湿式电除尘选型对比分析

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　　【摘 要】国电常州发电有限公司为提高除尘效率，减少SO2排放量，利用脱硫提效改造的机会，在两台脱硫后部增加了湿式除尘器，效果良好，达到了《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）的标准。
　　【关键词】湿式除尘器；原理；材质；选型
　　1、背景
　　新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）要求燃煤电厂粉尘排放限值由50mg/Nm3提高到30mg/Nm3，重点地区提高到20mg/Nm3，增设了汞的控制指标。《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（国办发[2014]31号）要求到2020年，东部地区基本达到，鼓励中、西部地区达到燃机标准。
　　2、湿式电除尘器介绍
　　2.1 湿式电除尘器工作原理
　　湿式电除尘器通常简称WESP，与干式电除尘器的除尘基本原理相同，要经历荷电、收集和清灰三个阶段。
　　2.2工作环境对湿式电除尘的影响
　　2.2.1湿度的影响
　　在静电除尘过程中，烟气的湿度对除尘器阴极线放电、内部的电场强度分布和电荷密度分布、颗粒的荷电和运动特性都有重要的影响。
　　1、湿度对离子迁移率的影响：
　　在电晕放电过程中，带电离子和水蒸气分子之间会相互作用，形成水合离子。水合离子的结构复杂，质量较大，在电场中的运动速度较低，从而使离子的平均迁移率减小。
　　2、湿度对起晕电压的影响：
　　随着相对湿度的增大，湿空气的电离系数α和附着系数η都增大，但电离系数的增加更显著，从而使湿空气的有效电离系数α-η增大，使电晕放电的起晕电压降低，电晕线表面的电场强度降低。
　　2.2.2温度的影响
　　1、温度对离子迁移率的影响：
　　离子迁移率随温度的增大而增大。
　　2、温度对起晕电压的影响：
　　在相同的相对湿度下，起晕电场强度随温度的增大而减小，且减小幅度随相对湿度的增大而增大。
　　3、温度对热泳力的影响
　　湿式静电除尘器在除尘过程中，水膜一方面将沉降的颗粒冲刷带走，另一方面也和气体发生热交换，在静电除尘器内部形成温度梯度场，从而对颗粒产生热泳效应，促进颗粒的沉降。
　　2.2.3压力的影响
　　湿烟气的压力越低，电晕放电的起晕电压也越小。
　　3.3.1工作原理
　　不锈钢湿式电除尘器的结构形式和布置方式类似于干式电除尘器。該技术是由日本研发，主要代表是日本三菱和三立。早在1975年，不锈钢湿式电除尘器就用于处理化工厂的重油锅炉产生的烟气。
　　不锈钢湿式电除尘器的技术特点如下：
　　1）一般采用卧式布置，可以沿气流方向采用多电场布置，根据烟气特性，各电场使用不同的设计。
　　2）连续喷淋冲洗方式可以对烟气起到洗涤作用，可以强化对粉尘、SOx的脱除效果。
　　3）极板极线易于安装，极线易于更换。
　　但不锈钢湿式电除尘器存在以下问题：
　　1）不锈钢湿式电除尘器无法有效去除湿烟气中的水雾，甚至会增加湿烟气中的水雾含量（约100 mg/Nm3），加重烟囱冒“白烟”的现象。
　　2）阳极板一般高度在8m到10m左右，要形成均匀的水膜对阳极板的设计、制造、安装以及现场运行维护有极为严格的要求。
　　3）极板材质多采用316L，不具备很好的防腐性能。
　　4）运行中需要连续喷水和加碱液中和，因此需要配备更加复杂的给水、循环水、排水、碱液系统，增加建设占地空间和运行维护难度，维护费用高；
　　5）阳极板更换难度较大。
