摘要：珠海发电厂目前使用电袋复合除尘器除尘效率≥99.92（入口浓度≥25g/Nm3时）烟囱排放浓度8mg/m3左右，为了进一步提高除尘效率达到超净排放小于5mg/m3。采用福建龙净环保股份有限公司湿式电除尘器，该高效节能型湿式电除尘器以灰水处理及循环利用技术、新型阳极板、新型节能阴极电晕线、气流分布优化控制以及高频电源应用等为主要技术特征，具有结构新颖、占地面积小、设备自动化程度高、运行维护简单、出口排放低（接近零排放）等特点，有效解决了湿法脱硫后烟道和烟囱腐蚀严重、石膏雨问题、设备成本较高、运行能耗较大等关键技术问题，投产后烟囱粉尘排放小于3mg/m3有效的降低粉尘、SO2污染物对环境的影响。
关键词：超净排放，火力发电，粉尘浓度，环境保护
前言：随着国民经济的快速发展，污染物排放的增加对大气环境造成了很大的影响。火电厂急需采用更加高效环保的环保技术，而湿式电除尘器在工程中的广泛应用，为火电厂执行国家标准，提供了重要的技术支撑。三部委联合印发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的主要目标是：到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3 。多地超低排放的烟尘指标甚至为5mg/m3。由于环保排放标准的趋严，湿法脱硫存在的短板（颗粒物/PM2.5去除率不高，存在“烟囱雨”现象，SO3去除率不足50%，产生酸雾、气溶胶、蓝烟，汞 脱除困难等）暴露出来。为达到粉尘指标的超低排放，湿式静电除尘（WESP）的安装势在必行。
一、湿式电除尘器基本原理
湿式电除尘器的主要工作原理：直接将水雾喷向电极和电晕区，水雾在电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，在这里，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集；与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是：湿式电除尘器是将水喷至集尘极上形成连续的水膜，流动水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。尽管湿式电除尘的类型和结构很多，但基本原理相同，都是用电除尘的方法分离气体中的气溶胶和悬浮尘粒，主要包括以下四个复杂而又相互有关的物理过程：
1) 气体的电离；2) 气溶胶、悬浮尘粒的凝并与荷电；3) 荷电尘粒与气溶胶向电极运动；4) 水膜使极板清灰。
二、湿式电除尘器原理示意图
湿式电除尘器本体部分的主要结构包括：壳体（含支座）、阳极系统、阴极系统、保温箱、高压进线、喷淋系统、进出口喇叭系统、灰斗及其附属装置、钢支架、楼梯平台等。
1、阳极系统：湿式电除尘器阳极系统主要由阳极板排、防摆机构等组成。其中，阳极板排主要由吊板、极板、限位板、防摆叉构成，其极板外形为818 型板的改进，腹板为平板状并带浅波纹，该结构适合于极板水膜的成形，每排极板排通常由4 块或者5 块板构成。阳极板排上部通过两点铰接的方式自由悬挂在壳体顶梁底部的支承板上，极板排下部有集水槽，用于收集水膜成形用水，并往墙板导流，防止大量的水膜成形水直接落入灰斗导致飞溅起沫，重新被带走排放，影响除尘效率；并设有防摆机构，仅允许极板排在热胀冷缩时上下自由伸缩。
2、阴极系统：阴极系统由阴极框架、阴极吊梁、阴极悬挂系统及防摆装置构成。阴极采用刚性小框架，配置新型阴极线。阴极框架的主桅杆上端与阴极吊梁连接，阴极悬挂系统由：吊梁、悬吊管、支承螺母、支承盖和承压绝缘子等构成，阴极框架直接悬挂在阴极吊梁上。
3、保温箱：湿式电除尘器采用独立小保温箱结构，复式结构的下层采用保温箱梁结构，配置绝缘子电加热，方便检修维护。保温箱包括外侧的壁板、阴极系统的支承部分、阴极系统的绝缘子以及电加热器、测温元件等。保温箱的作用在于将阴极系统的绝缘子隔绝于烟气与周围环境，同时承载阴阳极的负荷。保温箱内设置了电加热器，使绝缘子的温度在运行时始终保持高于水露点～10℃，这样既保证阴极系统的绝缘子不被烟气中的粉尘污染，又保证了其不会因为温度过低而结露。阴极系统的绝缘子污染或结露都会使其绝缘子爬电，失去高压绝缘的作用。
