摘要：本工程湿式电除尘器系统每台炉配2FW148-1型两台一电场电除尘器，除尘后的气体直接排至烟囱。粉尘去除率（含石膏）：≥80%，雾滴去除率≥85%。湿式电除尘器构造：由本体、高频电源、低压控制系统（湿除水系统、加氢氧化钠系统、绝缘子电加热装置）及控制系统组成。电气部分：每台机组湿式电除尘配电装置包含两台湿式电除尘变、两段湿式电除尘PC、电除尘高压控制柜、低压控制柜。湿式电除尘器电场阳极板采用平板型极板，阴极线采用针刺线，清灰方式为冲洗水，出口排放浓度≤ 5mg/ Nm³。机组正常运行时湿式电除尘水系统采用循环使用方式，因烟气中含有SO3等硫化物，经反复多次循环使用的水PH值明显下降，因此需要向湿除水系统中加氢氧化钠中和，避免湿除水系统PH过低对系统造成危害。湿式电除尘系统复杂，运行后故障多。本文介绍湿式电除尘优化后的运行方式。
关键词：循环使用；PH；复杂；故障
1 引言
燃煤电厂及工业锅炉燃烧产生的污染物是大气污染的主要来源，火电厂排放标准日趋严格，传统的干式电除尘器已经难以达到排放标准。湿式电除尘器采用水喷淋的方式对阳极板进行清灰，湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属、PM2.5的去除效率均高于95%，湿式电除尘器具有其他常规除尘器不具有的高效处理PM2.5的功能，得到越来越多的应用。
目前，湿式电除尘器属于新工艺新设备运行时间短，经验少，针对湿式电除尘器系统的能耗特点和节能优化的研究尚少。
本文以火电机组湿式电除尘器系统为研究对象，分析其主要耗能设备的能耗特性，首次基于系统的观点，采用原理分析、数据拟合等方法进行分析，并在此基础上提出湿式电除尘器系统具体优化运行方法。
2 概述及现状
2.1概述
某电厂一期2×645MW机组，湿式电除尘器系统每台炉配2FW148-1型两台一电场电除尘器，除尘后的气体直接排至烟囱。粉尘去除率（含石膏）：≥80%，雾滴去除率≥85%。湿式电除尘器电场阳极板采用平板型极板，阴极线采用针刺线，清灰方式为冲洗水，出口排放浓度≤5mg/Nm³。
湿式电除尘器系统主要由本体、高频电源、低压控制系统、湿除水系统、加氢氧化钠系统、绝缘子电加热装置及控制系统组成。湿除水系统设备有：湿式电除尘器本体、高频电源、低压控制系统、循环水箱、循环水泵、补水箱、补水泵、排水箱及排水泵等。
如图1所示，为传统湿式电除尘器冲洗系统的整体管路图，工作过程如下：烟气按箭头所示的方向经过湿式电除尘器01；循环水箱02中的水经过循环水泵03抽送至湿式电除尘器01，用于冲洗阴极线和阳极板，冲洗后的水流入排水箱06中，排水箱06通过上部溢流管道将干净的水溢流至循环水箱02，如此循环利用；因烟气中含有SO3等硫化物，经反复多次循环使用的水PH值明显下降，因此需要设置储氢氧化钠箱04，当循环水箱02中的PH值下降到某一值后，通过储氢氧化钠计量泵05将氢氧化钠液抽送到循环水箱02内中和；因湿式电除尘01冲洗后的水质较差，排水箱06需向脱系统07少量排水，解决湿式电除尘器排水二次污染问题；因此灰水循环系统内的水会产生损耗，为了补充水量，还需要设置补水箱08，补水箱08通过补水泵09可向湿式电除尘器01供水喷淋。补水箱08上还连接用于向其中补充水分的供水管，使补水箱08中保持足够的水量，而新供给的水为清洁水源。循环水泵03冲洗水为连续冲洗，冲洗湿式电除尘器前半部分（按烟气流向分，烟气先流过部分为前半部分，烟气后流过部分为后半部分）；补水泵09冲洗水为间隙冲洗，冲洗湿式电除尘器前后半部分。湿式电除尘器冲洗水系统的前后部分相连，用手动门隔开。
