湿式电除尘(雾)器在燃煤电厂300 MW机组上的应用

聂孝峰，张超，刘源，李强，李东阳

(西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)

湿式电除尘(雾)器在燃煤电厂300 MW机组上的应用

聂孝峰，张超，刘源，李强，李东阳

(西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)

湿式电除尘(雾)器能够有效捕集湿法脱硫后烟气中的细颗粒物PM2.5、水雾、重金属汞、SO3酸雾等多种污染物，该技术在国外燃煤电厂中应用较早。西安热工研究院自主研发的非金属耐腐蚀收尘极湿式电除尘(雾)器，2013年完成了燃煤电厂300MW机组示范工程应用，经过一年多稳定运行和试验测试证明，烟尘排放浓度小于10mg/m3，为国内燃煤电厂污染物控制技术选择提供参考借鉴。

湿式电除尘(雾)器;细颗粒物PM2.5;烟尘排放;工程应用

0 引言

2013年末，我国发电装机总容量达到12.47亿kW，火电装机为8.6亿kW，约占总装机容量的69%［1］。燃煤电站是我国大气环境污染中烟尘和细颗粒物的主要来源之一。近年来在我国北方及中东部地区频发的雾霾天气，多是由细颗粒污染物增加所引起，对人们的生产生活和身心健康造成了严重影响。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)［2］，要求自2014年7月1日起，现役燃煤机组烟尘排放浓度≤30mg/m3，重点地区≤20mg/m3。国务院发布的新修订版《环境空气质量标准》也增加了细颗粒物监测指标，将PM2.5纳入常规空气质量评价标准。

新排放标准及环境空气质量标准的实施，对燃煤电厂除尘器技术提出了更高要求。按目前电厂除尘器的现状，即使通过除尘器的综合提效改造使除尘器出口满足排放要求，脱硫系统所产生的石膏浆液携带也有可能会导致烟囱入口的烟尘排放超标。我国大部分电厂已安装SCR烟气脱硝装置，烟气中的SO2会在催化剂的作用下生成SO3，以气溶胶的形式随烟气排入大气。脱硫除雾器一般只能除去40μm以上大液滴水雾，但对烟气中的微细水雾、细颗粒物、重金属和气溶胶粒子的去除效果较弱。

湿式电除尘(雾)器作为脱硫系统下游的烟气处理装置，对细颗粒物PM2.5、水雾、重金属颗粒、汞、SO3酸雾等污染物有较好的捕集作用［3］，在欧美、日本的燃煤电厂中有30年以上的成功应用经验［4－5］，技术成熟，效果良好。近几年国内相继开展了湿式电除尘(雾)器的研究开发工作。西安热工研究院自主研发的湿式电除尘(雾)器技术已经在300MW燃煤机组上实现了工程应用。

1 工程概述

华能黄台电厂8号炉为300MW机组，锅炉烟气除尘系统配套两台双室五电场电除尘器，采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，烟气经GGH升温后排入烟囱。电除尘器出口烟尘排放浓度约140mg/m3，脱硫出口烟尘排放浓度平均值为75mg/m3左右。黄台电厂地处济南市，属重点地区，烟尘排放要求≤20mg/m3。仅对脱硫前电除尘器改造无法彻底解决脱硫系统的石膏浆液携带问题，因此在湿法脱硫后净烟气烟道与GGH入口之间设置湿式电除尘(雾)器，实现烟尘排放终端控制。

1.1 湿式电除尘(雾)器设计方案

根据场地条件，在脱硫塔出口与净烟气GGH入口之间的烟道位置，利用原GGH钢支架，对GGH钢架进行整体校核与结构改造，高位布置湿式电除尘(雾)器。华能黄台电厂8号机组湿式电除尘(雾)器设计参数如表1所示。

表1 湿式电除尘(雾)器设计参数

1.2 湿式电除尘(雾)器关键技术

(1)收尘极为非金属耐腐蚀树脂基导电材料，该材料重量轻、强度高，具有良好的导电性和极强的耐腐蚀性。解决了湿式电除尘器采用不锈钢金属收尘极时，需在运行中连续喷入大量碱性水来提高极板使用寿命的问题，不需配套复杂的水处理系统。

(2)放电极采用整体悬挂结构，放电线采用柔性多刺合金钢型式，极线的电场放电和收尘效果好，耐酸腐蚀性强;阴极线下部配重锤，保证极线垂直度;下部设置整体固定装置，防止放电极线在运行中摆动，造成运行电压电流波动。

(3)阴极绝缘子采用热风吹扫，实现绝缘瓷瓶与饱和湿烟气有效隔离，防止绝缘瓷瓶受潮爬电，提高电场运行稳定性。

(4)收尘极和放电极采用定期冲洗方式，清洗周期根据烟尘特性决定。清洗喷嘴采用非金属耐腐蚀高强度实心涡旋喷嘴，清洗液滴与烟气流场均匀分布，既能保证电场区整体清洗效果，又能避免电场火花放电，能够实现不断电在线清洗。

2 运行效果与性能测试

2.1 运行状况

华能黄台电厂8号机组湿式电除尘(雾)器于2013年12月正式投入运行，系统运行安全可靠，操作简便，维护工作量小;各电场电流电压运行曲线平稳，运行电耗小、运行阻力低;冲洗用水和收集水补充到脱硫系统中，节省脱硫系统耗水量。

(1)电场运行稳定。设备投运以来四个电场分区运行参数稳定，二次电压范围为45～58kV，二次电流范围为490～780mA，运行过程中无火花闪络，保证除尘效果稳定。通过各电场一、二次电压、电流运行曲线对比可以看出，电流电压运行曲线较平稳，并没有随不同锅炉负荷和烟气工况而波动。通过统计测试湿式电除尘(雾)器系统设备运行电耗范围为200～260kW，平均运行电耗在230kW左右。

