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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(xin)(xin)世(shi)紀,隨著我(wo)國經(jing)濟的高速發展,火(huo)電裝(zhuang)機容(rong)量仍在不斷(duan)增長。按中電聯《電力(li)行業節能環(huan)保信息》推算,2015年(nian),我(wo)國新(xin)(xin)增火(huo)電裝(zhuang)機容(rong)量約0.51億kW。根據電力(li)規劃(hua)設計總院預測,到2020年(nian),火電裝(zhuang)機容(rong)量將達到12.2億kW,新增裝(zhuang)機容(rong)量約為3億kW。火電廠的(de)快速發展導致了大氣環境(jing)的(de)污染并引發了公共環境(jing)及健康(kang)危(wei)機,
雖然(ran)采取一(yi)系列政策,大(da)力推動煤炭清(qing)潔(jie)利用(yong)與發展清潔(jie)能(neng)源(yuan),但由(you)于我國燃煤發電(dian)的(de)基(ji)數(shu)較大(da),火電(dian)廠仍將是(shi)大(da)氣污染物(wu)的(de)主要排放源(yuan)之一(yi),而降低排放強(qiang)度的(de)主要措施(shi)就是(shi)制定和實施(shi)更加嚴格的(de)排放標準。
同時濕式(shi)電除塵(chen)(chen)器作(zuo)為燃煤電廠(chang)污染物(wu)控制(zhi)的精(jing)處理技(ji)術設備(bei),其處理對(dui)象為含大量游(you)離水的飽和濕煙氣,主要去除粉(fen)塵(chen)(chen)(含石(shi)膏)、SO3、霧滴和有害氣體,并可有效控制(zhi)PM2.5的排放,本文介紹4種濕式(shi)電除塵(chen)(chen)器技(ji)術,并從(cong)性(xing)能、可靠性(xing)及除塵(chen)(chen)效果等方(fang)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(zai)目前(qian)的濕除(chu)(chu)技(ji)(ji)術(shu)中,主(zhu)(zhu)要(yao)差別在(zai)于陽極板材質的選取及清(qing)灰技(ji)(ji)術(shu)。根(gen)據陽極材質的不(bu)同(tong),主(zhu)(zhu)要(yao)分為不(bu)銹鋼(gang)濕式電除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)、導電玻(bo)璃鋼(gang)電極濕式電除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)、柔性電極濕式電除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi);根(gen)據清(qing)灰技(ji)(ji)術(shu)(即水(shui)(shui)膜(mo)的形成原理)不(bu)同(tong),分為水(shui)(shui)膜(mo)自(zi)清(qing)灰技(ji)(ji)術(shu)和(he)水(shui)(shui)膜(mo)沖洗清(qing)灰技(ji)(ji)術(shu),前(qian)者為間斷噴淋(lin)(lin),靠煙氣中的水(shui)(shui)汽在(zai)陽極表面自(zi)凝結實現在(zai)線清(qing)灰,后者為通過噴淋(lin)(lin)水(shui)(shui)在(zai)陽極表面形成水(shui)(shui)膜(mo)清(qing)灰。
3、濕(shi)(shi)式電(dian)(dian)除塵器性能(neng)對比(bi)3.1、金屬電(dian)(dian)極濕(shi)(shi)式電(dian)(dian)除塵器20世(shi)紀90年(nian)代,為(wei)應對地方環保法(fa)規提出的(de)對煙塵排放控制的(de)要求,日本三菱公(gong)司研發(fa)并建成濕(shi)(shi)式電(dian)(dian)除塵器,用于燃煤電(dian)(dian)廠的(de)煙塵治(zhi)理。
2006年,專門針(zhen)對PM2.5提出控制(zhi)要求,在(zai)(zai)燃(ran)煤電(dian)(dian)(dian)(dian)廠安裝濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵器(qi)。目前我國通過引進技(ji)術并(bing)優化(hua)設(she)計,已掌(zhang)握其(qi)核心技(ji)術。(1)金(jin)屬電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)濕式電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵器(qi)的技(ji)術特(te)點(dian)如下(xia):1)大多采(cai)(cai)用(yong)臥(wo)式布置,氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)沿水平方向(xiang)進出,煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)速較低(di)(流(liu)速在(zai)(zai)2.5m/s左右(you)),能(neng)有效控制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)帶出粉塵,提高(gao)PM2.5細微顆粒及氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶膠脫除(chu)(chu)效率。2)陰陽(yang)極(ji)(ji)均平行于(yu)(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)方向(xiang)布置,金(jin)屬極(ji)(ji)板采(cai)(cai)用(yong)懸(xuan)掛方式,極(ji)(ji)板通過懸(xuan)掛梁固定于(yu)(yu)殼(ke)體中(zhong),電(dian)(dian)(dian)(dian)暈電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)采(cai)(cai)用(yong)框架(jia)式結(jie)構(gou),通過吊(diao)桿吊(diao)掛在(zai)(zai)殼(ke)體中(zhong)。這種安裝方式由(you)于(yu)(yu)陰陽(yang)極(ji)(ji)不易變形,極(ji)(ji)間距(ju)有保證,故電(dian)(dian)(dian)(dian)場穩定性好,運行電(dian)(dian)(dian)(dian)壓高(gao)。3)耐(nai)高(gao)溫,脫硫系統出現故障時(shi),可以在(zai)(zai)較高(gao)的煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫度下(xia)運行。