4、喷淋系统：喷淋系统的主要部件是喷嘴和喷淋管，主要包括阳极喷淋系统和阴极冲洗系统，喷淋机制是通过喷淋管上的电动开关阀门来实现的。每个喷淋支路前端均设有电动门，通过电动门的启闭可控制喷淋时间和停歇时间，结合管路分配可实现循环水的隔排间歇交叉喷淋，节约了耗电量、耗水量、耗碱量。同样的，阴极及分布板的冲洗和末排阳极喷淋为同一工业水给水管路控制，通过电动门的启闭实现定时冲洗和间歇喷淋，由于末排极板采用工业水喷淋，进一步提高了除尘效率，同时确保所有泵连续运行。喷淋的恒定水量由泵的变频恒压控制来实现，恒压值可通过PLC 或DCS 来设置确保水平衡。
5、灰斗及其附属装置：湿式电除尘器收集下来的灰水，通过灰斗和灰斗下方的落水管排入循环水箱，这是保证电除尘器稳定运行的重要环节之一，实际使用中由于安装初期的安装垃圾等杂物未清理干净，投运初期大量的安装垃圾等杂物被冲洗下来，导致排水不畅甚至堵塞落水管影响设备正常运行的情况时有发生，因此，这一环节必须引起足够重视。
五、水系统
湿式电除尘器的灰水系统遵循高效分离，灰水循环利用的设计原则：喷淋冲洗之后的废水成了酸性水，并含有大量细微颗粒，不能直接循环使用，若直接废弃，造成二次污染，同时消耗大量工业用水。废水处理循环利用系统，将废水中和除酸后，经高效分离装置去除悬浮物，达到喷淋水质要求后，循环使用，避免喷嘴过度磨损。少量悬浮物含量高的废水作为湿法脱硫工艺补水，湿式电除尘器再补充等量工业用水，实现大系统物料平衡，无污水处理成本，节约用水。每台湿式电除尘器配备一套独立的给水系统。每套给水系统由四个支系统组成：补给水系统、加药系统、污水过滤系统和循环水系统。
六、高低压电气控制装置
湿式电除尘器的高低压电气控制装置由高压整流设备、低压加热设备和上位机控制系统组成，其中高压整流设备采用由单片机控制的GGAj02K 系列高压静电除尘用整流设备
GGAJ 02K 型高压整流设备
1、硅整流变压器主要结构
K 型高压整流设备所配备的硅整流变压器为单相的高阻抗硅整流变压器，它的主要结构由铁心、低压绕组、高压绕组、硅堆、高压电阻、高压电容等部件组成。
2、K 型高压控制系统的主要构成
K 型高压控制系统主要由主控制器（MVC-196）、采样板（MVC196-04B）
两个部分组成。1) 主控板包括2*16 字符液晶显示器驱动电路、功能键输入电路、串行通讯光隔驱动电路、看门狗自复位电路等。2) 综合板主要包括稳压电源、过零脉冲信号产生、各路模拟信号输入处理电路、火花检测电路、I/O 接口、可控硅光隔触发电路等。3) 控制器外部与取样信号板、继电器板配套使用，控制器通过XS2 和XS3 同主电路联接。
七、低压加热设备
烟气在湿式电除尘器的本体内部呈现为微正压的状态，低压加热设备的作用除了要防止绝缘子结露，保证绝缘子的最低温度高于烟温；还要防止烟气进到保温箱内部，腐蚀保温箱内部器件。整套设备设置保温箱绝缘子加热设备。保温箱绝缘子加热设备由绝缘子电加热器、测温元件（铂热电阻）和可编程逻辑控制器（DCS 或者PLC）组成。通过可编程逻辑控制器将保温箱内的温度稳定在设定值的范围内波动，达到防止绝缘子结露，保证绝缘子的最低温度高于烟温的目的。
八、运行与维护管理
湿式电除尘投运前准备注意事项：
1）湿式电除尘本体的绝缘检测：大小修后或长期停运后，除尘装置在荷电前，应测量本体的高压部分和接地之间的绝缘电阻。测量要领：把GS箱隔离开关刀闸打到“接地”与“通电”的中间位置（空升挡），用1000V兆欧表测量GS箱隔离开关绝缘子端子与接地间的绝缘电阻，测量值要大于100MΩ。
2）湿式电除尘空升试验：关闭所有人孔门；试验之前密封系统及绝缘子加热器应提前运行2小时以上；记录试验时各控制盘的一、二次电压及电流；另外，因为进行空载升压试验时会产生臭氧并且结束试验后仍有残余感应电压（大约2KV），试验完成后若需要进入除尘器内部，需要进行本体“接地”操作和除尘器内部通风换气。
湿式电除尘器的投运顺序为：
