濕式電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用淺析

引言

大氣污染是我國(guó)城市主要環(huán)境問(wèn)題,作為燃煤大國(guó),大量的工廠廢氣排放嚴(yán)重影響著大氣環(huán)境質(zhì)量以及人們的生產(chǎn)生活。隨著大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛,人們對(duì)除塵設(shè)備有了更高的要求。當(dāng)前在燃煤電廠中,除塵主要依賴脫硝后的除塵器進(jìn)行,而目前市面上提高除塵器效率的技術(shù)多種多樣,如低溫除塵技術(shù)、高頻電源除塵技術(shù)等,大部分除塵技術(shù)的效率能使固體顆粒的排放濃度降低到20mg/m3左右。為了對(duì)細(xì)微粉塵進(jìn)行捕捉,有些工廠采用濕法脫硫的裝置進(jìn)行除塵,但因廠內(nèi)的煙氣整體溫度降低、濕度增大等原因,產(chǎn)生了較多的煙羽,其液滴攜帶著粉塵、石膏等顆粒物進(jìn)入煙囪,致使燃煤電廠周邊產(chǎn)生了石膏雨。要減少燃煤電廠固體顆粒的排放,消除石膏雨現(xiàn)象,就必須解決顆粒物的捕集問(wèn)題,而濕電能夠在脫硫裝置上極為有效地捕集固體顆粒,其也因此得到了普及應(yīng)用。

1濕電在國(guó)外燃煤電廠的應(yīng)用

1.1濕電在日本的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代,日本提出了地方環(huán)保法規(guī)對(duì)污染廢氣進(jìn)行排放控制。在1991一1993年,日本三菱公司分別建成了3個(gè)濕電。1997年,低溫除塵技術(shù)也在日本研發(fā)成功,并且投入到Haramachi電廠使用,這也就意味著采取低溫電除塵技術(shù)以及對(duì)于煙塵的處理系統(tǒng)與其他工藝進(jìn)行組合也能夠在一定程度上將廢氣排放的濃度控制在5mg/m3。1997一2009年,日本便一直以這種方式對(duì)廢氣進(jìn)行協(xié)同處理。當(dāng)時(shí),為了應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)卣岢龅膶?duì)廢氣處理的更高要求,日本公司在此前的基礎(chǔ)上提出了低溫電除塵器、脫硫設(shè)備與濕電聯(lián)合運(yùn)行的方式來(lái)進(jìn)一步處理廢氣,并于2009年、2010年在碧南電廠開(kāi)始實(shí)施。

1.2濕電在美國(guó)的應(yīng)用

21世紀(jì)初,美國(guó)提出了廢除顆粒物（pM10）年均值的要求,并且還要求收緊pM2.5的控制值,同時(shí)還在本國(guó)的燃煤電廠安裝了8臺(tái)濕電,且每一個(gè)電廠的煙氣處理技術(shù)都不相同,如布袋除塵器+濕法脫硫系統(tǒng)+濕電,脫汞+電除塵器+布袋除塵器+濕法脫硫系統(tǒng)+濕電,電除塵器+濕法脫硫系統(tǒng)+濕電等。美國(guó)燃煤電廠濕電的應(yīng)用特點(diǎn)在于,主要面向的是燃燒中硫煤以及高硫煤的火電機(jī)組,從而解決工廠藍(lán)煙的問(wèn)題。

2濕電主要種類介紹

濕電不僅擁有除塵的效果,還能在一定程度上控制pM2.5、s03及重金屬等污染物的排放。近年來(lái),濕電發(fā)展越發(fā)迅猛,現(xiàn)有的常用濕電大致能夠分為以下幾種:

2.1臥式金屬平板式濕電

這種濕電技術(shù)較為成熟,主要以日本三菱和日立公司為典型代表,我國(guó)所用的這種形式的濕電也大多是從日本引進(jìn)的。這種濕電不僅擁有較好的穩(wěn)定性,其除塵效率也相當(dāng)可觀。

金屬平板式濕電的主要運(yùn)轉(zhuǎn)流程雖與干式電除塵器相似,但金屬平板式濕電主要是在極板之間形成水霧,水霧與煙塵相融合之后,能夠更好地被電除塵器捕集。不同于干式電除塵器的振動(dòng)清灰,臥式濕電采用的是更加干凈的水霧清灰方式,在極板上形成水膜,不斷沖刷固體顆粒物,這一過(guò)程中不需要斷電,更重要的是不會(huì)因?yàn)榍寤叶a(chǎn)生二次揚(yáng)塵。噴出的水膜完成沖刷之后,排至下部專門(mén)收集污水的裝置中,進(jìn)行二次處理再利用,極為環(huán)保。

2.2柔性電極濕電

這種電除塵器運(yùn)用的是靜電除塵的方式,但其構(gòu)建采用的是較為新型的柔性纖維材料,能夠在一定程度上加強(qiáng)顆粒物的收集和吸附,不需要如同臥式濕電一般形成水膜,對(duì)陽(yáng)極板進(jìn)行沖洗。當(dāng)然其并非完全用不到水,只是用水量較臥式濕電要少很多,且不論是干燥環(huán)境還是濕煙環(huán)境都可以使用。此外,柔性電極濕電的操作系統(tǒng)相較于臥式濕電簡(jiǎn)單很多。