(2)金屬電極(ji)濕式電除塵器存在的問題如下:
1)陽(yang)極(ji)(ji)板一般(ban)高度在8~10m左右,要(yao)形成(cheng)均勻的水膜(mo)對陽(yang)極(ji)(ji)板的設計(ji)、制造(zao)、安(an)裝及維護(hu)有嚴格的要(yao)求,更換時難度較大。2)極(ji)(ji)板材質多采(cai)用(yong)316L,需要(yao)通(tong)過水膜(mo)保(bao)護(hu)以(yi)防腐蝕(shi),一旦(dan)水膜(mo)保(bao)護(hu)出現失效,造(zao)成(cheng)極(ji)(ji)板腐蝕(shi)嚴重(zhong),甚至喪失除塵(chen)(chen)(chen)效率(lv)。3)清灰方(fang)式(shi)采(cai)用(yong)在線(xian)單線(xian)連續噴(pen)淋工藝,需要(yao)設置(zhi)專(zhuan)門的水處理(li)系(xi)統,噴(pen)淋水經NaOH水溶液中(zhong)和后(hou)循(xun)環使用(yong),這種清灰方(fang)式(shi)對于水耗(hao)、電(dian)(dian)耗(hao)、堿的消耗(hao)較大,對噴(pen)嘴性能要(yao)求更高。根據(ju)各企業發布的環境監(jian)測報告顯示,金(jin)屬電(dian)(dian)極(ji)(ji)濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)器粉塵(chen)(chen)(chen)去(qu)除率(lv)(粉塵(chen)(chen)(chen)+石膏(gao)):≥70%;SO3去(qu)除率(lv):≥70%;霧滴(di)含量:低于20mg/m3。目前,浙江嘉興三期2×1000MW機組(zu)、大唐黃島電(dian)(dian)廠(chang)670MW機組(zu)、神華(hua)國(guo)華(hua)舟(zhou)山電(dian)(dian)廠(chang)350MW機組(zu)等都采(cai)用(yong)了金(jin)屬極(ji)(ji)板濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)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(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)濕(shi)(shi)(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器的(de)技術特(te)點如(ru)下(xia)(xia):1)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)具有(you)重量(liang)輕、比強度高、耐腐(fu)蝕(shi)等特(te)性(xing)。2)收(shou)塵(chen)(chen)(chen)極(ji)組(zu)(zu)件采用工(gong)廠成(cheng)型,實現整(zheng)(zheng)體模塊(kuai)化,有(you)利(li)于保證安裝精度。3)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器運行(xing)時(shi),收(shou)集(ji)下(xia)(xia)來的(de)液(ye)(ye)滴在(zai)沉(chen)淀(dian)極(ji)表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)液(ye)(ye)膜,由于玻(bo)璃(li)鋼(gang)具有(you)很(hen)強的(de)疏水(shui)性(xing),能(neng)(neng)(neng)(neng)有(you)效阻隔(ge)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)和石(shi)(shi)膏(gao)對(dui)沉(chen)淀(dian)極(ji)壁的(de)粘(zhan)接(jie),靠重力自流至下(xia)(xia)部集(ji)液(ye)(ye)槽。4)為(wei)防止少量(liang)煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)的(de)沉(chen)積,在(zai)沉(chen)淀(dian)極(ji)管上部設置(zhi)一層間斷噴(pen)淋(lin)裝置(zhi),將(jiang)濕(shi)(shi)(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器分為(wei)多個電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang),當需要進行(xing)間斷沖(chong)洗(xi)時(shi),控制系統自動停掉其中一個電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)或將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)降壓(ya)運行(xing),沖(chong)洗(xi)結束后(hou)開(kai)啟該電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)。