图1：
2.2湿式电除尘器运行状况
机组正常运行时湿式电除尘器水系统正常运行，湿式电除尘器出口（净烟气粉尘）为0-2.0mg/Nm3。湿式电除尘器循环水泵流量为约140t/h，湿式电除尘器补水泵流量为约60t/h，循环水泵为连续冲洗，补水泵为间隙冲洗，每间隔25分钟冲洗5分钟。湿式电除尘循环水箱循环水PH低于6.5时启动氢氧化钠计量泵对循环水箱进行加氢氧化钠，待循环水PH达到7.5时停运氢氧化钠计量泵，如此往复循环。
如图一所示，湿式电除尘器系统的设备多，结构复杂，存在较多的故障点，运行维护工作量大，运行费用高；一旦氢氧化钠系统出现问题将会严重影响湿式电除尘器的安全稳定运行。
2.3 湿式电除尘器优化可行性分析
2.3.1基于湿式电除尘器工艺流程，我们提出两个问题并进行分析：
1）湿式电除尘器冲洗水为什么要循环使用？原因：冲洗水量大，水质差，无法用于其他地方。
2）湿式电除尘器为什么要加氢氧化钠？原因：因烟气中含有SO3等酸性物质，冲洗水反复多次循环使用的水PH值明显下降，低PH的冲洗水会给系统带来腐蚀。
2.3.2湿式电除尘器系统运行实验
基于上述两个问题我们进行如下分析实验：
因湿式电除尘器需向脱硫系统排水，所以湿式电除尘器排水是我们密切关注的指标，长期跟踪湿式电除尘排水箱和循环水箱水质，发现两个水箱水质较好，经取样化验浊度小于3NTU，水质较好。
由上图可知：样本均值为1.74，样本均值小于5的P值小于0.05，湿式电除尘器排水水质合格。
湿式电除尘器高频电源正常冲洗时，水质较好，推断湿式电除尘器入口烟气粉尘含量本身就非常小，很少量的荷电粉尘吸附在湿式电除尘器阳极板和阴极线上，被冲洗水冲至循环水箱。基于上述分析我们对湿式电除尘器水系统进行试验。
湿式电除尘水系统：停运湿式电除尘器循环水泵冲洗水和补水泵冲洗水后，湿式电除尘器出口粉尘较停运前无变化。
由上图可知：样本均值为1.72，样本均值小于5的P值小于0.05，湿式电除尘器出口粉尘合格。
基于上述试验结果，湿式电除尘器循环水泵冲洗水采用间隙冲洗是可行的。
湿式电除尘器循环水泵冲洗水若采用间隙冲洗湿式电除尘器冲洗水量将大大缩减，水量可根据负荷进行调整，负荷高冲洗周期短，负荷低冲洗周期长，采用间隙冲洗后湿式电除尘器冲洗水由原来的约150t/h下降至约40t/h，冲洗水量大大减少。
湿式电除尘器冲洗水水量大和水质差的问题解决了，湿式电除尘器冲洗水循环使用的问题怎么解决？
湿式电除尘器布置在烟囱旁距地面30米高处，为保证湿式电除尘器阴极线、阳极板冲洗正常，要求湿式电除尘器冲洗水压力在湿式电除尘器顶部达到0.20—0.25 MPa，这就要求湿式电除尘器冲洗水系统母管压力（0米）必须保证在0.55 MPa及以上。我司工艺水作用是除雾器冲洗水和脱硫管道冲洗等，工艺水系统容量大，有三台流量为220t/h的工艺水泵，工艺水系统压力维持在0.7-0.8 MPa，脱硫工艺水水压满足湿式电除尘器冲洗水水压要求。脱硫工艺水水质要求：小于5NTU。湿式电除尘器回水水质满足工艺水水质要求。
运用TRIZ中的合并原理，将湿式电除尘器冲洗水用工艺水代替，湿式电除尘器回水到工艺水箱，用于脱硫吸收塔补水，两台脱硫吸收塔工艺水平均耗量为125t/h，湿式电除尘器回水量少约80t/h，全部被脱硫吸收塔利用，不会对湿式工艺水水质造成影响。
3湿式电除尘器运行优化
我司湿式电除尘器系统优化后运行方式为：
