湿式电除尘器对燃煤电厂烟尘的深度处理

桑英娜

（清华同方（鞍山）环保设备股份有限公司，辽宁 鞍山 114018）

“十八大”报告首次把“美丽中国”作为生态文明建设的宏伟目标。2014年的政府工作报告也进一步提出：下决心解决好关系群众切身利益的大气、水、土壤等突出环境污染问题。与此同时，细颗粒物（PM2.5）监控指标再次写入政府工作报告。

加大大气污染治理力度，应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5。实施控制细颗粒物及前体污染物排放的重点领域应包括工业、农业、日常生活、施工工地等。其中工业污染源又以燃煤电厂为细颗粒物主要来源之一，据研究资料显示，燃煤电厂直接排放的PM2.5约占全国PM2.5排放量的10%，加之由燃煤产生的二次颗粒物，燃煤电厂排放的PM2.5占全国PM2.5排放量的比例还会更高。因此，如何控制燃煤电厂PM2.5排放，成为国内各环保科技单位、设计院所近年来研究的重中之重。

1 湿式电除尘器

作为一种先进的烟气治理技术，湿式电除尘技术早在欧洲、美国、日本等国家和地区得到广泛应用，且效果良好。

湿式电除尘器在结构上有两种基本型式：管式和板式。管式电除尘器的集尘极为多根并列的圆形或多边形金属管，放电极均布于极板之间，管状湿式电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。板式电除尘器的集尘极呈平板状，可获得良好的水膜形成的特性，极板间均布电晕线，板式湿式电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。

国内的湿式电除尘技术，最早应用在钢厂的煤气净化除尘系统。我国煤气回收最早于1966年试验成功，20世纪70年代开始按未燃法回收设计，80年代各厂煤气回收开始进行。煤气回收中的湿式除尘器有立式及卧式两种（见图1、图2），立式除尘器以管式或蜂窝式为主；卧式除尘器与常规电除尘基本相同，除尘效率高达90%以上，运行效果良好。

图1 立式湿式电除尘器

图2 卧式湿式电除尘器

2 湿式电除尘器的结构特点

湿式电除尘器是用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成一层水膜，将沉集在极板上的粉尘冲走的电除尘器。湿式清灰可以避免已捕集的粉尘再次飞扬，除尘效率高、运行也较可靠。但由于存在极板易腐蚀以及污泥和污水的处理问题，因此仅在气体含尘浓度较低、要求除尘效率较高时才采用。

湿式电除尘器和与干式电除尘器的收尘原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板。但在对集尘板上捕集到的粉尘清除方式湿式电除尘器与干式电除尘器有较大区别。干式电除尘器一般采用机械振打或声波清灰等方式清除电极上的积灰，而湿式电除尘器则采用冲刷液冲洗电极，在极板上形成连续的液膜，使粉尘随着冲刷液的流动而清除。由于湿式电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，不会产生二次扬尘。

湿式电除尘器具有除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可在烟气露点温度以下工作、结构紧凑可与其它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。湿式电除尘器的工作原理与干式电除尘器类似，在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝并，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜使极板清灰，保持极板洁净。同时由于烟气温度降低及含湿量增高，粉尘比电阻大幅度下降，因此湿式电除尘器的工作状态非常稳定。

根据国外相关文献，湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10，尤其是PM2.5有良好的脱除效果，同时还具有联合脱除多种污染物的功能。因此，湿式电除尘器还可以用于控制电厂SO3酸雾。

目前，国内部分科研单位研发的部分新产品已在燃煤电厂取得成功应用，也有环保企业引进国外的湿式电除尘技术，现处于施工阶段。随着湿式电除尘技术在我国的推广应用，其必将成为燃煤电厂满足超低排放、治理PM2.5的有效技术。

3 湿式电除尘器在燃煤电厂的应用

目前，国内燃煤电厂锅炉尾部现有的烟气治理流程一般是由脱硝、除尘、脱硫组成（见图3），烟气经湿法脱硫后直接进入烟囱。其中脱硝工序脱除NOx、除尘器脱除烟尘、湿法脱硫脱除SOx。

图3 烟气治理一般处理流程

然而，脱硝设备工作时，在催化剂的作用下，伴有SO2转化为SO3的副反应，使烟气中的SO3含量大为增加。作为脱硝还原剂注入烟气中的NH3，在实际运行中会发生部分逃逸。而湿法脱硫，通过脱硫浆液的洗涤作用可脱除烟气中的部分烟尘；由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出，也会形成PM2.5。脱硫塔对SO3的去除率很低，进入烟囱的湿烟气处于酸露点以下，其冷凝液会对烟囱造成腐蚀。因为现有的湿法脱硫系统去除PM2.5细颗粒物的能力很弱，对汞和SO3气溶胶等的脱除率也有限，从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”“石膏雨”等现象，或是出现有长长烟尾的“蓝烟”现象。

国务院在《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的批复意见中明确指出：到2015年，重点区域工业烟粉尘排放量下降10%；可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）年均浓度分别下降10%、5%。其中，京津冀、长三角、珠三角等13个重点区域将PM2.5细颗粒物纳入考核指标，细颗粒物年均浓度下降6%；上述区域复合型大气污染要得到有效控制，酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少。

在目前的烟气治理岛工艺流程中，湿法脱硫之后没有对脱硫工艺产生的细颗粒物进行控制，还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及其他重金属等多种污染物直接从烟囱排出，处于一种自由开放状态。因此，在湿法脱硫装置之后，需要再有一道把关设备，湿式电除尘器就成为终极处理的最佳选择（见图4）。

图4 烟气治理深度处理流程

4 结论

湿式电除尘器能够解决湿法脱硫带来的“石膏雨”、“蓝烟”问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。其性能稳定可靠、效率高，可有效收集细颗粒物（PM2.5、SO3酸雾、气溶胶）、重金属（Hg、As、Se、Pb、Cr）、有机污染物（多环芳烃、二英）等，烟尘排放可在10mg/m3甚至5mg/m3以下，实现超低排放，彻底解决烟囱排放不达标的问题。

国家对于环境保护日益重视，2012年以来，湿式静电除尘器在脱硫湿烟气深度净化中开始有了广泛应用的趋势，一些企业合作、研发和引进的湿式静电除尘器有了较大的市场前景，对环境的保护和企业的长远发展，具有很大的社会价值。

湿式电除尘技术在燃煤电厂的成功应用，使燃煤电厂实现了综合治理超低排放。随着国家对环境污染控制的要求日趋严格, 作为能满足低粉尘排放需要的湿式电除尘器将会得到更广泛的应用。

[1]田牛译.湿式电除尘器在电站燃煤锅炉上的应用[C].第五届国际电除尘学术会议论文集，1993.

[2]Kumar, K. S., “Analysis of wet ESP performance at Xcel Energy’s Sherburne County Generating Station,” 7th International Conference on Electrostatic Precipitation, Birmingham, Alabama, August 2001.

[3]Staehle, R.C., Triscori, R.J., Kumar, K.S., Ross, G., Cothron, R., “Wet Electrostatic Precipitators for High Efficiency Control of Fine Particulates and Sulfuric Acid Mist”, Institute of Clean Air Companies Forum ’03, Nashville, Tennessee, October 2003.

[4]刘鹤忠，陶秋根.湿式电除尘器在工程中的应用[J].电力勘测设计，2012（3）.