1、在锅炉点火前24小时，投入保温箱绝缘子加热系统并确认在自动状态时加热投退正常。2、锅炉点火前需确认脱硫系统提前投运，避免干态、高温烟尘进入湿式电除尘器，导致内部件结垢并损坏内部防腐涂层。3、锅炉点火前投入给水系统与喷淋系统，建立正常的水循环。4、锅炉开始点火时启动高压供电系统，依照4-3-2-1顺序投入电场，电场运行后检查电场一、二次电流、电压、火化率等参数正常。5、投入各加药系统运行。6、启动排水泵并投入自动运行模式，排水泵将根据循环水箱的液位自动设定泵的频率以满足排水流量控制的要求。
湿式电除尘器停机操作注意事项:
1）先停高压供电系统再停低压给水系统；2） 锅炉停机后湿式电除尘器喷淋系统必须继续投入4小时以上，确保电场冲洗干净；3）短时停机可不停绝缘子室电加热；4） 除尘器停运后8小时后方能打开人孔门。严禁除尘器刚停运时打开保温箱及壳体人孔门，造成温差过大导致绝缘瓷件急冷开裂及极板变形；5）进入电除尘器内部工作，必须严格执行工作票制度；停用电场及所属设备；隔离电源；隔绝烟气通过；除尘器温度降到40℃以下；工作部位有可靠接地；进入电除尘器内部前必须将灰斗内灰水排干净，并充分通风后；将高压隔离刀闸打到“接地”位置，用接地棒对高压硅整流变输出端电场放电部分进行放电，并可靠接地。
湿式电除尘器正常停止步骤:1、停止高压系统→停止补给水路系统→停止循环水系统→停止排水系统→停止加碱系统；2、锅炉停机后湿式电除尘器喷淋系统必须继续投入4小时以上，确保电场冲洗干净；3、设备停止8小时后停绝缘子加热系统。
湿式静电除尘在珠海A电厂2号机组中应用情况：
经过测算湿式静电除尘器投运后： 在湿电入口粉尘浓度（含石膏）≤16mg/Nm3条件下，湿式电除尘器出口粉尘排放浓度：＜2.6mg/Nm3；液滴排放浓度：＜18.8mg/Nm3；粉尘去除率（%，含石膏）：≥80；PM2.5去除率（%）：＞75；雾滴去除率（%）：＞75；基于FGD出口SO3浓度为55mg/Nm3（干基，6%含氧量）；SO3去除率（%）：＞70；烟气在电场内流速<2.8m/s湿式电除尘器本体及新增加的连接烟道总压降：≤450Pa；湿式电除尘器本体及新增加的连接烟道总漏风率：≤ 0.2%；湿式电除尘器耗电量：≤ 510 KW.H。湿式电除尘器连续运行废水排放量（单台）：≤ 12.96t/h。设备投入运行后运行稳定，每天耗水量约108m3，目前补水泵采取定时启动模式，导致循环水箱液位过高，加大了废水的排放，增加耗水量，以后的改进建议：补水模式改为根据循环水箱液位进行补水减少废水排放。设备投入后粉尘的排放在0-700MW工况时能保证烟囱粉尘含量0.2-0.25mg\Nm3除尘效果显著，对烟气中的SO2也有一定的清除效果，相同条件下SO2的排放能降低约15mg\L。
结语
在大气污染物中粉尘颗粒物的污染占重要部分，所以防止粉尘污染、保护大气环境是刻不容缓的重要任务。为了满足新的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)对烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放控制要求，现有火电厂都迫切需要采用与之配套的湿式电除尘器技术。湿式电除尘器对于环境的保护和火电厂的长远发展，具有很大的价值。湿式除尘器作为大气污染控制的最后一道关卡，是环保工程中重要的设备。湿式除尘器设计是否优良，应用维护是否得当直接影响投资费用、除尘效果、运行作业率。所以掌握湿式除尘器的工作机理，精心设计、制造和维护管理湿式除尘器，对火电厂的可持续发展及环境保护有重大意义。
参考文献
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论文作者:郑达忠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
标签：电除尘器论文; 保温箱论文; 绝缘子论文; 阴极论文; 系统论文; 粉尘论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第6期论文;