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四種濕式電除塵器的對比分析
濕式靜電除塵器作為目前燃煤電廠污染物控制的精處理設備,在國內已受到了廣泛重視,并逐步得到推廣和使用。本文介紹了目前使用中的靜電除塵器(金屬極板濕式電除塵器、導電玻璃鋼極板濕式電除塵器、柔性極板濕式電除塵器、徑流濕式電除塵器)的技術特點和主要參數,為燃煤機組超低排放改造加裝濕式靜電除塵器提供參考。
1、引言進入新世(shi)紀,隨(sui)著我(wo)國(guo)經濟的高速發展,火電(dian)裝(zhuang)機(ji)容量仍(reng)在不斷增(zeng)長。按中電(dian)聯《電(dian)力行業節能環(huan)保(bao)信息》推算(suan),2015年,我(wo)國(guo)新增(zeng)火電(dian)裝(zhuang)機(ji)容量約0.51億kW。根據電(dian)力規劃設計(ji)總院預測,到2020年,火電裝(zhuang)(zhuang)機容量將達(da)到12.2億kW,新增裝(zhuang)(zhuang)機容量約為3億kW。火電廠的快速發展導致(zhi)了大氣環(huan)境的污(wu)染并引發了公共環(huan)境及健康危(wei)機,
雖然(ran)采(cai)取一系列政策,大力推(tui)動煤炭(tan)清潔利用(yong)與發展清潔(jie)能源,但由于(yu)我國(guo)燃煤發電的(de)基數較大,火(huo)電廠(chang)仍將是(shi)大氣污染物的(de)主(zhu)要(yao)排放源之(zhi)一,而(er)降低排放強度的(de)主(zhu)要(yao)措施就是(shi)制定(ding)和實施更加嚴格的(de)排放標準。
同時(shi)濕(shi)式電(dian)除塵器(qi)作為燃煤電(dian)廠污染物控制的(de)精處理技(ji)(ji)術(shu)設備,其處理對象為含大量游離(li)水的(de)飽和濕(shi)煙氣,主要去除粉塵(含石膏)、SO3、霧滴(di)和有害氣體,并可有效控制PM2.5的(de)排放,本文介紹4種濕(shi)式電(dian)除塵器(qi)技(ji)(ji)術(shu),并從性能、可靠性及除塵效果等方面進行比較。
2、濕式電除塵器簡介濕式電除塵器(簡稱WESP),與干式電除塵器的除塵原理基本相同,先依靠高壓電暈放電使得粉塵荷電,荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集塵板(或集塵管),再采用沖洗方式,使粉塵隨著沖刷液的流動而。在目前的(de)濕除(chu)技(ji)(ji)術(shu)中,主要(yao)差(cha)別(bie)在于(yu)陽極(ji)板(ban)材質(zhi)的(de)選取及清(qing)(qing)(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)。根據(ju)陽極(ji)材質(zhi)的(de)不(bu)同,主要(yao)分為不(bu)銹鋼濕式(shi)電(dian)除(chu)塵(chen)器、導電(dian)玻璃鋼電(dian)極(ji)濕式(shi)電(dian)除(chu)塵(chen)器、柔性電(dian)極(ji)濕式(shi)電(dian)除(chu)塵(chen)器;根據(ju)清(qing)(qing)(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)(即水(shui)膜(mo)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)原理(li))不(bu)同,分為水(shui)膜(mo)自(zi)清(qing)(qing)(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)和(he)水(shui)膜(mo)沖洗清(qing)(qing)(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu),前者為間斷噴淋,靠(kao)煙氣中的(de)水(shui)汽在陽極(ji)表(biao)面自(zi)凝結實現(xian)在線清(qing)(qing)(qing)灰(hui),后者為通過噴淋水(shui)在陽極(ji)表(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)水(shui)膜(mo)清(qing)(qing)(qing)灰(hui)。
3、濕式(shi)電除(chu)塵(chen)器性能對(dui)比3.1、金屬(shu)電極濕式(shi)電除(chu)塵(chen)器20世紀90年代,為應對(dui)地(di)方環保法規提出的對(dui)煙塵(chen)排(pai)放控(kong)制的要求(qiu),日本三(san)菱公司研發并建(jian)成濕式(shi)電除(chu)塵(chen)器,用于燃(ran)煤電廠的煙塵(chen)治理(li)。
