竖流管式湿式电除尘器在燃煤发电机组的应用

徐志强

（江阴苏龙热电有限责任公司，江苏江阴214442）

竖流管式湿式电除尘器在燃煤发电机组的应用

徐志强

（江阴苏龙热电有限责任公司，江苏江阴214442）

主要对管式竖流湿式电除尘器在江阴苏龙热电有限公司3号、4号机组的应用情况进行了介绍，包括湿式电除尘器前期的实验研究、运行原理、结构特点及运行状况等，通过多家测试单位对湿式电除尘器的性能进行评估和验证，湿式电除除尘器达到预期效果，运行稳定，值得在其他电厂进一步进行推广和应用。

管式竖流；湿式；电除尘器；超低排放

为响应江苏省环保厅的要求，江阴苏龙热电有限公司在已到达现行新的国家排放标准的基础上，进行了更进一步的烟气污染物超低排放改造，自2014年3月开始，分别对6台燃煤机组进行脱硝、除尘、脱硫的深度改造。改造的主要内容为低氮和脱硝（SCR）优化；脱硫进行单塔双循环增效改造；在脱硫塔之后增设湿式电除尘器等。经改造后污染物排放已达到：NOx≤5 mg/m3（标准状态下，下同），SO2≤3 mg/m3，颗粒物≤mg/m3的燃气轮机排放限值［1］。文中主要就湿式电除尘对烟尘超低排放的效果简单作一介绍。

1　 3　号和4　号机组超低排放改造概况

3号、4号机组（2×140 MW）改造前锅炉的烟气流程为：→省煤器→空预器→低压省煤器→电除尘→吸风机→GGH→吸收塔→烟气换热器（GGH）→烟囱。脱硫均采用石灰石-石膏湿法脱硫系统。3号、4号锅炉采用“两炉一塔”方式脱硫。

改造后流程变为：→省煤器→空预器→低压省煤器（WGGH吸热器）→电除尘→吸风机→吸收塔（单塔双循环）→湿式电除尘器→净烟气再热器 （WGGH放热器）→烟囱。

该改造拆除GGH，吸风机来的烟气进入脱硫吸收塔（单塔双循环改造），吸收塔出口的烟气流入湿式电除尘器装置，湿式电除尘器对烟气进行清洁处理后，经WGGH（新增）加热到80℃后，由烟囱排入大气。目前燃用煤质的灰分见表1。

2　湿式电除尘的前期试验研究

2.1 湿式电除尘器的工作原理

湿式电除尘器是用于脱除湿烟气中的尘、雾、液滴及气溶胶、PM2.5等杂质的静电除尘设备。由于处理的烟气为湿烟气（一般烟气中含有的水份为饱和状态），通常称为湿式电除尘器。

表1目前燃用煤质灰分　%

SDD-CF竖流管式湿式电除尘器由高压静电装置和除尘器本体组成，沉淀极采用管束结构，每个沉淀极管对应1根阴极线（如图1所示）。工作时利用高压静电装置对架设在湿式静电除尘器内的阴极线施加高压电，在电场力作用下，整个沉淀极管内形成电晕区。当含尘、水雾、酸雾及其他污染物的烟气进入静电场时，产生大量的正负离子和电子，并使尘、酸雾、水雾等荷电，荷电后的粒子在电场力的作用下向沉淀极移动并在沉淀极上沉积，在阳极管内壁形成含尘液膜，含尘液膜在重力作用下流到湿式静电除尘器下部的集液槽中，从而达到捕集烟气中雾滴和其他污染物的目的。

