

制酸尾气治理系统自2018年9月投入运行以来，在线监测排放颗粒物(ρ)始终小于5 mg/m3，远低于特别排放限值的要求。实践证明，湿式静电除尘器用于制酸系统双氧水脱硫尾气颗粒物治理，特别是用于治理含有气溶胶等细小颗粒物的湿烟气是较为理想的方法。该方法投资少，运行成本低，所产生的含酸废液可用于双氧水脱硫系统的补充用水，不产生二次费用，值得推广使用。