2006年,專門針對(dui)PM2.5提(ti)出(chu)(chu)控制(zhi)要求,在燃煤電(dian)(dian)(dian)廠安裝濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)除塵(chen)器(qi)。目前我國通過(guo)引進(jin)技術并(bing)優化(hua)設計(ji),已(yi)掌(zhang)握其核(he)心技術。(1)金(jin)屬(shu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)除塵(chen)器(qi)的技術特(te)點如(ru)下(xia):1)大多采(cai)用臥(wo)式(shi)布(bu)置,氣(qi)(qi)流(liu)沿水(shui)平方(fang)向進(jin)出(chu)(chu),煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)流(liu)速(su)較低(流(liu)速(su)在2.5m/s左(zuo)右(you)),能有(you)效控制(zhi)氣(qi)(qi)流(liu)帶出(chu)(chu)粉塵(chen),提(ti)高PM2.5細微顆粒(li)及(ji)氣(qi)(qi)溶膠(jiao)脫除效率。2)陰陽極(ji)均平行于(yu)氣(qi)(qi)流(liu)方(fang)向布(bu)置,金(jin)屬(shu)極(ji)板采(cai)用懸掛(gua)方(fang)式(shi),極(ji)板通過(guo)懸掛(gua)梁固定于(yu)殼體中(zhong),電(dian)(dian)(dian)暈電(dian)(dian)(dian)極(ji)采(cai)用框架式(shi)結構(gou),通過(guo)吊桿吊掛(gua)在殼體中(zhong)。這種安裝方(fang)式(shi)由(you)于(yu)陰陽極(ji)不易變形,極(ji)間距有(you)保證,故(gu)電(dian)(dian)(dian)場穩定性(xing)好,運(yun)行電(dian)(dian)(dian)壓高。3)耐高溫,脫硫系統出(chu)(chu)現(xian)故(gu)障時,可以在較高的煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)溫度(du)下(xia)運(yun)行。
(2)金屬電(dian)(dian)極濕(shi)式電(dian)(dian)除塵器(qi)存(cun)在的問題如(ru)下:
1)陽極(ji)板一般高度在8~10m左右,要(yao)(yao)形成均勻的(de)水(shui)膜對(dui)陽極(ji)板的(de)設(she)計、制造(zao)、安裝及(ji)維護(hu)有嚴(yan)(yan)格(ge)的(de)要(yao)(yao)求(qiu),更換時難度較(jiao)大(da)(da)。2)極(ji)板材質多采用316L,需要(yao)(yao)通過水(shui)膜保護(hu)以防腐(fu)蝕,一旦水(shui)膜保護(hu)出現失(shi)效(xiao),造(zao)成極(ji)板腐(fu)蝕嚴(yan)(yan)重,甚至喪(sang)失(shi)除塵效(xiao)率(lv)(lv)。3)清灰方式(shi)采用在線單(dan)線連續噴淋工藝,需要(yao)(yao)設(she)置(zhi)專門(men)的(de)水(shui)處理(li)系(xi)統,噴淋水(shui)經NaOH水(shui)溶液(ye)中和后(hou)循環使(shi)用,這種清灰方式(shi)對(dui)于(yu)水(shui)耗(hao)(hao)、電(dian)(dian)耗(hao)(hao)、堿的(de)消耗(hao)(hao)較(jiao)大(da)(da),對(dui)噴嘴性能要(yao)(yao)求(qiu)更高。根據各(ge)企業發布的(de)環境監測報(bao)告顯(xian)示,金(jin)屬電(dian)(dian)極(ji)濕式(shi)電(dian)(dian)除塵器粉塵去(qu)除率(lv)(lv)(粉塵+石(shi)膏):≥70%;SO3去(qu)除率(lv)(lv):≥70%;霧(wu)滴含量:低于(yu)20mg/m3。目(mu)前,浙江(jiang)嘉興三期2×1000MW機(ji)組(zu)、大(da)(da)唐黃島電(dian)(dian)廠670MW機(ji)組(zu)、神華(hua)(hua)國(guo)華(hua)(hua)舟(zhou)山電(dian)(dian)廠350MW機(ji)組(zu)等都采用了金(jin)屬極(ji)板濕式(shi)電(dian)(dian)除塵器。
3.2、導電玻璃鋼濕式電除塵器導電玻璃鋼濕式電除塵技術來源于化工行業的濕式電除霧器,在化工、煤氣凈化等領域已經有幾十年的應用歷史,技術成熟。導電玻璃鋼(FiberReinforcedPlastics,FRP)是一種以樹脂為基體,碳纖維、玻璃纖維等為增強材料,通過成型工藝制成的高導復合材料。使用導電玻璃鋼作為收塵極可以采用管式或蜂窩狀形式(立式布置),也可采用板式形式(臥式布置),目前,以蜂窩狀結構居多。