　　3.2本体布置方式分类
　　湿式电除尘器根据本体布置方式可分为卧式湿式电除尘器、立式湿式电除尘器、塔顶一体式湿式电除尘器。
　　3.2.1卧式布置
　　卧式布置方式烟气采用水平进水平出的方式。阳极一般采用板式布置方式。
　　该方式的主要优点是：
　　1）可以沿气流方向采用多电场布置形式，根据前后电场烟气条件的差异，采用不同的极间距、阴极线形式、电源型式等。
　　2）根据设计效率的不同，可以采用差异化设计，选择不同大小的湿式电除尘器。
　　3）未来提效改造时，可以采用增加电场、增加极板高度等扩容方式。
　　4）截面有效利用率高。
　　5）烟气经过弯头少，阻力相对较低。
　　6）采用多电场布置时，停电冲洗同样可以实现较低的排放。
　　缺点在于：
　　1）存在旁路窜气问题。
　　2）烟气进出口方式必须对称分布，因此对布置场地要求更高，吸收塔与烟囱水平烟道之间需要较大的距离。
　　3.2.2 立式布置
　　立式布置方式烟气流向可分为顺流式（上进下出）和逆流式（下进上出）两种。目前主要以蜂窝状、方形的孔状布置形式。
　　立式布置形式的优点在于：
　　1）烟气流经全封闭式的电离区，不存在旁路窜气问题。
　　2）湿式电除尘器的烟气进口和出口方向可以任意组合，因此对场地要求较低。
　　缺点在于：
　　1）采用蜂窝结构时，流通截面有效利用率低；采用方形布置（或板式布置）时，可提高有效截面利用率。
　　2）立式布置时，烟气流经弯头相对较多，本体截面利用率低，因此系统阻力相对较大。
　　3）沿烟气气流方向分多电场布置难度大。
　　4）采用蜂窝或方形结构时，极线的安装和更换难度较大。
　　3.2.3塔顶一体式布置
　　该种布置方式一般采用蜂窝结构、立式布置方式。该方式的优点在于：
　　1）占地面积小，可适用于改造场地条件非常紧张的情况。
　　缺点在于：
　　1）采用蜂窝结构时，截面有效利用率低，本体大。
　　2）改造项目受脱硫场地条件限制，本体支撑和基础加固难度大。
　　3.3 阳极结构形式
　　湿式电除尘器根据阳极结构形式可分为蜂窝式、板式以及方形三种。
　　3.3.1蜂窝式或管式
　　蜂窝式结构一般用于立式布置、导电玻璃湿式电除器（也有采用钛合金材质的）。
　　该结构形式的优点在于：
　　1）阳极收尘极的有效利用率高；
　　2）可布置成方形、圆形等各种形式的湿式电除尘器；
　　3）模块化布置，易于安装。
　　3.2 极间距
　　目前阳极同极间距类型较多，主要有以下几种：300mm，320mm，350mm，360mm，400mm，420mm等等。
　　小极间距的优势：
　　1）比集尘面积大。
　　小极间距的缺点：
　　1）对阳极加工和安装水平要求高；
　　2）有效异极间距较低，影响电压的升压和稳定运行。
　　3）阳极和阴极费用更高。
　　4）运行电压较低、电流大，电源对需要选用大电流电源。
　　3.4 喷淋方式
　　喷淋方式主要有连续喷淋和间断喷淋。
　　根据喷淋的对象不同可分为阳极喷淋系统和阴极喷淋系统。
　　连续喷雾冲刷方式的优点：对收尘极和放电极同时进行连续喷淋，不需要断电，可以全时段时间达标排放；连续喷淋液可以对烟气冲刷，实现更高的除尘效率。
　　结束语
　　本文是根据常州电厂的湿除安装使用情况及国内目前常用的湿除，并结合了湿除的相关文献资料进行了介绍、阐述、分析，有些分析可能不一定适应具体情况，各公司需要根据自身特点进行可研、分析及选型，以达到最佳效果。
　　参考文献：
　　[1]刘鹤忠 陶秋根 《湿式电除尘器在工程中的应用》
　　（作者单位：国电常州发电有限公司）
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