由于耗水(shui)量(liang)較(jiao)小,集(ji)液(ye)(ye)槽中的(de)收(shou)集(ji)液(ye)(ye)可(ke)返(fan)回(hui)脫硫塔內循(xun)環(huan)使(shi)用。(2)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)濕(shi)(shi)(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題如(ru)下(xia)(xia):1)煙(yan)氣(qi)(qi)流速在(zai)2.5m/s左右(you)時(shi),PM2.5細微顆粒及(ji)(ji)氣(qi)(qi)溶膠脫除(chu)(chu)率(lv)(lv)(lv)高,提(ti)高煙(yan)氣(qi)(qi)流速后(hou),影響除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。2)一般(ban)FRP不能(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)高溫下(xia)(xia)長期使(shi)用,煙(yan)氣(qi)(qi)溫度較(jiao)高時(shi)對(dui)陽(yang)極(ji)板壽命有(you)影響,嚴重時(shi)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)燒灼。FRP的(de)使(shi)用壽命在(zai)10~15年左右(you),與產品的(de)質量(liang)及(ji)(ji)制作產品所用的(de)樹脂等原(yuan)材料性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)有(you)關(guan)。3)如(ru)果出現部分導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)損壞,需要整(zheng)(zheng)個模塊(kuai)更換(huan),將(jiang)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)維護費用和難度。根據(ju)各企業發布的(de)環(huan)境監測報告顯示,導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)濕(shi)(shi)(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)去除(chu)(chu)率(lv)(lv)(lv)(粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)+石(shi)(shi)膏(gao)):≥70%;SO3去除(chu)(chu)率(lv)(lv)(lv):≥70%;霧滴含量(liang):低于25mg/m3。目前,黃臺8號、9號2×300MW機(ji)組(zu)(zu)、上海石(shi)(shi)洞(dong)口(kou)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)等都(dou)采用了導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)濕(shi)(shi)(shi)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)器。
3.3、柔性電(dian)極濕式電(dian)除塵器20世紀(ji)90年(nian)代末(mo),俄(e)亥俄(e)州立大學提出了柔性電極濕式電除塵技術的概念,2003年Croll-Reynolds、FirstEnergy、SouthernEnvironmental公司和俄(e)亥俄(e)州立大(da)學共同研究制作出臺實驗裝置。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,我國早由山東大學(xue)和國電環保院共同研發,開始了柔性絕緣疏水纖維織物用于濕式除塵器的研究工作(zuo),并于2012年在(zai)益(yi)陽300MW燃煤機(ji)組中完成工業化應用。官網:goyd.cn通過相(xiang)關資(zi)料顯示,耐腐蝕性(xing)優良的(de)(de)柔性(xing)絕緣(yuan)疏水(shui)纖維織(zhi)物通過潤濕使其(qi)導電,可(ke)以形成水(shui)膜,并靠重力自流向(xiang)下與(yu)煙氣(qi)分(fen)離(li),柔性(xing)織(zhi)物材料作為(wei)收(shou)塵極(ji)布置成方形孔(kong)道(dao)(立式布置),煙氣(qi)沿孔(kong)道(dao)流過。(1)柔性(xing)濕式電除(chu)塵器的(de)(de)技術特點如下:1)柔性(xing)陽有(you)(you)重量輕(qing)、防(fang)腐性(xing)(xing)能(neng)好的(de)(de)(de)特點。2)柔性(xing)(xing)絕(jue)緣疏水(shui)(shui)纖維本身的(de)(de)(de)結構特性(xing)(xing),有(you)(you)利于(yu)表面形(xing)成(cheng)均勻水(shui)(shui)膜,利用(yong)從煙氣中(zhong)收(shou)集的(de)(de)(de)酸液帶出灰,實現自清灰,沖洗水(shui)(shui)量小。3)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)部件(jian)可組裝(zhuang)拆卸,有(you)(you)利于(yu)后期(qi)的(de)(de)(de)維護和更換。(2)柔性(xing)(xing)濕式電(dian)除(chu)(chu)塵器存在的(de)(de)(de)問題如下:1)柔性(xing)(xing)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)不耐高(gao)溫,煙氣溫度(du)(du)較(jiao)高(gao)時,對陽(yang)(yang)(yang)極(ji)壽(shou)命(ming)有(you)(you)影(ying)響,嚴重時可能(neng)燒蝕,使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)6年左右(you)。