湿式电除尘器在1 000 MW燃煤机组上的应用

赵重阳

（国电谏壁发电厂，江苏 镇江 212006）

湿式电除尘器在1 000 MW燃煤机组上的应用

赵重阳

（国电谏壁发电厂，江苏 镇江 212006）

主要以国电谏壁发电厂1 000 M W机组为例，对湿式电除尘器的定义、工作原理、结构组成以及安装和运行情况进行了介绍。

湿式电除尘器；原理；结构；参数

随着环境保护要求的日益提高，大气环境污染得到高度重视。2013年2月，环保部颁布《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》，9月国务院发出《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》，部分地区甚至提出了燃煤电厂大气污染物“近零排放”的要求。烟尘作为大气环境的主要污染物，加强管控势在必行，尤其是一些重点省份和区域，燃煤电厂粉尘排放浓度执行≤5 mg/Nm3标准也将是趋势。为满足此标准，燃煤电厂“烟尘深度提效”将被提上议事日程。现以一台1 000 MW机组为例，重点介绍湿式电除尘器的原理、构造以及运行情况等。

1　湿式电除尘器的定义及工作原理

湿式电除尘器的定义为：湿式电除尘器（WESP）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分为饱和状态），通常称为湿式电除尘器。湿式是与干式相对应的，电厂锅炉之后的烟气温度高，气体处于未饱和状态，可以理解为干态，而脱硫之后烟气的水分处于饱和状态，此时烟气可理解为湿态。

湿式电除尘器主要由阴极系统、阳极收尘系统、上下气室、气流分布装置和供电系统所组成，阳极收尘系统采用管束结构，每根阳极管对应一根阴极线。

湿式电除尘器工作原理：工作时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，在电场力的作用下，整个沉淀极管内都形成电晕区。当含尘、水雾、酸雾及其他污染物的烟气进入足以使气体电离的静电场时，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，在沉淀过程中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，达到捕集烟气中雾滴和其他污染物的目的。

电气收尘原理和湿式电除尘器工艺流程示意图见图1。

2　湿式电除尘器的结构组成及特点

湿式电除尘器本体支撑采用钢结构框架形式，主要由壳体、阴极系统、阳极管、绝缘箱、供电电源和冲洗系统组成。

2.1壳体

湿式电除尘器壳体采用自带保温功能的玻璃钢壁板，厚度≥100 mm，保温效果符合国家规范。

图1　电气收尘原理示意图

图2　湿式电除尘器工艺流程示意图

2.2阳极装置

我国肿瘤发病率逐年增加，严重影响人民生命安全[1]。放化疗作为恶性肿瘤最主要的治疗方式，可以有效提高病人生存率[2-3]，但放化治疗过程中骨髓造血细胞分裂、增殖会受到抑制，导致周围血中成熟细胞数量减少，白细胞、血小板等下降[4-5]，对此，临床往往采取口服升白细胞药物进行针对性治疗，解决骨髓抑制[6-7]，其服药依从性高低直接影响着骨髓抑制治疗效果。研究显示：服药依从性主要受病人疾病主观感受及客观经历影响[8]，本研究利用质性研究方法对肿瘤病人升白细胞药物服用依从性进行分析，以期为提高病人升白细胞药物服用依从性，制订有效护理措施提供依据。

采用蜂窝状六边形管式导电玻璃钢材料作为阳极，阳极管内切圆直径为300 mm，阳极管厚度≥6 mm。阳极管材料采用具有导电性能优良、在酸性湿气体环境中几乎无任何腐蚀的高碳纤维复合材料CF，可在线连续工作，同时具有较高的阻燃性，能确保阳极装置在电厂脱硫之后的烟气中长周期稳定运行。

除尘效率是整个湿式除尘器的关键参数，因此电场设计至关重要，而其中阳极管长度的设置又是重点。根据多依奇公式：

除尘效率取决于与收尘极面积和驱进速度，理论上极管越长收尘极面积越大，除尘效率越高，而实际运行过程中除尘效率还和电场强度、电流密度有关，因为这两点决定着含尘粒子的驱进速度，电场强度越大，电流密度越高则粒子的驱进速度越大。经过大量实验研究发现，阳极管的最佳长度为3.5～4.5m，阳极管道过短会降低收尘效率，阳极管过长则会引起电晕共振，容易导致系统无法供电，同时极管过长还会使收集下的石膏等灰尘板结在阳极管表面，不易清除，冲洗水量及冲洗频率都会增加，不仅耗电、耗水，增大能耗，还会增加废水处理量，不能保证经济运行。国电谏壁发电厂1 000 MW机组阳极管的设计采用的是48组长度为4.5 m的蜂窝状结构。阳极模块实物图和阴极线实物图见图3、4。