(1)導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)的(de)(de)技(ji)術特(te)點如(ru)下(xia):1)導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼具有(you)重(zhong)量輕、比強(qiang)度(du)(du)高、耐腐蝕等(deng)特(te)性(xing)。2)收(shou)塵(chen)(chen)(chen)極組(zu)(zu)件采用(yong)工廠(chang)成型(xing),實(shi)現整體(ti)模(mo)塊化(hua),有(you)利于保證安裝(zhuang)精度(du)(du)。3)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)運行(xing)時(shi),收(shou)集(ji)(ji)下(xia)來的(de)(de)液(ye)滴在(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)極表面形成液(ye)膜,由于玻璃(li)(li)(li)鋼具有(you)很強(qiang)的(de)(de)疏水性(xing),能(neng)(neng)有(you)效阻隔粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)和石(shi)膏(gao)(gao)對沉(chen)(chen)淀(dian)極壁的(de)(de)粘接(jie),靠重(zhong)力(li)自(zi)流(liu)至下(xia)部集(ji)(ji)液(ye)槽。4)為(wei)防(fang)止少量煙(yan)(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)的(de)(de)沉(chen)(chen)積,在(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)極管上部設置一(yi)層(ceng)間斷(duan)噴淋裝(zhuang)置,將濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)分為(wei)多個電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang),當需(xu)要進(jin)行(xing)間斷(duan)沖(chong)洗(xi)(xi)時(shi),控(kong)制(zhi)系(xi)統自(zi)動停掉其中一(yi)個電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)或(huo)將電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)降壓(ya)運行(xing),沖(chong)洗(xi)(xi)結束后(hou)開啟(qi)該電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)。由于耗(hao)水量較小,集(ji)(ji)液(ye)槽中的(de)(de)收(shou)集(ji)(ji)液(ye)可(ke)返回脫硫塔內循環(huan)使(shi)用(yong)。(2)導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)存在(zai)的(de)(de)問(wen)題如(ru)下(xia):1)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)流(liu)速在(zai)2.5m/s左右時(shi),PM2.5細微顆粒(li)及(ji)氣(qi)溶膠脫除(chu)(chu)率高,提高煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)流(liu)速后(hou),影響除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)性(xing)能(neng)(neng)。2)一(yi)般FRP不能(neng)(neng)在(zai)高溫下(xia)長期使(shi)用(yong),煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)溫度(du)(du)較高時(shi)對陽極板壽(shou)命(ming)有(you)影響,嚴重(zhong)時(shi)可(ke)能(neng)(neng)燒灼。FRP的(de)(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)在(zai)10~15年左右,與產品的(de)(de)質量及(ji)制(zhi)作產品所用(yong)的(de)(de)樹脂(zhi)等(deng)原材料性(xing)能(neng)(neng)有(you)關。3)如(ru)果出現部分導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼損壞,需(xu)要整個模(mo)塊更換,將大大增加維護(hu)費用(yong)和難度(du)(du)。根據各(ge)企業(ye)發布的(de)(de)環(huan)境(jing)監測(ce)報告顯示,導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)+石(shi)膏(gao)(gao)):≥70%;SO3去(qu)(qu)除(chu)(chu)率:≥70%;霧(wu)滴含量:低于25mg/m3。目前(qian),黃(huang)臺8號(hao)、9號(hao)2×300MW機(ji)組(zu)(zu)、上海石(shi)洞口300MW機(ji)組(zu)(zu)、蒙西300MW機(ji)組(zu)(zu)、白楊河兩臺300MW機(ji)組(zu)(zu)等(deng)都采用(yong)了導電(dian)(dian)(dian)(dian)玻璃(li)(li)(li)鋼濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)。
