板式濕式電除塵器系統的技術(shù)研究及應用

濕式電除塵作為一種先進(jìn)的煙氣治理技術(shù)，在國內外各大電廠(chǎng)得到廣泛應用，其性能穩定可靠、效率高，可有效收集微細顆粒物(PM2.5 粉塵、SO3 酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物(多環(huán)芳烴、二英)等，在濕法脫硫后增設濕式電除塵器的技術(shù)能使煙塵排放可降低至10mg/m3- 5mg/m3 以下，由此實(shí)現超低排放的效果。
濕式電除塵器根據結構形式和陽(yáng)極材料主要分為非金屬管式和金屬板式兩種類(lèi)型，本文結合具體工程對金屬板式濕式電除塵器項目的本體結構系統進(jìn)行綜述及研究。為便于敘述，以下簡(jiǎn)稱(chēng)金屬極式濕式電除塵器為濕式電除塵器。
1 濕式電除塵器原理

圖1 濕式除塵器工作原理簡(jiǎn)圖
濕式電除塵器的工作原理與干式電除塵器類(lèi)似，主要分為氣體電離、粉塵荷電、塵粒捕集和清灰處理四個(gè)階段，其主要工作原理是在集塵極和放電極之間施加數萬(wàn)伏直流高壓電形成強電場(chǎng)，同時(shí)直接將水霧噴向放電極和電暈區。水霧在強電場(chǎng)內荷電后分裂進(jìn)一步霧化，電場(chǎng)力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，終粉塵粒子在電場(chǎng)力的驅動(dòng)下到達集塵極而被捕集。圖1 為濕式除塵器的工作原理示意圖。
與干式電除塵器清灰方式不同的是，濕式電除塵器沒(méi)有干電的振打裝置，不會(huì )產(chǎn)生二次揚塵，濕式電除塵器采用液體沖刷集塵極表面來(lái)進(jìn)行清灰，通過(guò)水膜沖洗達到清灰目的，沖洗下來(lái)的廢水經(jīng)處理后實(shí)現循環(huán)利用。
濕式電除塵器的噴淋系統及均勻水膜的形成規律、陰陽(yáng)極配、本體結構、高壓供電等技術(shù)才是實(shí)現其有效脫除酸霧、細微粉塵等多種污染物的關(guān)鍵所在。
采用濕式電除塵技術(shù)工藝，由于其終端把關(guān)的技術(shù)特點(diǎn)，布置在濕法脫硫后的除塵裝置，只要滿(mǎn)足濕法脫硫工藝要求即可。這樣，既可以降低前端除塵裝置的投資和運行成本，又能夠解決脫硫設備前的場(chǎng)地緊張問(wèn)題。
同時(shí)，由于濕式電除塵器運行中的噴淋作用，對煙氣中的SO2 具有一定的洗滌脫除作用，有效緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，減少了濕法脫硫的投資和運行成本，具有較好的經(jīng)濟性。
2 濕式除塵器結構與組成
板式濕式電除塵器主要由本體結構系統、水處理系統和電控系統三大部分組成，細分為本體結構、陰陽(yáng)極、噴淋、水循環(huán)、電氣儀控等分系統組成。
其本體結構系統與干式電除塵器基本相同，包括：進(jìn)出口喇叭、殼體、灰斗、陰極放電極、陽(yáng)極收塵極、絕緣子、噴淋裝置及管道等。
本文就濕式電除塵器的本體結構系統作綜述和研究，圖2 為金屬極板濕式除塵器的結構示意圖。
水處理系統增加了噴淋系統和水循環(huán)系統，由于濕式電除塵器運行時(shí)內部為飽和濕煙氣，為防止飽和濕煙氣在支承絕緣子內壁上遇冷結露，導致支承絕緣子開(kāi)裂甚至爆炸，故增加了絕緣子保溫箱的熱風(fēng)吹掃系統，起到加熱和氣密的作用。