图1竖流管式湿式电除尘器的原理

2.2湿式电除尘器的工厂化实验研究

湿式电除尘器在化工及冶炼行业也叫做电除雾器，并在该领域有100多年的应用历史，但在电力行业国内几乎没有成功投运的业绩。鉴于此，公司前期做了大量调研工作，综合比较多个技术流派，认为SDD-CF竖流管式湿式电除尘器技术成熟可靠。为了验证其在电厂脱硫之后是否仍具有在化工冶炼行业的效果，还专门邀请设备生产厂家进行了实地试验：在二期脱硫塔出口烟道上引出20 000 m3/h左右的烟气量送入与该气量匹配的SDD-CF竖流管式湿式电除尘器内，并进行了多种工况的测试。

自2013年12月21日以来通过利用烟尘分析仪采样、烟气冷凝水浊度分析等手段收集了上千组数据，分别测定了不同工况不同操作条件下的湿式电除尘器进、出口烟尘浓度和除尘效率。近两个月的测试得出了如下结论：

（1）气速恒定下湿式电除尘器除尘效率随电压升高而升高。

（2）电压恒定下湿式电除尘器除尘效率随烟气流速升高而降低。

（3）气速及电压恒定下湿式电除尘器除尘效率随入口烟尘浓度升高而升高。

（4）在3 m/s流速左右，入口含尘在20 mg/m3以下，可控制湿式电除尘器出口尘含量在5 mg/m3以下。

3　 SDD-CF竖流管式湿式电除尘器

3.1主要构成

SDD-CF竖流管式湿式电除尘器主要由电晕线（阴极）、沉淀极（阳极）、绝缘箱、供电电源和冲洗系统组成。

3.1.1阳极装置

阳极装置包括CF材质沉淀极和钢制支撑梁。沉淀极采用具有导电性能优良、抗腐蚀性能好的高碳纤维复合材料CF，可在线连续工作，不仅具有持续长时间导电功能，还具有高阻燃性，能确保阳极装置在电厂脱硫之后的烟气之中长周期稳定运行。

正常运行时，阳极表面形成一层水膜，收集的烟尘随水膜重力自流至下部集液槽，实现在线清灰。装置下部设置1个集液槽，收集液采用管道引至脱硫塔内循环使用。

3.1.2阴极装置

阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置、绝缘箱。阴极线采用合金材质高效芒刺线，该材质轻质高强，且耐腐蚀性能极好，广泛适用于饱和湿烟气环境。阴极线为刚性阴极线，固定于上下框架上，上下框架也为合金材质，避免了阴极采用两种材质产生的电化学腐蚀等问题以及在高流速烟气中摆动问题。

3.1.3冲洗系统

装置内设两层冲洗管网：阴、阳极间歇冲洗管网和塔底部冲洗管网。阴、阳极间歇冲洗管网主要进行开机前冲洗以及关机后冲洗，设置若干个电动阀进行分区冲洗。

冲洗系统可实现远程自动控制，设定好冲洗步骤、间隔及冲洗时间，可实现无人值守智能操作，也选择可人工手动设定，远程或就地开启阀门进行系统的冲洗。

3.1.4主要设计参数

湿式电除尘器主要参数见表2。

表2湿式电除尘器主要参数

3.2应用在燃煤电厂中的特点

SDD-CF竖流管式湿式电除尘器本体部分采用的是CF材料，此材料是以合成树脂为粘合剂，玻璃纤维及其制品增强材料、高碳纤维制品为导电功能材料而制成的复合材料。它具有玻璃钢的轻质高耐强、化学腐蚀等优异性能；但不同于普通玻璃钢的高绝缘性而具有高导电性。其表现出如下明显优点：

（1）无二次污染、运行成本低。SDD-CF湿式电除尘器在运行过程中不需要喷淋水及碱液，收集下来的仅为烟气中夹带的尘、雾及气溶胶，可以返回到系统中循环使用，不会产生新的二次污染物，在运行过程仅仅需要消耗少量电能。

（2）除尘、除雾性能优良、使用寿命长。国内第一台导电玻璃钢湿式电除尘器投产已经超过20年［2］，至今效率没有下降，没有明显的腐蚀、损坏。采用二级串联除雾效率在99.5%～99.7%之间，除尘效率在99%以上，出口酸雾低于5 mg/m3，尘含浓度低于3 mg/m3。

