火电厂超低排放中除尘除雾技术现状及展望刘文榉

火电厂超低排放中除尘除雾技术现状及展望刘文榉

刘文榉

浙江天地环保科技有限公司浙江311121

摘要：综述了火电厂超低排放以来吸收塔内除尘除雾技术的发展状况，介绍了湿式电除尘行业总体技术进展及开发应用情况，针对行业发展中存在的问题提出了建议，提出了研发金属板式立式湿电的现实意义及可行性，并对除尘行业的技术发展进行了展望。

关键词：除尘除雾技术；湿电；行业进展

引言

针对煤电研发的超低排放技术，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆，它是指火电厂燃煤锅炉在发电运行、末端治理等过程中，采用“多种污染物高效协同脱除集成系统技术”，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过10mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。自国家发改委、环保部、国家能源局三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》以来，东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度已基本达到燃气轮机组排放限值（粉尘排放浓度≤5mg/Nm3），中西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。在燃煤锅炉烟气超低排放环保设施中，湿式电除尘器是除尘工艺流程中的核心设备，也是决定最终除尘效率的关键一环。

1行业现状及存在问题

目前，在超低排放主流技术中，除尘工序主要由干式电除尘、脱硫吸收塔和湿式电除尘协同完成，除雾工序主要依靠塔内屋脊+管式除雾器实现。湿式电除尘器（按布置形式分为卧式湿电和立式湿电）是除尘工序的核心，可有效捕集PM2.5和SO3，能够较好地解决石膏雨、蓝烟、二次粒子等问题，治霾效果得到业内专家的普遍认可，在国内外应用广泛。作为超低排放技术中控制烟尘排放浓度的核心，湿式静电除尘技术具有效率高、烟气处理量大、压力损失小、无二次扬尘等优点，但同时也存在设备运行成本高、停机改造工期长、布置场地受限等不足，其中卧式湿电尤为明显。

立式湿电通常安装于吸收塔上部筒体与出口烟道之间，在常规的立式湿电技术中，普遍存在以下特点：1.烟气流速较低（≤3m/s）、2.支撑体系独立、3.阳极模块采用非金属材质。为了确保较低的烟气流速，安装立式湿电通常需要对吸收塔进行扩塔并为其设置单独的钢架支撑结构。立式湿电中的阳极模块通常采用导电玻璃钢、导电PP等非金属材质，其自身强度较不锈钢低，且空升时放电过程释放的电弧有引燃阳极模块甚至关联设备的隐患，存在一定的设备运行风险。近两年来，国内发生了多起立式湿电（采用非金属阳极模块）着火事件，导致吸收塔和烟囱内衬防腐均被烧掉。

由于采用立式湿电的超低排放项目数量颇多，阳极材质的选择也千差万别，且未经过较长时间的运行检验，运行人员对于立式湿电的工作原理和运行注意事项缺乏了解，导致多起湿电空升时引燃阳极模块的事故。

2国内外研究情况

2.1国外研究概况

欧美现有的火电厂大气污染物排放标准不同于我国，在除尘方面，主要采用静电除尘器、湿式电除尘器、袋式除尘器等来进行烟尘的末端治理。欧美及日本等发达国家在部分大型燃煤机组中采用SCR+低（低）温电除尘+FGD+湿式电除尘的烟气处理技术。针对不同粒径的雾滴，除雾技术主要分为百叶型、折流板型、丝网型及纤维床型除雾器。

2.2国内研究进展

除常规立式湿电外，国内市场陆续出现了管束式除尘除雾、三层屋脊式除雾器、冷凝除尘除雾等除尘和除雾一体化技术，但据已投运机组的数据统计看，三种技术在燃煤机组的负荷适应性、安全运行的稳定性等方面仍有拓展空间，且无法实现对Hg、SO3的高效协同脱除。管束式除尘除雾技术主要依靠离心力，低负荷时，由于旋流片惯性分离力不足导致除尘除雾效果下降；而管束中的旋流叶片，也存在结垢后不易清洗的隐患；在低于35%机组负荷工况下，该技术的除尘和除雾性能稳定性不佳。脱硫塔内采用三层屋脊除雾器后的雾滴排放浓度一般低于20mg/Nm3，但其除尘能力受制于脱硫吸收塔的协同除尘能力。某公司推出了脱硫塔内“蜂窝式电极除雾除尘装置”的一体化除尘技术（见图3），下部设置导流叶片，上部采用立式湿电，阳极模块采用了非金属材质。

图3蜂窝式电极除雾除尘装置示意图[1]

1、电极管；2、导流叶片；3、冲洗水管；4、喷嘴；5、中空管；6、电源；7、阴极线；8、阻液圈

某公司利用脱硫净烟气中饱和湿烟气的特点，烟气中的水汽主动寻找飞灰和微小雾滴形成凝结核，从而将对细微粉尘和微小雾滴的分离转化为对大雾滴的分离。通过塔内设置“冷凝层（非金属材质）”实现冷凝相变，降低细微粉尘与烟气的粘滞力，“冷凝层”外表面将产生均匀稳定的水膜，使得撞击其上的凝结核被湮灭。在下部高效除雾器和上部超精细分离器的协同配合下，达到除尘和除雾效果。

3行业发展展望

未来烟气治理的趋势必将是在脱硫塔内部完成多种污染物的集约式协同治理。基于越来越严峻的环保形势和当前除尘除雾一体化技术所存在的问题，电力企业面对巨大的运行成本压力、设备安全运行压力，迫切需要布置紧凑、低成本、运行可靠的一体化除尘除雾设备。

在现有烟气污染治理技术的基础上，有必要深入优化脱硫吸收塔内烟气除尘除雾一体化治理技术，因此提出一种脱硫塔内除尘除雾一体化湿电设计理念：即阳极可采用金属材质的蜂窝式或板式，充分利用金属阳极耐受高压电弧的特点，减小异极距以进一步增大单位空间内的集尘面积，提高电场烟气流速至3.5~5m/s。在脱硫塔内部将除尘和除雾整合到一起，在一个操作单元中同时完成PM2.5、石膏雨、Hg、SO3为代表的可凝结颗粒物等脱除方面的功能，且无需扩塔增加独立的支撑钢架，全金属材质的阳极板也杜绝了设备的着火隐患。

随着社会经济的发展，研究开发高效、节能、安全、环保一体化的除尘除雾多功能技术前景广阔，此法能够缩短建设时间、降低运行成本和后期维护成本、消除设备的安全运行隐患，具有很大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]余希之，康明.一种蜂窝式电极除雾除尘装置：中国，201511017285.0[P].2015.12.29.

[2]陈招妹等.湿式电除尘器性能的实验研究及工程应用[J].电站系统工程，2016，32（1）：51-52.

作者简介：

刘文榉（1982—），男，山东章丘人，工程师，常州大学，化工过程机械专业，主要从事烟气脱硫、脱硝及除尘技术研究。