3.3、柔性電極濕式電除塵(chen)器20世紀90年代末(mo),俄亥俄州立大學(xue)提出了柔性電(dian)極濕式電(dian)除塵技術(shu)的概(gai)念,2003年Croll-Reynolds、FirstEnergy、SouthernEnvironmental公司和俄亥俄州(zhou)立大學(xue)共同研究(jiu)制作出臺實驗裝置。濕式除塵器存在的問題,集中體現在集塵極材料和表面水膜分布不均勻引發的系列問題上,基于上述原因,我國早由山(shan)東大學(xue)和國(guo)電環保院共同研發,開(kai)始(shi)了柔性(xing)絕(jue)緣(yuan)疏水纖維織(zhi)物用于(yu)濕(shi)式(shi)除塵器的研究(jiu)工作,并(bing)于(yu)2012年在(zai)益陽300MW燃煤機組中完成工業化應(ying)用。官網:goyd.cn通(tong)過相關資料(liao)顯示(shi),耐腐蝕性(xing)(xing)優良的(de)柔(rou)性(xing)(xing)絕緣(yuan)疏水纖維織物通(tong)過潤濕(shi)使其導電(dian)(dian),可以形成水膜,并靠重(zhong)力(li)自流向下與煙氣(qi)分離(li),柔(rou)性(xing)(xing)織物材料(liao)作為收塵(chen)極布置成方形孔(kong)道(立式布置),煙氣(qi)沿孔(kong)道流過。(1)柔(rou)性(xing)(xing)濕(shi)式電(dian)(dian)除塵(chen)器(qi)的(de)技術特(te)點如(ru)下:1)柔(rou)性(xing)(xing)陽有(you)(you)(you)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)輕、防腐(fu)性(xing)(xing)能好的(de)(de)(de)(de)(de)特點。2)柔(rou)性(xing)(xing)絕緣疏水纖(xian)維本(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)結構特性(xing)(xing),有(you)(you)(you)利于表面形成均勻水膜,利用從煙(yan)氣(qi)中收集的(de)(de)(de)(de)(de)酸液(ye)帶出(chu)(chu)灰,實現自清灰,沖(chong)洗水量(liang)(liang)(liang)小(xiao)。3)陽極部件可組(zu)裝(zhuang)拆卸,有(you)(you)(you)利于后期的(de)(de)(de)(de)(de)維護和更(geng)換。(2)柔(rou)性(xing)(xing)濕式電(dian)除(chu)塵(chen)器存在的(de)(de)(de)(de)(de)問題如下(xia):1)柔(rou)性(xing)(xing)陽極不耐(nai)高溫(wen),煙(yan)氣(qi)溫(wen)度較(jiao)高時,對陽極壽(shou)命有(you)(you)(you)影響,嚴重(zhong)時可能燒蝕,使用壽(shou)命6年左右。2)柔(rou)性(xing)(xing)纖(xian)維織物的(de)(de)(de)(de)(de)伸(shen)縮率較(jiao)大(da),陽極布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)張緊程度和浸(jin)水后發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)伸(shen)縮都會影響實際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)極間距,進而影響到電(dian)場的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)、電(dian)壓的(de)(de)(de)(de)(de)正常(chang)運行。3)煙(yan)氣(qi)流速較(jiao)高,產(chan)生(sheng)氣(qi)流帶出(chu)(chu),PM2.5細微顆粒及氣(qi)溶膠脫除(chu)率低。性(xing)(xing)能結果表明:粉塵(chen)去(qu)除(chu)率(含石膏):≥70%;SO3去(qu)除(chu)率:≥70%;霧(wu)滴含量(liang)(liang)(liang):低于20mg/m3。目前,國電(dian)益陽發電(dian)有(you)(you)(you)限(xian)公(gong)司300MW機組(zu),國電(dian)滎陽煤電(dian)一(yi)體化有(you)(you)(you)限(xian)公(gong)司一(yi)期600MW機組(zu)采用了柔(rou)性(xing)(xing)電(dian)極濕式靜電(dian)除(chu)塵(chen)技術(shu)。