脱硫工艺水泵2通过出水管11向湿式电除尘器3喷淋供水，冲洗湿式电除尘器3的阴极线和阳极板；喷淋水从上方流下，冲洗后从湿式电除尘器3的下方流出，从湿式电除尘器3中流出的喷淋水经过回水管12流入工艺水箱1，流回的水被重新利用。
出水管还连接于脱硫系统4，通过脱硫工艺水泵2对脱硫系统4进行主要供水，也即脱硫工艺水泵2同时向脱硫系统4和湿式电除尘器3供水；出水管11分为两路，一路连接脱硫系统4，另一路连接湿式电除尘器3；由于脱硫系统4所需的水量巨大，从湿式电除尘器3流下的冲洗水可全部供应至脱硫系统4；因此需要向工艺水箱1中补水，工艺水箱1上还连接用于向其中补充水分的供水管13，以使工艺水箱1中保持足够的水量，而新供给的水为清洁水源，也即不断有新的水源流入，冲洗湿式电除尘器3的水不再采用完全的循环水，冲洗时被抽出的水含有一部分新的水源，也包含一部分冲洗水，冲洗水被不断地向外抽出，被清洁水源代替，因此即使长期使用冲洗也不会造成PH值下降过多，因而该系统中不需要设置用于中和的供碱系统和额外的补水系统，大大地简化了结构，节省了占地面积，减少了故障点数量，节省用电量，减少了运行成本，可避免碱供应不足造成安全风险。
出水管11通过第一冲洗管31连接于湿式电除尘器3的前半部、通过第二冲洗管32连接于湿式电除尘器3的后半部；湿式电除尘器3按图2中箭头所示的方向进风和出风，烟气从湿式电除尘器左侧进入，并从湿式电除尘器右侧排出，湿式电除尘器左侧烟气最先到达的部分称为前半部，湿式电除尘器右侧烟气排出的部分称为后半部；并且第一冲洗管31和第二冲洗管32上分别设置用于独立控制管路通断的冲洗水阀5；烟气一旦进入湿式电除尘器3就开始除尘，初始阶段吸附的粉尘量较大，越向后运动吸附的粉尘量越少，相对而言，前半部的粉尘量大，后半部的粉尘量少，第一冲洗管31流出的水冲洗前半部，第二冲洗管32流出的水冲洗后半部，将两个部分分开冲洗，可根据不同的粉尘量调节阀门的开度以改变水流的大小，在保证冲洗效果的前提下节约水源。
图2：
4湿式电除尘器优化后节能效果分析
湿式电除尘器优化后系统运行正常，湿式电除尘器出口粉尘无明显变化，湿式电除尘器冲洗水回水水质正常。
湿式电除尘器优化后大大简化了结构，无需向湿式电除尘器系统系统中加氢氧化钠，湿式电除尘器水系统无需运行，节约了电能，降低了维护费用。
每年氢氧化钠费用=湿式电除尘器氢氧化钠单耗*机组容量*年利用小时数*氢氧化钠单价/税率=0.1 kg/MWh * 645MW * 2 * 5400 * 1200元/吨/1.16=72万元。
改造后湿式电除尘器水系统泵和搅拌器等停运后节约总功率为248 kWh，以年运行5400h，电耗单价0.39元/kW，年节电费用约52.3万元，经济效益显著。
每年节约备品备件和维护费用约20万元。
5结论
火电厂排放标准日趋严格，湿式电除尘器已被广泛使用，但是其系统复杂及运行维护费用高，与经济运行相悖，结合机组具体运行状况、设施配置等情况，运用精益管理工具对其进行分析验证，对湿式电除尘器进行适当改造，极大改善了湿式电除尘器的能耗状况，实现脱硫系统的安全、环保、经济。
参考文献：
[1]）XX有限公司灰硫运行规程
作者简介：张扣成，（1983-），男，工程师，华润电力（菏泽）有限公司，发电部灰硫专工。
论文作者:张扣成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：电除尘器论文; 水箱论文; 氢氧化钠论文; 系统论文; 水泵论文; 水系论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第19期论文;