2.3導(dǎo)電玻璃鋼濕電

這種技術(shù)與柔性電極濕電有相同之處,都是采用靜電除塵的方式,不同的是,導(dǎo)電玻璃鋼濕電電壓的運(yùn)用范圍更廣。這種導(dǎo)電玻璃鋼濕電主要是采用不均勻的電場(chǎng)將電暈控制在一定的區(qū)域內(nèi),氣體進(jìn)入電暈范圍內(nèi),電場(chǎng)持續(xù)放電,對(duì)煙氣的固體顆粒物進(jìn)行捕集。導(dǎo)電玻璃鋼濕電常用電壓一般是在50～70kV,陽(yáng)極管采用的是較好的碳纖維復(fù)合材料,對(duì)于其整體性能有一個(gè)很好的提升作用。這種濕電與柔性電極濕電一樣,都不需要用到過(guò)多的水,排水量也相對(duì)較少,操作系統(tǒng)較之臥式金屬平板式濕電也更為簡(jiǎn)單。

2.4立式徑流式濕電

立式徑流式濕電從構(gòu)造原理上來(lái)說(shuō)與前面三種都有很大的不同,煙氣進(jìn)入立式徑流式濕電中,氣流沿與陽(yáng)極板垂直的方向流動(dòng),廢氣中所含固體顆粒在風(fēng)力和電力的相互作用下,在陽(yáng)極板上完成捕集。陽(yáng)極板采用的是多孔泡沫金屬材質(zhì),這種材料具有防腐蝕、耐高溫的特點(diǎn),對(duì)固體顆粒物的捕集效率要高于一般的陽(yáng)極板。

正常情況下,脫硫塔處理完的煙氣濕度較大,其進(jìn)入立式徑流式濕電中,煙氣中的固體顆粒與除塵器中的液滴相互混合,在電力的作用下,很容易就會(huì)被捕獲。由于電極板的材質(zhì)為多孔結(jié)構(gòu),很多固體顆粒物會(huì)卡在孔內(nèi),需要使用高壓水流來(lái)進(jìn)行清理。

3案例介紹

濕電種類繁多,本文以臥式金屬平板式濕電為例,對(duì)濕電在燃煤電廠實(shí)際應(yīng)用中的性能加以驗(yàn)證。

3.1山東濱州某發(fā)電廠2x350MW機(jī)組配套濕電

3.1.1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目裝設(shè)2×350Mw超臨界燃煤機(jī)組,為滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223一2011）,煙氣經(jīng)低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器攔截后（出口粉塵濃度<30mg/Nm3),進(jìn)入脫硫系統(tǒng),脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù),脫硫吸收塔頂部設(shè)置除霧器。在脫硫吸收塔出口設(shè)置臥式金屬平板式濕電,煙氣經(jīng)濕電進(jìn)行處理后,從煙囪排入大氣。

3.1.2測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

從表1可以看出,本工程裝設(shè)的臥式金屬平板式濕電對(duì)脫硫出口煙氣中顆粒物攔截效果良好,在測(cè)試工況下除塵效率達(dá)83.5%,出口煙塵濃度為3.8mg/Nm3（干）（按α=1.4換算）,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣顆粒物濃度達(dá)到了<5mg/Nm3的要求。

3.2臺(tái)灣某發(fā)電廠600MW機(jī)組配套濕電

3.2.1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目是臺(tái)灣某發(fā)電廠600Mw機(jī)組為降低粉塵微粒排放所進(jìn)行的改造工程,改造對(duì)象燃煤鍋爐（1950t/h）為日本三菱重工（MHI）所制造,靜電除塵器為ABB公司所制造,脫硫裝置為海水脫硫,由日本富士化水公司所設(shè)計(jì),整套發(fā)電機(jī)組于1999年啟用,商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)至今。本次改造裝設(shè)的濕電同樣是臥式金屬平板式。

3.2.2測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

該濕電共設(shè)4個(gè)電場(chǎng)分區(qū),表2為濕電停一個(gè)電場(chǎng)時(shí),實(shí)測(cè)濕電進(jìn)出口煙氣流量、顆粒物和So3濃度等數(shù)據(jù)。

在濕電停一個(gè)電場(chǎng)的情況下,出口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣顆粒物濃度為1.5mg/Nm3,除塵效率達(dá)83.4%,So3脫除效率達(dá)80.37%。

4結(jié)語(yǔ)

綜上,濕電能夠較為有效地將固體顆粒物排放濃度降低到5mg/Nm3以下,且對(duì)煙氣中的So3也有很好的脫除效果,可以有效控制細(xì)顆粒物的排放和石膏雨的產(chǎn)生,對(duì)改善大氣環(huán)境具有重要作用。此外,從臥式金屬平板式濕電在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況來(lái)看,濕電在燃煤電廠中性能優(yōu)異,應(yīng)用前景廣闊。當(dāng)然,對(duì)于不同工藝的濕電,需要各個(gè)電廠結(jié)合自身情況,因地制宜,選取適合自己的產(chǎn)品。