3.4、徑(jing)(jing)流(liu)(liu)濕式電(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)徑(jing)(jing)流(liu)(liu)濕式電(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)是北(bei)京華能達(da)公司自(zi)主研發的(de)(de)(de)(de)具(ju)有(you)自(zi)主知識產(chan)權(quan)的(de)(de)(de)(de)除(chu)(chu)塵(chen)技術。與(yu)上(shang)(shang)述濕式靜電(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)結(jie)構(gou)不(bu)同,該結(jie)構(gou)布置(zhi)(zhi)(zhi)是將收塵(chen)陽極(ji)板(ban)(ban)垂直于氣流(liu)(liu)方向,使電(dian)(dian)(dian)場(chang)力(li)(li)(li)與(yu)引風(feng)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)方向在同一水平線上(shang)(shang),粉塵(chen)顆(ke)粒在引風(feng)力(li)(li)(li)與(yu)電(dian)(dian)(dian)場(chang)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)共同作用下,在新型陽極(ji)板(ban)(ban)上(shang)(shang)完成(cheng)捕(bu)集。裝置(zhi)(zhi)(zhi)主要由(you)殼(ke)體、分布板(ban)(ban)、陽極(ji)裝置(zhi)(zhi)(zhi)、陰極(ji)裝置(zhi)(zhi)(zhi)、噴(pen)淋系統、熱風(feng)系統和供電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)源等(deng)組成(cheng)。(1)徑(jing)(jing)流(liu)(liu)濕式電(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)技術特(te)(te)點如下:1)與(yu)煙氣接觸部位全(quan)部采用2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)材質(zhi),具(ju)有(you)強(qiang)度高、耐高溫、耐腐蝕(shi)(尤其對氯離子和硫化物的(de)(de)(de)(de)應力(li)(li)(li)腐蝕(shi))等(deng)特(te)(te)性,使用壽命(ming)能夠達(da)到30年。2)新型陽極(ji)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)通孔率(lv)達(da)到98%以上(shang)(shang),其幾乎全(quan)通透的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)大大降(jiang)低(di)了徑(jing)(jing)流(liu)(liu)式濕式除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)運行(xing)阻力(li)(li)(li),并且和普通的(de)(de)(de)(de)陽極(ji)板(ban)(ban)相(xiang)比,相(xiang)同體積下新型陽極(ji)板(ban)(ban)具(ju)有(you)的(de)集(ji)塵面積,相當于普通陽極(ji)板(ban)的(de)20倍。3)陽極(ji)系統采用(yong)旋轉電(dian)極(ji)設計,在旋轉電(dian)極(ji)下部(bu)設立獨立的(de)清洗室(shi),由(you)高壓噴(pen)嘴在旋轉電(dian)極(ji)內(nei)部(bu)向(xiang)外沖(chong)洗網板(ban),清洗網板(ban)后的(de)污(wu)水(shui)通過排水(shui)泵和排污(wu)管道送入(ru)(ru)脫硫塔補水(shui)。在工程運(yun)行中,利(li)用(yong)壓差監(jian)測,實現在線(xian)噴(pen)淋,無水(shui)循環系統,故耗水(shui)、耗電(dian)量小。(2)徑流(liu)濕式電(dian)除塵器(qi)存在的(de)問題如下:1)由(you)于接觸煙氣的(de)部(bu)件(jian)全(quan)部(bu)采用(yong)2205雙相不銹鋼,前期成(cheng)本投入(ru)(ru)較高。