一、除尘改造工艺路线选择

　　目前国内电厂采用的除尘技术主要为布袋除尘技术(或电袋除尘技术)、电除尘技术，湿式电除尘技术(技术特点对比见表1.1)。根据国际、国内工程运行情况，由于受煤种、灰比电阻、灰成分变化等因素影响以及湿法脱硫系统携带的石膏浆液会增加粉尘排放浓度，因此经湿法脱硫装置后，电袋除尘技术、电除尘技术都难以保证脱硫后烟囱出口最终烟尘排放浓度长期≤5mg/Nm³。

　　表1.1 各种除尘技术技术特点对比表

　　序号湿式电除尘器布袋除尘器(或电袋除尘器)电除尘器

　　1除尘效率、排放浓度

　　1.1脱硫后最终烟尘排放浓度可<5mg/m3;对微细粉尘PM2.5、SO3、重金属有一定去除效果，有助于减少“石膏雨”。由于吸收塔出口烟气携带石膏浆液会增加粉尘排放浓度，无法保证最终烟尘排放浓度<5mg/m3; 煤种、灰比电阻、灰成分变化影响除尘效率;由于吸收塔出口烟气携带石膏浆液会增加粉尘排放浓度，无法保证最终烟尘排放浓度<5mg/m3;

　　2适应性

　　2.1不受煤种影响不受煤种影响受煤种变化影响较大，高二氧化硅和三氧化二铝、低氧化钠粉尘不易收集去除

　　2.2喷嘴、阳极板、阴极线、壳体等关键部件需采用耐腐蚀材料滤袋材料需要耐高温、耐高硫

　　2.3可有效去除PM10和PM2.5对PM10和PM2.5有一定收集效率对PM10和PM2.5收集效率低

　　3可靠性

　　3.1近30年电厂应用历史，技术成熟可靠应用时间长，技术成熟可靠应用时间长，技术成熟可靠

　　3.2喷嘴每5年左右更换一次。极板、极线按整体寿命设计，不需更换滤袋每4～5年更换一次电除尘部分的振打清灰装置易出故障，极板、极线15年更换一次

　　3.3设备内部喷水，阴、阳极需要定期冲洗。滤袋需压缩空气定期清灰定期振打清灰

　　4日常维护及检修工作量

　　4.1循环水系统，水泵检修维护;部分湿式电除尘需要定期加NaOH调节水质容易糊袋，电磁阀故障率高，袋笼容易破损振打装置易磨损、脱落

　　二、湿式电除尘器简介

　　2.1湿式电除尘器工作原理

　　湿式电除尘器是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质，是治理大气粉尘污染的理想设备。

　　湿式电除尘器通常简称WESP，与干式电除尘器的除尘基本原理相同，要经历荷电、收集和清灰三个阶段。湿式电除尘器与干式电除尘器的参数比较见表2.1。

　　表2.1 湿式电除尘器与干式电除尘器比较表

　　项目单位电袋除尘器干式电除尘湿式电除尘

　　粉尘收集机理粉尘收集机理 库仑力+过滤电晕放电库仑力电晕放电库仑力

　　电极上粉尘清除方法 机械振打+压缩空气吹扫机械振打水清洗

　　粉尘处理 干输灰或水冲灰干输灰或水冲灰水清灰

　　应用条件烟气低于饱和温度 不适用不适用适用

　　烟气高于饱和温度 适用适用不适用

　　粉尘比电阻Ω·cm不受限制104～1011不受限制

　　其它方面集尘面积 较大大小(占干式1/2～1/3)

　　转动部件 有有无

　　水处理设备 不需要不需要需要

　　除去污染物PM2.5粉尘 作用有限作用小适用

　　SO3微液滴/硫酸氢铵气溶胶 部分适用不适用适用

　　石膏雨 不适用不适用适用

　　汞及其化合物 适用部分适用适用

　　湿式电除尘器的集尘极和放电极之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，两极间的气体发生充分电离，使得湿式电除尘器空间充满带正、负电荷的离子。随脱硫后的湿烟气进入湿式电除尘器的粉尘粒子，与这些离子相碰撞而荷电，带电粉尘粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，到达集尘极而被捕集。并随清洗水被冲刷到灰斗中，随水排出。原理如图2.1所示。

　　图2.1湿式电除尘示意图

　　湿式电除尘器设置在湿法脱硫装置后，用于收集微细颗粒物PM2.5、酸雾等，烟尘排放浓度可以达到≤10mg/m3;解决湿法脱硫系统存在的石膏雨问题，还可用于控制汞等重金属污染物。湿式电除尘器在美国、日本和欧洲已成功应用于湿法脱硫之后的PM2.5的去除，目前在国内也有少量的应用。

　　影响除尘效率的主要因素有电场参数、运行控制方式、喷水水量、粉尘浓度、电场风速选取、电场极配型式等。

　　2.2 结构型式和布置方式

　　湿式电除尘器在结构上有两种基本型式：管式和板式，结构示意图见图2.2。管式又分为圆管、方形管和六边形蜂窝管，见图2.3。管式湿式电作尘器放电极均布于各极板之间，用于处理垂直流动的烟气。板式静电除尘器的集尘极呈平板状，极板间均匀布置电晕线，板式湿式静电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。