(2)运行阻力低。试验测试满负荷工况下运行阻力为320Pa左右，低负荷工况下运行阻力更低，小于300Pa。

(3)清洗耗水量少。根据运行情况优化清洗方式，每个电场分区冲洗2～3min。清洗时将电场电压、电流适当降低，可以实现不断电清洗，避免断电冲洗过程中的烟尘携带，造成瞬时排放增加。目前阳极管束和阴极系统每天不断电清洗一次，电场分区冲洗，每天清洗耗水量为10m3/次;冲洗水母管压力不小于0.35MPa。

(4)对脱硫系统影响。湿式电除尘(雾)器正常运行时收集水和冲洗水都排放到脱硫地坑中，排水坑收集水用泵送至吸收塔浆池和石灰石浆罐，返回到脱硫系统中。通过运行监测，湿式电除尘(雾)器正常运行对脱硫系统几乎无有影响。

2.2 性能测试

第三方检测机构于2013年12月27～29日对华能黄台电厂8号机组湿式电除尘(雾)器进行了性能测试，应用国内先进仪器重点测试了烟尘、PM10、PM2.5、SO3和重金属汞的排放浓度和去除效率，测试结果如表2所示。8号机组100%额定负荷运行，锅炉蒸发量为970t/h，脱硫系统、湿式电除尘(雾)系统正常运行。湿式电除尘(雾)器各项性能指标均能满足设计要求:出口平均烟尘排放浓度为6.85mg/m3，其中PM2.5排放浓度0.95mg/m3，PM2.5去除效率≥80%;SO3去除效率≥62%;烟气中总汞去除效率≥37%。

表2 黄台电厂8号机组湿式电除尘(雾)器测试结果

3 非金属收尘极使用寿命研究

通过实验室模拟脱硫后湿饱和烟气极端环境，模拟高温、高湿、强酸烟气环境，对非金属收尘极材质使用寿命进行全面评估。测试其弯曲强度、拉伸强度等机械性能指标，评估该材质在湿法脱硫后烟气条件下使用寿命大于15a，完全能够满足两个大修期以上。

2014年3月利用8号机组停炉检修期间，对湿式电除尘(雾)器内部设备进行全面检查。湿式电除尘器运行三个多月，阳极模块导电玻璃钢材质外观完好，内部无火花放电腐蚀情况，物理性能和化学性能良好;阴极系统、清洗管道、喷嘴、均流板、支撑梁等各设备均正常。机组停炉过程中并没有对阳极模块和阴极线进行冲洗，烟道内少量浮灰粘在阳极管束上，阴极线上基本无粘灰。

4 结论与建议

(1)华能黄台电厂8号机组湿式电除尘(雾)器示范项目经过近已年安全稳定运行，验证了该技术能有效控制湿法脱硫后烟尘污染物的排放，并对细颗粒物PM2.5、PM10、水雾滴、SO3酸雾、重金属汞等多种污染物具有良好的去除效果，可使燃煤电厂烟尘排放达到燃气机组的排放标准。

(2)该湿式电除尘(雾)技术采用定期不断电清洗运行方式，运行稳定，污染物去除效果高，布置方案灵活，设备投资和运行维护费用低。非金属耐腐蚀收尘极能满足脱硫后湿饱和烟气环境要求，无电场击穿腐蚀情况，使用寿命大于15a。

(3)湿式电除尘(雾)器技术在300MW燃煤机组示范工程的成功应用，为后续不断优化选型设计参数、改进制造工艺积累了宝贵工程经验，有助于进一步推广应用，为我国燃煤电厂大气污染物的综合治理提供有效的技术方案。

［1］中国电力企业联合会数据库.2013年全国电力工业统计数据.http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/tongjxinxi/yuedushuju/ 2014－01－26/116224.html，2014－01－26.

［2］GB13223－2011，火电厂大气污染物排放标准［S］.

［3］薛建明，纵宁生.湿法电除尘器的特性及其发展方向［J］.电力环境保护，1997，13(3):40－44.

［4］Stachle R C，Tfiscori R J，Kumar K S，et al.Wet Electrostatic Precipitators for High Efficiency Control of Fine Particulates and Sulfuric Acid Mist［C］.Institute of Clean Air Companies Forum.Nashville，Tennessee:2003.

［5］Altman R，Buckley W，Ray I.Wet electrostatic precipitation:Demonstration promise for fine particulate control:Part I，Part II［J］.Journal of Power Engineering，2001，105(1):42－44.

Application of wet electrostatic precipitator in coal－fired power plant 300 MW units

Wet electrostatic precipitator can effectively capture fine particulate matter PM2.5，water mist particle，mercury，SO3acid mist and other pollutants in the flue gas after wet desulphurization.This technology has been used in coal－fired power plants of Europe，America and Japan for a long time.Xi＇an Thermal Power Research Institute independently developed a new type of wet electrostatic precipitator with nonmetal and anti－corrosion dust collector，and has completed a demonstration application project in 300MW coal－fired power plant of China.After running for a year，the results of operation and experiment test show that the dust emission concentration is lower than 10mg/m3.It provides a better reference for domestic coal－fired power plants＇choice of pollutant control technology.

wet electrostatic precipitator;coal－fired power plant;fine particulate matter;engineering application

X701.2

B

1674－8069(2016)02－032－03

2015-10-21;

2015-12-23

聂孝峰(1960-)，男，陕西咸阳人，研究员，从事燃煤电厂烟尘污染控制技术研究与应用。E－mail:niexiaofeng@tpri.com.cn

华能集团公司科技示范项目(GA－CA－081－2013E);华能集团公司科技项目(HNKJ13－H01－05)