摘 要：為滿足最新國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，通遼熱電有限責(zé)任公司安裝了濕式電除塵器，本文從通遼熱電有限責(zé)任公司4臺(tái)130t/h鍋爐濕式電除塵器的應(yīng)用出發(fā)，介紹了濕式電除塵器的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及環(huán)境效益。濕式電除塵器投運(yùn)以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)良好，穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)果表明濕式電除塵器在控制PM2.5顆粒物上有很大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，我國(guó)北方火電機(jī)組進(jìn)行濕法脫硫改造，絕大多數(shù)都存在石膏雨現(xiàn)象，會(huì)對(duì)附近居民生活產(chǎn)生較大的影響，嚴(yán)重的地方已造成市民上訪事件。濕式電除塵技術(shù)在有效控制粉塵排放的同時(shí)，可有效緩解石膏雨問題，保證機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
1 引言
燃煤電廠是我國(guó)大氣污染的主要來(lái)源之一，也是國(guó)家環(huán)境治理的重點(diǎn)。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求旺盛，燃煤電廠的裝機(jī)容量也快速增長(zhǎng)，由此帶來(lái)的是更為嚴(yán)重的環(huán)境污染，我國(guó)2011年發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，要求自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐粉塵排放濃度≤30mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)≤20mg/Nm3。同時(shí)，長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)正醞釀更為嚴(yán)格的粉塵排放指標(biāo)。
隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，有效控制我國(guó)燃煤機(jī)組粉塵排放濃度，尤其是對(duì)PM2.5的控制，已成為國(guó)內(nèi)電力企業(yè)及環(huán)保企業(yè)的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)有常規(guī)除塵技術(shù)(靜電除塵、電袋、布袋等)均布置在脫硫系統(tǒng)前，其易受煤質(zhì)、機(jī)組運(yùn)行狀況的影響，且長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行亦受到質(zhì)疑。同時(shí)考慮到我國(guó)濕法脫硫系統(tǒng)除霧能力有限，粉塵最終(煙囪入口)排放濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定≤20～30mg/Nm3難以持續(xù)。
開發(fā)新型除塵技術(shù)，已成為我國(guó)電力企業(yè)及環(huán)保企業(yè)的研究熱點(diǎn)。結(jié)合國(guó)外電力、化工領(lǐng)域多年治理經(jīng)驗(yàn)，濕式電除塵技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)超潔凈排放的主要除塵控制技術(shù)。通遼熱電6-9號(hào)機(jī)組配套建設(shè)濕式電除塵器項(xiàng)目是由中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程公司總包建設(shè)的首個(gè)首個(gè)投運(yùn)的板式濕式除塵器項(xiàng)目，也是中電投集團(tuán)公司科技示范項(xiàng)目之一。
2 工程概述
通遼熱電有限責(zé)任公司是蒙東能源下屬的熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，公司現(xiàn)有6臺(tái)機(jī)、5臺(tái)鍋爐運(yùn)行，總裝機(jī)容量84MW，總產(chǎn)氣量595t/h，承擔(dān)著通遼市85%的城市供熱任務(wù)。
通遼熱電公司上世紀(jì)90年代安裝4臺(tái)靜電除塵器，目前設(shè)備陳舊老化，已接近使用年限。從2014年7月1日開始，國(guó)家執(zhí)行新的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，由于大氣污染物排放濃度不能滿足環(huán)保要求，因此對(duì)4臺(tái)130t鍋爐進(jìn)行濕式電除塵器工程改造。該項(xiàng)目采用濕式電除塵工藝，煙氣經(jīng)過脫硝、脫硫工藝后，再經(jīng)過濕式電除塵器除塵，通過150m煙囪排放。兩個(gè)濕式電除塵器塔分別布置脫硫系統(tǒng)尾部的煙道上。