　　板式 圆管 方形管 六边形

　　图2.2 板式和管式湿式电除尘示意图

　　圆管 方形管 六边形

　　图2.3管式湿式电除尘断面图

　　湿式电除尘器布置型式主要包括垂直独立布置、垂直组合布置(图2.4)和水平独立布置(图2.5)三种型式。目前，这三种布置方式的湿式电除尘器在美国、欧洲和日本的火力发电厂均有应用，其中垂直独立布置的大型湿式电除尘器在化工和冶金行业应用较多，一般为模块化的设计，便于安装和解列维修。垂直组合布置方式是将湿式电除尘器布置在湿式石灰石-石膏法脱硫塔上方，此布置方式占地面积小。

　　图2.4垂直独立和垂直组合湿式电除尘器

　　图2.5水平独立布置湿式电除尘器

　　三、湿式电除尘器对其他污染物的去除

　　国外研究表明，湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属汞以及PM10，尤其是PM2.5的微细粉尘有一定脱除效果，能够有效解决脱硫后石膏雨问题。

　　3.1对SO3的去除

　　湿式电除尘器对SO3的去除原理见图3.1。国外研究表明，SO3在高于露点温度以上时，在205℃(400F)以下时，还是以H2SO4的微液滴形式存在。其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米颗粒范畴。这也是干式电除尘器和FGD对SO3的去除率较低的主要原因。在湿式电除尘器中，因放电极被水浸润后，电子容易激发，使电场中存在大量带电雾滴，大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率，而带电粒子在电场中运动的速度是布朗运动的数十倍，这样就大幅度提高了亚微米粒子向收尘极板运行的速度，提高了收集效率。因此湿式电除尘器能够在一定程度上去除亚微米粒子。

　　3.2对石膏粉尘和重金属汞的去除

　　脱硫系统出口的石膏是以CaSO4·2H2O的液滴形式存在，经过除雾器后，其粒径基本在20μm以下。湿式电除尘器布置在湿法脱硫后，脱硫后饱和烟气中携带的水滴，在通过高压电场时大部分可被捕获并随水冲洗带走，这样可降低烟气中携带水量及石膏液滴，从而减小石膏雨形成几率。

　　图3.1 湿式电除尘器对SO3去除原理图

　　目前国外研究和运行经验表明，一级湿式电除尘器的除尘效率在70%左右，两级除尘效率在90%以上。也就是说如果吸收塔出口石膏液滴浓度在75mg/m³时，通过一级湿式电除尘器后，除尘器出口雾滴排放浓度可能在22mg/m³左右(据统计石膏浆液占20%左右，石膏粉尘浓度4mg/m³)，如果是两级湿式电除尘器，烟尘排放则会更低。

　　2001年美国第一能源公司所属的BMP电厂安装了湿式电除尘器，处理2号机组FGD系统出口部分烟气，研究了汞的脱除效率，具体实验数据见表3.1。

　　表3.1 国外湿式电除尘器对汞去除效率研究

　　项目颗粒汞

　　9月1日氧化汞

　　9月1日元素汞

　　9月1日颗粒汞

　　7月3日氧化汞

　　7月3日元素汞

　　7月3日

　　烟气流量/m3226 536226 536226 536226 536226 536226 536

　　测试单位URS公司URS公司URS公司俄亥俄大学俄亥俄大学俄亥俄大学

　　进口浓度/μgm-30.0110.6896.2450.0301.4006.200

　　进口浓度/μgm-30.0040.1583.4740.0100.3004.000

　　去除效率/%647744677936

　　四、湿式电除尘器国内外应用现状

　　4.1国外湿式电除尘器应用情况

　　湿式电除尘器在冶金工业和其他行业中，作为一种控制烟气中硫酸酸雾、颗粒排放的有效手段而广泛应用。湿式电除尘器最早在1907年开始应用于国外硫酸和冶金工业生产中，在1986年后国外燃煤电厂也开始采用湿式电除尘器，去除烟气中微细粉尘和酸雾等污染物，取得了良好的效果。过去的二十多年中，国外有几十套湿式电除尘器应用于美国、欧洲及日本的电厂。目前专业设计制造湿式电除尘器的生产厂商世界上还不多，在美国有美国巴布科克&威尔科克斯公司;日本有三菱重工、日立公司;瑞士阿尔斯通公司、加拿大lundberg、Turbosonic公司;德国西门子公司等。

　　4.2国内湿式电除尘器应用情况

　　目前，我国湿式电除尘技术广泛应用于冶金和化工行业，最大处理烟气量21×104 m³/h左右，烟气温度在50℃～60℃左右，入口烟尘浓度2～5g/m³，出口烟尘浓度<5mg/m³。在电力行业，目前远达环保、龙净环保和西安热工院建立了工业试验装置，已投运的项目有湖南益阳电厂300MW机组、山东华电淄博热电厂300MW机组、浙能嘉华发电有限公司300MW机组等。

　　五、结束语

　　通过对电除尘器、布袋除尘器(或电袋除尘器)、湿式电除尘器技术分析表明，由于受煤种、灰比电阻、灰成分变化等因素影响以及湿法脱硫系统携带的石膏浆液会增加粉尘排放浓度，因此经湿法脱硫装置后，电袋除尘技术、电除尘技术都难以保证脱硫后烟囱出口最终烟尘排放浓度长期≤5mg/Nm³。湿式电除尘不受煤种影响，可实现脱硫后最终烟尘排放浓度≤5mg/m³，且对微细粉尘PM2.5、雾滴、SO3、重金属有一定去除效果，有效减少“石膏雨”。因此，在采用湿式电除尘的技术性能有效保证除尘效果，同时可脱除微细粉尘PM2.5等多种污染物完全满足2014年7月1日开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011中允烟尘浓度≤30mg/m³(重点地区≤20mg/m³)的要求及京津冀地区未来更严格的环保排放要求。