图3　阳极模块实物图

图4 阴极线实物图

2.3阴极装置

阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置以及绝缘箱等，整套阴极系统采用全钛合金材质，上、下部框架、大梁及条梁均采用刚性结构，阴极线采用刚性极线，极线采用直径≥18 mm的钛合金管，外设芒刺。在阴极线选材上，主要考虑湿式电除尘器的特殊环境，不仅要求阴极要耐得住含湿酸性气体的腐蚀还要耐电化学腐蚀，同时又要确保极线表面足够光滑不易积灰结垢，不易断裂、脱落等。综合比较几种材质的阴极系统，首推整体钛材质的阴极系统，因为钛材在脱硫后的烟气中耐蚀性能较强。整体钛材包括阴极大梁、框架、连接螺栓等，这能避免强电场环境中因金属材质不同，电位差产生的电化学腐蚀。

2.4烟道

烟气烟道设计的压力为＋2.0 KPa/-2.0 KPa，均采用全玻璃钢材质，其中入口烟道采用整体成型自带保温功能，出口烟道采用组装式成型，厚度≥100 mm，自带保温功能，保温效果符合国家规范。在烟道设计过程中，要求尽量减小所设计烟道系统的压降，其布置、形状和内部件等均进行了优化设计。所有烟道均在适当位置配有足够数量和大小的人孔门、窥视孔（本体部位）和清灰孔，以便于烟道维修、检查和清除积灰。为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别考虑了烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行补偿。同时，为方便日常检测，在烟道进出口适当位置配有足够数量测试孔，以便于相关测试的需要。

电气系统包括高低压供配电系统、照明及检修系统、防雷接地系统等。其中，湿式电除尘高压电源采用三相高频高压整流电源，整流变压器采用高位布置，适合户外的使用要求，为一体式。国电谏壁发电厂1 000 MW机组分8个区，布置了8套高频电源系统。

2.6控制系统

国电谏壁发电厂1 000 MW机组湿式电除尘器采用PLC控制系统，每台机组设置一台操作员站，一台工程师站兼做历史站，历史数据保存不少于1年，查询历史曲线时可同时调取不少于8条历史曲线。针对同一控制室内的两台机组，工程师站之间以及操作员站之间操作监控可实现互为备用。PLC控制系统的CPU、电源、通讯方式采用冗余方式设置，冗余切换实现无扰切换。湿式电除尘系统控制设备的保护联锁可在工程师权限下通过计算机进行投切，控制系统具有良好的人机界面，能自动对有关参数进行扫描和数据处理，定时制表，参数越限时自动报警。控制系统采用双路交流220V电源供电，具有无扰快切功能。所有仪表均选用主流产品和经过环保认证的设备。

2.7冲洗水系统

湿式电除尘器清灰主要由冲洗水系统完成。冲洗水系统的设计在保证除尘系统能耗最低、除尘效率和设备使用寿命最大的前提下，尽量减少水耗。冲洗水系统采用顶部布置，设置若干个电动阀进行分区冲洗，间歇冲水量120 t/h，冲洗间隔为24 h。冲洗水排至脱硫系统。冲洗水的水源由脱硫系统工艺水提供，冲洗水泵一用一备。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，也可人工手动设定，远程或就地开启阀门进行系统的冲洗。冲洗水系统布置图见图5。

图5　冲洗水系统布置图

3　湿式电除尘器安装施工管理重点

湿式电除尘器的施工安装并不复杂，主体结构基本是模块式拼装，但对防腐质量和防火安全要求较高。湿除除尘器内部支撑为钢结构，采用玻璃钢覆盖的方式进行防腐，接口用防腐材料进行封闭，一旦防腐不到位，尤其是接口部分出现渗漏，大量酸水将严重腐蚀钢结构，给湿式除尘器本体安全带来极大影响，因此防腐质量是整个工程管理的重中之重。

安全上，尤其是改造机组，存在影响在运机组安全、场地狭小、高处作业多、交叉作业多、大型起吊作业多、火灾风险大等安全风险。

同时，由于防腐材料为树脂、固化剂和促进剂组成，尤其是促进剂极易燃烧，在常温下甚至会发生自燃，而整个湿式除尘器又存在大量防腐作业，因此，防火是整个工程安全管理的重点。防腐作业前，每一层施工作业面都需要安装固定式消防水管，水源时刻处于备用状态，同时要配备足够的灭火器和防火布。作业结束后，要对电源、照明、焊机进行全面检查，并安排人员值守，确保及时消除隐患。

4　湿式电除尘器的性能要求及技术参数

除尘器主要性能要求及技术参数表见表1。

5　系统运行情况和结论

国电谏壁发电厂1 000 MW机组湿式电除尘器于2015年6月投用，目前系统运行正常，出口标氧折算浓度平均1.47 mg/Nm3，在停用1台高频电源情况下，出口折算浓度为3.85 mg/Nm3，达到了设计指标要求。

湿式电除尘器具备结构简单、维护量小、除尘效率高、不会产生新的二次污染物等特点，在燃煤机组“除尘提效”应用上具有较好的发展前景。

表1　除尘器主要性能要求及技术参数表

X773 文献标识友码：B

1671-0711（2016）09（下）-0157-03