2.1 改造目標(biāo)
1)設(shè)計(jì)效率：≥71.5%(除塵器入口濃度為70mg/Nm3時(shí));
2)除塵器出口煙塵(含石膏)排放濃度保證值：≤20mg/Nm3(a=1.4);3)本體阻力：≤200Pa;
4)除塵器在煙溫80℃情況下，能夠連續(xù)運(yùn)行;
5)霧滴排放濃度保證值：≤25mg/Nm3。
2.2 方案及其比較
根據(jù)現(xiàn)有除塵器的煙氣參數(shù)、現(xiàn)有的煙塵排放濃度、場(chǎng)地情況及環(huán)保指標(biāo)的要求，單獨(dú)采用高頻電源，不可能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。末電場(chǎng)采用轉(zhuǎn)動(dòng)電極的方案，根據(jù)國(guó)內(nèi)其它電廠運(yùn)行情況，在現(xiàn)有煙塵排放達(dá)到200mg/Nm3以上的情況下，移動(dòng)電極是不適用的。因此，改造工藝方案將分別對(duì)電除塵器改為電袋除塵器方案(方案二);將電除塵器內(nèi)部件拆除，改造成布袋除塵器方案(方案三);并與脫硫吸收塔后加裝濕式電除塵器方案(方案一)進(jìn)行論證和比選。
通過對(duì)三種改造方案的技術(shù)分析表明，電袋除塵器和布袋除塵器方案雖然除塵器出口煙塵排放濃度能達(dá)到<30mg/m3，因脫硫后煙氣中攜帶的石膏，脫硫后最終煙塵排放濃度將大于30mg/m3。為了保證最終煙塵排放濃度<30mg/m3，除塵器出口煙塵排放濃度需≤20mg/m3或更低。此外，濾袋材料需要耐高溫、耐高硫。濕式電除塵不受煤種影響，可實(shí)現(xiàn)脫硫后最終煙塵排放濃度<20mg/m3，甚至可低于5mg/m3，且對(duì)微細(xì)粉塵PM2.5、霧滴、SO3、重金屬有一定去除效果，有效減少“石膏雨”。因此，在通遼熱電有限責(zé)任公司4臺(tái)130t/h鍋爐采用濕式電除塵的技術(shù)性較優(yōu)，能有效保證除塵效果，同時(shí)可脫除微細(xì)粉塵PM2.5等多種污染物。
3 濕式電除塵器的原理
濕式電除塵器和與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場(chǎng)力的作用下向兩極移動(dòng)的過程中，碰撞到煙氣中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場(chǎng)力作用下與氣流分離向極板或極線運(yùn)動(dòng)，荷電粉塵到達(dá)極板或極線時(shí)由靜電力吸附在極板或極線上，從而使煙氣凈化。但對(duì)集塵板上捕集到的粉塵的清除方式WESP與DESP有較大區(qū)別，干式電除塵器一般采用機(jī)械振打或聲波清灰等方式清除電極上的積灰，而濕式電除塵器則采用沖刷液沖洗電極，水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成連續(xù)的液膜，將板上捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式電除塵技術(shù)原理見圖3-1。
因此，WESP 運(yùn)行的三個(gè)階段與干式 ESP 相同：荷電、收集和清灰。只是濕式靜電除塵脫除的對(duì)象有粉塵和霧滴，但是由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別，其工作原理也有所差異。從原理上來(lái)講，首先由于水滴的存在對(duì)電極放電產(chǎn)生了影響，要形成發(fā)射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢(shì)壘成為發(fā)射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢(shì)壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后，將原來(lái)的“金屬—空氣”界面分割成“金屬—水”界面和“水—空氣”界面，后兩種界面的勢(shì)壘比前一種界面的勢(shì)壘低很多。這樣，金屬表面帶水后，將原來(lái)的高勢(shì)壘分解為兩種低勢(shì)壘，大大削弱表面勢(shì)壘對(duì)自由電子的阻礙作用，使電子易于發(fā)射。另外，水中的多種雜質(zhì)離子在電場(chǎng)作用下，也易越過表面勢(shì)壘而成為發(fā)射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發(fā)生電暈放電。其次由于水滴的存在，水的電阻相對(duì)較小，水滴與粉塵結(jié)合后，使得高比電阻的粉塵比電阻下降，因此濕式靜電除塵的工作狀態(tài)會(huì)更加穩(wěn)定;另外由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，所以不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。
