濕式靜電除塵技術(shù)的工藝設(shè)備選型分析

目前國內(nèi)濕式除塵設(shè)備的主要類型，依據(jù)當(dāng)前國內(nèi)濕式除塵設(shè)備的投入運行實際情況，分析了影響濕式除塵設(shè)備高效穩(wěn)定運行的幾個關(guān)鍵參數(shù)，并對不同的工藝路線和設(shè)備選型方法提出了若干建議。

一、導(dǎo)言

對于燃煤煙氣排放的細(xì)顆粒物，三部委要求中、東、西部地區(qū)新建和東部現(xiàn)役燃煤電廠煙塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C組排放限值，鼓勵加裝濕式靜電除塵裝置(WESP)等成熟適用的環(huán)保改造技術(shù)。在美國、日本、德國等世界發(fā)達(dá)，自1991~1992年開始，濕式靜電技術(shù)用于脫硫尾部煙氣處理方面開始有工業(yè)應(yīng)用案例。在我國，自2014年下半年開始，國內(nèi)陸續(xù)建成一批濕式靜電除塵改造工程，公布的煙塵排放濃度也越來越低，從10mg/Nm3，到5mg/Nm3，到3mg/Nm3，甚至于1mg/Nm3，結(jié)合高效脫硫、脫硝技術(shù)，“超凈排放”“近零排放”的概念逐漸成為環(huán)保熱詞。WESP作為高效除塵的精處理設(shè)備在處理復(fù)雜濕煙氣PM2.5組分方面具有明顯的優(yōu)勢，得到行業(yè)人士的普遍認(rèn)可，本文僅就WESP目前在國內(nèi)的應(yīng)用情況進(jìn)行討論和分析。

二、WESP技術(shù)分類

WESP除在處理復(fù)雜濕煙氣PM2.5組分具備明顯優(yōu)勢之外，其對高比電阻粉塵、酸霧、汞、重金屬、二惡英等氣溶膠顆粒也具有優(yōu)異的協(xié)同脫除效果，嚴(yán)格來講，“深度凈化、聯(lián)合脫除”才是該技術(shù)應(yīng)用于燃煤煙氣污染物末端脫除的準(zhǔn)確表述，而不是常規(guī)理解的僅僅實現(xiàn)的除塵功能。隨著濕式靜電除塵設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，業(yè)主單位在選擇濕式除塵設(shè)備時，通常按照陽極材質(zhì)不同來分類，即：

1、柔性陽極濕式除塵設(shè)備

該技術(shù)采用柔性有機纖維作為做陽極，利用纖維結(jié)構(gòu)的毛細(xì)現(xiàn)象，使其在運行過程中自然形成“全表面”均勻水膜，不會出現(xiàn)剛性極板常見的“溝流”及“枝杈”現(xiàn)象，降低了陽極發(fā)生結(jié)垢的可能性。柔性有機纖維材料耐腐蝕性能優(yōu)越，運行過程中不需要額外使用堿液進(jìn)行保護(hù)性沖洗，無二次廢水產(chǎn)生。柔性陽極能夠在極板自然形成并保持一層均勻水膜，起到“自沖刷”的水力沖灰效果，無需大量沖洗水。該技術(shù)由山東神華山大能源環(huán)境有限公司自主研發(fā)，專門針對燃煤濕煙氣的特點，具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)，是國內(nèi)電力行業(yè)早大型化應(yīng)用(300MW機組以上)的濕式除塵設(shè)備技術(shù)，可根據(jù)需要采用立式或臥式布置方式，運行費用是國內(nèi)外同類技術(shù)的40%~50%。

2、剛性極板濕式除塵設(shè)備

(1)不銹鋼陽極濕式除塵設(shè)備：該技術(shù)采用316L不銹鋼作為陽極材料，其技術(shù)來源為日本三菱、日立公司，國內(nèi)也有部分環(huán)保企業(yè)通過消化吸收以上技術(shù)推出了自己的不銹鋼陽極WESP技術(shù)，該技術(shù)均采用臥式方式布置。由于316L不銹鋼在脫硫后高腐蝕環(huán)境煙氣中長期運行存在顯著的腐蝕結(jié)垢風(fēng)險，采用金屬極板的濕式靜電除塵器都設(shè)計有堿液(NaOH溶液)保護(hù)系統(tǒng)，雖然一定程度上延長了陽極板的使用壽命，但是卻由此產(chǎn)生了大量堿性廢水，須另行處理，也對電廠的廢水處理系統(tǒng)帶來了一定的壓力。

(2)玻璃鋼陽極WESP

該技術(shù)采用導(dǎo)電玻璃鋼作為陽極，具備良好的耐腐蝕性能，運行中不需要堿液保護(hù)沖洗。玻璃鋼陽極濕式靜電曾在國內(nèi)化工行業(yè)(除酸霧)廣泛應(yīng)用，與燃煤煙氣不同，化工行業(yè)使用的濕式靜電除塵器煙氣處理流速一般在1m/s左右(一般處理燃煤煙氣為2~3m/s)，且尾氣成分相對從簡單，基本為SO3酸霧，H2S等(燃煤煙氣中含有塵、鹽類等多組分雜質(zhì))，因此該技術(shù)在燃煤煙氣處理中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步驗證。

三、WESP技術(shù)工藝及設(shè)備選型分析

清灰方式合理，陽極表面能夠持續(xù)保持清潔是濕式除塵設(shè)備長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。因此選擇不同的技術(shù)工藝，重點應(yīng)對陽極清灰方式和效果以及由清灰方式衍生的問題予以考慮。WESP設(shè)備若按清灰水膜形成類型劃分，主要有：自清灰型(依靠靜電收集液體形成均勻水膜，完成電極沖洗，以濕煙氣環(huán)境為前提，代表性技術(shù)柔性陽極);噴霧沖刷型(霧化噴嘴產(chǎn)生氣水混合物，在電極表面形成均勻水膜，代表性技術(shù)剛性陽極)。陽極材料的異同，其形成水膜的機理差異加大。對于柔性陽極而言，其陽極材料選用耐酸堿腐蝕性優(yōu)良的有機纖維，材料編制結(jié)構(gòu)特性引入毛細(xì)作用，利于在超低水耗量(甚至緊靠捕集脫硫攜帶的液滴量)即可在表面形成均勻水膜，正常運行耗水量基本為零;剛性陽極需要重點提升極板表面加工偏差和降低表面張力，水膜形成過程要利于液膜鋪展，否則會在極板表面形成“溝流”、“枝杈”現(xiàn)象，有造成極板結(jié)垢的嚴(yán)重風(fēng)險，或者需要使用外加水源頻繁對陽極進(jìn)行沖洗，這會使得運行水耗、電耗和運行成本偏大，嚴(yán)重者會影響脫硫系統(tǒng)水平衡。因此需盡量降低沖洗水耗量，從而減少設(shè)備出口液滴濃度超標(biāo)風(fēng)險增加，降低煙羽脫尾視覺污染。

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