圖2
濕式電除塵器電控系統分為高頻電源系統、水沖洗系統、廢水處理系統和熱風(fēng)吹掃系統等子系統。高頻電源控制系統使用DSP 控制器采用通訊方式介入DCS 系統，其余子系統均可直接納入DCS 脫硫系統，由此保證脫硫控制室操作站上實(shí)現系統內所有設備的控制和監控。
3 本體結構系統研究
3.1 主要結構部件材料
由于濕式電除塵器處理的煙氣工質(zhì)為濕法脫硫后出來(lái)的飽和濕煙氣，且煙氣溫度僅50℃左右，含有大量腐蝕性較強的酸性霧滴，因此主要結構部件材料選用應注意防腐蝕性質(zhì)。
從結構上講，進(jìn)出口錐體、灰斗、頂蓋及殼體等，本體外殼通常采用普通碳鋼，但為防止腐蝕，其內表面接觸煙氣處均需涂玻璃鱗片等防腐材料。
陽(yáng)極板整體工作均在腐蝕性煙氣環(huán)境中，為保證其收塵效果，其材質(zhì)需具有抗腐蝕性。因為極板一旦受腐蝕而發(fā)生故障，不僅會(huì )影響收塵效果，還會(huì )干擾電場(chǎng)，導致除塵性能下降。濕式電除塵器配置連續噴淋系統，形成水膜覆于極板表面，且循環(huán)水已經(jīng)加堿調整至合適的PH 值，降低了對極板的腐蝕，由此陽(yáng)極板材料采用316L 不銹鋼即可。
陰極線(xiàn)、陰極框架及內部噴淋管道與陽(yáng)極板所處的工作環(huán)境相同，為保證陰極放電而防止其表面粉塵凝結和結垢，故陰極線(xiàn)至少也應選用與陽(yáng)極板一致的材料。
內部其他部件，如塵中走道、擋風(fēng)板、氣流均布板等，由于防腐施工困難且施工質(zhì)量不可控，因此也可選用316L 不銹鋼。
3.2 良好極配形式
陰陽(yáng)極作為濕式電除塵器的核心內件，是保證除塵效率的重要部件。
陽(yáng)極板在結構設計階段應考慮其結構形式有利于形成均勻水膜，從而消除一般極板的“溝流”現象，現今國內金屬極板的主流型號有低波紋C450、C590、818 等幾種。
陰極線(xiàn)宜采用低電暈、易沖洗的極線(xiàn)型式，有效保證針刺的針尖放電能力和降低液滴腐蝕。目前主流濕式電除塵器的陰極線(xiàn)型主要有針刺線(xiàn)、芒刺線(xiàn)等。芒刺線(xiàn)起暈電壓低，而針刺線(xiàn)放電強，性能各有優(yōu)劣。
陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)長(cháng)度與實(shí)際處理煙氣參數性質(zhì)相匹配，這樣的極配形式與噴淋系統和高壓供電配合，可以使電除塵器獲得的運行參數和除塵效果。
3.3 噴淋裝置結構
經(jīng)研究及實(shí)驗表明，噴淋管高度提高，噴嘴霧化角增大，噴淋管間距增大，噴嘴與極板間距增大，更易形成均勻水膜．噴嘴布置在極線(xiàn)之上更優(yōu)，故噴淋布置于極板、極線(xiàn)上方。一般煙氣入口封頭內還設有氣流均布板，為防止長(cháng)時(shí)間下均布板積塵和被腐蝕，在氣流均布板前方也布置兩道間歇沖洗的噴淋裝置。
濕式電除塵器采用噴嘴噴淋清灰方式，當噴嘴的噴淋流量過(guò)小，在收塵極板上易形成溝流，長(cháng)期運行則造成極板結垢，影響系統放電特性；當噴淋量過(guò)大時(shí)，則會(huì )造成對水資源的浪費，同時(shí)加重循環(huán)水處理系統的負擔。
因此，合理的噴嘴排布方式及噴嘴選型可在較小水量下實(shí)現液膜均勻分布，在濕式靜電除塵器設計中極為關(guān)鍵。
4 具體工程應用及優(yōu)化
浙江浙能樂(lè )清、蘭溪、北侖、嘉興等電廠(chǎng)8 臺燃煤機組于2015 年超低排放改造，增加濕式電除塵器，其電除塵器的設計除塵效率為75% 以上，出口煙塵濃度排放4.5mg/Nm3 以下；浙江溫州特魯萊電廠(chǎng)#3 機組于2016 年增加濕式電除塵器，其設計效率85%以上，出口粉塵濃度4.5mg/Nm3 以下。分別于2016 年與2017 年改造完畢并成功投入運行，地實(shí)現了燃煤電廠(chǎng)煙塵超低排放的指標。
極配形式方面比較，前者8 臺濕式電除塵器采用C450 低波紋陽(yáng)極板搭配芒刺陰極線(xiàn)，而浙江溫州特魯萊#3 機組濕式電除塵器采用C590陽(yáng)極板配合針刺線(xiàn)，陰陽(yáng)極材料均采用SUS316L 不銹鋼材料,抗腐蝕能力強，確保設備長(cháng)時(shí)間穩定運行。本體結構方面，進(jìn)出口喇叭、灰斗及殼體等主要本體外殼結構，后者在前者的基礎上進(jìn)行了一定優(yōu)化和改進(jìn)，降低材料成本，提高了經(jīng)濟效益。
5 結論
通過(guò)對濕式電除塵器結構系統的技術(shù)研究，并結合實(shí)際工程項目的應用得出如下結論：
(1) 對陽(yáng)極板、陰極線(xiàn)等內件應選用抗腐蝕性較強的不銹鋼材料，對本體殼體等結構部件采用普通碳鋼材料加鱗片防腐即可，這樣的材質(zhì)選擇既能滿(mǎn)足運行環(huán)境要求，也存在較大的經(jīng)濟性。
(2)良好的極配型式可以保證獲得運行參數，并保證設備整體運行的穩定性。
(3)合理的噴淋裝置有利于陽(yáng)極表面形成均勻水膜，防止結垢，確保極板良好的收塵效果。濕式電除塵器完善的結構系統主要在于特殊材料選用、良好極配形式、合理噴淋設置。完善的結構系統、水處理系統，電控系統三大部分組合成一個(gè)整體濕式電除塵系統，為實(shí)現燃煤電廠(chǎng)煙氣超低排放、治理PM2.5 提供了保障。