2)柔性(xing)(xing)纖維織物的(de)(de)(de)伸縮率較(jiao)大(da),陽(yang)(yang)(yang)極(ji)布(bu)的(de)(de)(de)張緊(jin)程(cheng)度(du)(du)和浸(jin)水(shui)(shui)后發生的(de)(de)(de)伸縮都會影(ying)響實際的(de)(de)(de)極(ji)間距,進而(er)影(ying)響到電(dian)場(chang)的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)、電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)正常運行。3)煙氣流速較(jiao)高(gao),產生氣流帶出,PM2.5細微顆粒及氣溶膠脫除(chu)(chu)率低(di)。性(xing)(xing)能(neng)結果表明:粉塵去除(chu)(chu)率(含(han)石膏):≥70%;SO3去除(chu)(chu)率:≥70%;霧滴含(han)量:低(di)于(yu)20mg/m3。目前,國電(dian)益陽(yang)(yang)(yang)發電(dian)有(you)(you)限(xian)公司300MW機組,國電(dian)滎陽(yang)(yang)(yang)煤電(dian)一(yi)體(ti)化有(you)(you)限(xian)公司一(yi)期(qi)600MW機組采用(yong)了柔性(xing)(xing)電(dian)極(ji)濕式靜電(dian)除(chu)(chu)塵技術。
3.4、徑(jing)流濕(shi)式電(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)徑(jing)流濕(shi)式電(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)是北京華能達(da)公司(si)自主(zhu)研發的具(ju)有自主(zhu)知識產權的除(chu)塵(chen)(chen)(chen)技術(shu)。與(yu)上(shang)述濕(shi)式靜電(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)結(jie)構不同(tong)(tong)(tong),該結(jie)構布置(zhi)(zhi)(zhi)是將收塵(chen)(chen)(chen)陽(yang)極(ji)板(ban)(ban)垂直于氣流方(fang)向,使(shi)電(dian)(dian)場力(li)與(yu)引風力(li)的方(fang)向在同(tong)(tong)(tong)一水(shui)平線上(shang),粉塵(chen)(chen)(chen)顆粒(li)在引風力(li)與(yu)電(dian)(dian)場力(li)的共(gong)同(tong)(tong)(tong)作用下(xia),在新(xin)型陽(yang)極(ji)板(ban)(ban)上(shang)完成捕(bu)集。裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)主(zhu)要由殼體(ti)、分布板(ban)(ban)、陽(yang)極(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、陰極(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、噴(pen)淋系(xi)統(tong)、熱風系(xi)統(tong)和供電(dian)(dian)電(dian)(dian)源等組成。(1)徑(jing)流濕(shi)式電(dian)(dian)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)的技術(shu)特點如下(xia):1)與(yu)煙氣接觸部位全(quan)部采用2205雙相不銹(xiu)鋼材(cai)質,具(ju)有強度高、耐高溫、耐腐(fu)蝕(shi)(尤其對氯離子和硫化(hua)物的應力(li)腐(fu)蝕(shi))等特性,使(shi)用壽命能夠達(da)到(dao)30年。2)新(xin)型陽(yang)極(ji)板(ban)(ban)的通(tong)孔(kong)率達(da)到(dao)98%以上(shang),其幾乎全(quan)通(tong)透的結(jie)構大(da)大(da)降低了(le)徑(jing)流式濕(shi)式除(chu)塵(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)的運行阻(zu)力(li),并且(qie)和普通(tong)的陽(yang)極(ji)板(ban)(ban)相比,相同(tong)(tong)(tong)體(ti)積下(xia)新(xin)型陽(yang)極(ji)板(ban)(ban)具(ju)有的(de)集塵(chen)面積,相當于普通陽極(ji)板的(de)20倍。3)陽極(ji)系統采(cai)用(yong)旋(xuan)轉電(dian)(dian)極(ji)設計,在旋(xuan)轉電(dian)(dian)極(ji)下(xia)部(bu)設立獨(du)立的(de)清洗室,由高壓噴嘴在旋(xuan)轉電(dian)(dian)極(ji)內(nei)部(bu)向外(wai)沖洗網(wang)(wang)板,清洗網(wang)(wang)板后的(de)污水(shui)通過(guo)排(pai)水(shui)泵和排(pai)污管道送入(ru)脫硫塔補水(shui)。在工程運(yun)行中,利用(yong)壓差(cha)監測(ce),實(shi)現在線噴淋,無水(shui)循環系統,故耗水(shui)、耗電(dian)(dian)量小。(2)徑流濕式電(dian)(dian)除塵(chen)器存在的(de)問題如下(xia):1)由于接觸煙(yan)氣(qi)的(de)部(bu)件(jian)全部(bu)采(cai)用(yong)2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang),前期成本投入(ru)較(jiao)高。