（3）电气性能优良。由于湿式电除尘器阳极具有与金属相似的高导电性，再配置最新型的高效阴极线（专利产品），在高酸雾、高含尘、高流速中使用时仍具有良好的除尘、除雾效率，并且不会产生反电晕现象。

4　 SDD-CF竖流管式湿式电除尘器运行情况

3号、4号机组湿式电除尘器自2014年7月16日投入运行以来，运行平稳，无论在线监测数据还是现场实际测试数据均小于3 mg/m3。操作简单，只需每天进行一次冲洗即可，在系统低负荷期停系统的某个供电分区进行2～5 min的冲洗即可，且冲洗过程中尾气中尘含量也不会超过3 mg/m3。湿式电除尘器本体阻力约150 Pa，正常情况下系统运行参数见表3。

表3湿式电除尘器运行参数

由于国内目前仍无在高含湿、超低含尘情况下的烟气中颗粒物检测标准，为了准确测量高含湿超低浓度粉尘含量，江苏省环境监测中心专门邀请青岛崂山应用技术研究所、江苏方天电力技术有限公司，三家一同进行比对测试，对各种测试方法得出的结果进行重复性分析，最终选取整体式滤筒采样的测试方法。即使用滤筒进行尘样的收集，在测试过程中将滤筒装入一个整体装置中，减少因滤筒取、放产生的误差；同时延长了采样时间以尽量消减测量误差；并使用德国进口的西克麦哈克的SHC-502仪器进行采样测试了多组结果，江苏省环境监测中心分别于2014年8月16日、17日对3号、4号机组烟囱入口（湿式除尘器口）污染物进行了测试，结果（见表4）显示完全达标。

2014年10月2日利用机组调停进入设备内部检查，发现阳极管内壁、阴极线均很洁净，无积灰现象，因此将每24 h冲洗1次调整为每48 h冲洗1次。系统运行更为稳定，同时降低了冲洗水的消耗量。

表4 3号和4号机组烟囱入口（湿式除尘器出口）废弃污染物排放监测结果评价表

7　　结束语

SDD-CF竖流管式湿式电除尘器应用在燃煤发电机组脱硫后有较高推广价值，其具有除尘效率高、运行稳定、可实现无人值守运行、维护工作量少、占地面积小、运行费用低等优点。将SDD-CF竖流管式湿式电除尘器应用在燃煤机组脱硫之后可有效去除烟气中含有的颗粒物、气溶胶、酸雾、重金属等污染物，是净化大气环境，降低工业固定污染物排放非常理想的设备。

［1］环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.GB 13223—2011火电厂大气污染物排放标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2011.

［2］张海涛.不同技术路线湿式电除尘器技术经济性比较［J］.节能与环保，2015（10）：58-59.

Application of Vertical Flow Tube Style Wet Electrostatic Precipitators in Coal-fired Power Plants

XU Zhiqiang
（Jiangyin Sulong Thermal Power Generation Co.Ltd.，Jiangyin 214442，China）

ApplicationofverticalflowtubestylewetelectrostaticprecipitatorsintheUnit#3and#4ofJiangyinSulongThermal Power Generation Co.Ltd.is introduced in this paper，including the preliminary experimental efforts，operating principles，structuralcharacteristics，and actual operation conditions.The evaluation resultsfromvarioustestingorganizationsindicated that theelectrostaticprecipitatorscanachievethedesiredperformanceanddeservetherecommendationforbeingwidelyapplied.

vertical flow；wet style；electrostatic precipitator；ultra-low emission

TK284.5

B

1009-0665（2016）01-0095-03

2015-08-17；

2015-11-05

徐志强（1973），男，江苏江阴人，高级工程师，长期从事发电厂技术管理和节能减排工作。