4 影響濕式靜電除塵器除塵效率的主要因素
靜電電壓值、水量、粉塵濃度三因素對(duì)濕式靜電除塵效率的效應(yīng)都為正，即除塵效率隨著電壓的升高、水量的增大、粉塵濃度的加大而上升。其中電壓對(duì)除塵效率的影響最為顯著，其次是水量，粉塵濃度的影響最小。靜電和水霧相結(jié)合可顯著地提高了除塵效率。
5 通遼熱電濕式除塵器的技術(shù)特點(diǎn)
通遼熱電4臺(tái)130t/h鍋爐濕式電除塵器改造項(xiàng)目是遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程公司總包并首個(gè)投運(yùn)的板式濕式除塵器項(xiàng)目，也是中電投集團(tuán)公司科技示范項(xiàng)目之一。采用引進(jìn)流場(chǎng)模擬軟件進(jìn)行從吸收塔出口到濕式電除塵器再到煙囪的全流場(chǎng)氣流模擬計(jì)算;陽(yáng)極板采用導(dǎo)電玻璃鋼、陰極線采用魚骨線加輔助電極、噴淋采用連續(xù)與間斷相結(jié)合等特點(diǎn)。板式濕式除塵器與其他濕式除塵器相比，具有以下鮮明的特點(diǎn)。
5.1 科學(xué)噴淋，用水量省
濕式電除塵器采用獨(dú)特的噴淋系統(tǒng)，配置科學(xué)，參數(shù)合理，水膜分布均勻，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效清灰，用水省。
5.2 高效分離，廢水循環(huán)利用
濕式電除塵器采用自主研發(fā)的廢水處理循環(huán)利用系統(tǒng)，可以將廢水中和除酸，并通過高效分離去除懸浮物，使其滿足噴淋水質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。系統(tǒng)只需排出少量廢水，這部分水作為濕法脫硫工藝補(bǔ)水進(jìn)行再利用，系統(tǒng)再補(bǔ)充等量新水即可維持平衡，相當(dāng)于零水耗。
5.3 機(jī)電配合，提效節(jié)能
濕式電除塵器采用高頻電源高壓供電系統(tǒng)，滿足帶水工作的特殊性，能有效配合噴淋系統(tǒng)，運(yùn)行平穩(wěn)，輸入功率高，除塵效率高。同時(shí)可避免過度閃絡(luò)，也沒有間斷供電、頻繁起停所造成的能耗和除塵效率下降，確保濕式電除塵器高效節(jié)能。
5.4 特殊設(shè)計(jì)，抗腐蝕性好
濕式電除塵器針對(duì)各部件的特點(diǎn)，合理選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)材料。殼體采用普通碳鋼，內(nèi)襯鱗片防腐。集塵極采用導(dǎo)電玻璃鋼材料，放電極采用316L材料，表面具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，同時(shí)將易產(chǎn)生腐蝕的聯(lián)接點(diǎn)減至最小，確保長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。噴淋水經(jīng)NaOH溶液中和后循環(huán)使用，確保內(nèi)部件的噴淋水部分始終保持中性，抑制酸腐蝕的發(fā)生，從而延長(zhǎng)濕式電除塵器的使用壽命。
5.5 結(jié)構(gòu)緊湊，占地少
板式型濕式電除塵器結(jié)構(gòu)緊湊，可在有限的場(chǎng)地內(nèi)，布置足夠多的收塵面積，確保濕式電除塵器高效率的同時(shí)，減少占地需求。能適應(yīng)場(chǎng)地狹窄的電廠布置使用。
6 運(yùn)行情況
2015年1月9日12：00時(shí)，由中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程公司總包建設(shè)的通遼熱電6-9號(hào)機(jī)組配套建設(shè)濕式電除塵器項(xiàng)目順利通過168小時(shí)試運(yùn)行。期間各系統(tǒng)運(yùn)行正常，8-9號(hào)爐濕式電除塵器出口煙塵含量約5mg/m3，6-7號(hào)爐濕式電除塵器出口煙塵含量10mg/m3，至脫硫循環(huán)使用的廢水排放量為4t/h，30%NaOH溶液使用量為9.8kg/h，完全符合性能指標(biāo)要求。
7 結(jié)論
通遼熱電有限責(zé)任公司4臺(tái)130t/h鍋爐電除塵器改造后可以保證煙塵排放濃度≤20mg/m3且穩(wěn)定可靠，保證了煙塵達(dá)標(biāo)排放;每年可減少粉塵排放量260t。節(jié)省煙塵排污費(fèi)的同時(shí)還可以獲得除塵電價(jià)補(bǔ)償。濕式電除塵器除塵效率提高，控制微細(xì)粉塵PM2.5排放量，污染物排放濃度降低，提高空氣質(zhì)量，減少對(duì)人體危害;同時(shí)也是對(duì)國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策的積極響應(yīng)。
評(píng)論