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摘要：为了满足最新的GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》的烟尘排放要求（一般地区30mg/m3，重点地区20mg/m3），需要对现有电除尘器进行改造。湿式静电除尘器可以降低粉尘、液滴和重金属的排放浓度，并同时解决湿法脱硫系统的浆液夹带而产生的石膏雨问题，是目前实现烟尘达标排放的最佳选择方案之一。
关键词：湿式静电除尘器；火电厂
为了满足国家最新的火电厂烟尘排放标准，国内多数火电厂需要对现有的除尘器进行提效改造。湿式静电除尘器技术是一种高效的终端处理技术，可以有效降低排烟浓度，并同时解决硫酸气溶胶、石膏雨、重金属污染等问题。
本文阐述了某火电厂300MW机组中运用的湿式静电除尘器是国电环境保护研究院采用国内自有原始技术经放大试验和工业化设计后形成的湿式静电除尘烟气深度净化技术。
一、项目概况
某公司1号炉（300MW）燃煤发电机组原配2台双室三电场电除尘器，尾部配置湿法石灰石－石膏全烟气脱硫系统，不设GGH。目前烟尘排放超标，不能满足30mg/m3的排放标准，并且存在“石膏雨”现象。
经广泛调研，某公司决定采用湿式静电除尘技术，在脱硫吸收塔后增加柔性电极深度净化装置，实现烟囱出口烟尘排放≤20mg/m3，液滴排放≤20mg/m3，并解决“石膏雨”问题。
二、设计参数与系统构成
某火电厂300MW机组中采用的柔性电极烟气深度净化装置布置在湿法脱硫设施尾部。烟气先经过干式静电除尘器去除绝大部分粉尘，然后经过湿式石灰石－石膏法去除SO2，最后将湿法脱硫后温度低、湿度大、腐蚀性强的烟气再经过柔性电极烟气深度净化装置进行终端处理。本装置的优势在于使用纤维织物作为柔性阳电极，湿烟气中的水分子会在柔性阳电极上形成均匀的水膜，吸附在柔性电极上的烟尘液滴形成重力自流，无需额外喷水，从而降低液滴夹带的可能性，提高了对液滴的去除效率。
2.1设计参数
根据某电厂煤质以及摸底测试中锅炉、电除尘器等装置的实际参数，最终确定了柔性电极烟气深度净化装置的主要设计参数，具体数值如表1所示。
2.2系统构成
考虑到实际场地等客观因素的限制，本项目的柔性电极烟气深度净化系统的结构布置如图1所示，采取烟气上进下出的方式。
2.2.1导流装置
烟气自脱硫吸收塔出口经弯头后进入烟气深度净化装置，此时烟道气流分布不均匀，严重影响粉尘和液滴的去除效率，因此在烟气深度净化装置整流格栅之前的入口封头内布置导流板，从而对气流分布进行预优化。
经优化设计，在烟气深度净化装置入口封头段布置若干块直型导流板，下游水平扩张烟道内布置若干块弧直型导流板。通过布置导流板，实现了系统内烟气的充分扩散，减小了涡旋产生的区域并降低了系统的阻力损失。
2.2.2阴极装置
阴极装置的工作原理与常规静电除尘器相似，但是柔性电极烟气深度净化系统是在湿烟气环境下工作，特别需要注意防腐等问题。铅锑合金芒刺线因其具有耐腐蚀的特点，被广泛应用于饱和湿烟气环境，因此本套装置中阴极线采用铅锑合金芒刺线。
2.2.3阳极装置
阳极装置与传统湿式静电除尘器不同，它采用柔性纤维织物作为柔性集尘极。柔性极板具有重量轻、成本低、抗腐蚀性能好、无需连续冲洗等特点。采用常规刚性阳电极时，需要大量的冲洗水以使阳电极表面形成均匀的水膜，从而实现在线自动清灰。本设计装置中，阳电极材料采用柔性纤维织物，它具有良好的水浸润性，正常运行时柔性集尘极表面上的凝结水能形成一层连续水膜，黏附至极板上的烟尘颗粒随水膜重力自流至下部集液槽，不需要格外喷水，从而实现在线清灰。这种清灰方式可以抑制液滴夹带效应，提高液滴的去除效率。
本装置烟气出口位置较高，为了实现烟气导流和液滴的有效收集，采用了一种新型的长短布置方式，其优点在于长布可以引导水膜向下流入集液槽，气流会逐渐汇集到烟道出口。此外还增大了比集尘面积，提高了液滴和粉尘的补集效率。
2.2.4冲洗系统
冲洗系统主要用于停机时冲洗阴极线和阳极极板，防止阳极布和阴极线上发生大量粉尘粘附并结块现象的发生。由于冲洗阳极和阴极装置的要求不同，冲洗系统分开运行，与阳极冲洗装置不同，阴极冲洗装置通常需断电或降压运行。
2.2.5电源系统
本套装置采用工频电源作为供电电源。为了预防事故等突发事件，采用双区供电方式，两电源相互独立运行，以增强系统的可靠性。
2.2.6防腐措施
由于柔性电极烟气深度净化装置安装在湿法脱硫设备之后，其工作环境为酸性的饱和湿烟气，会对常规碳钢设备产生腐蚀，从而影响装置的运行安全，所以必须采用适当的防腐措施来保证设备的正常运行。
2.2.7设计和施工中的其他问题
在本体和烟道的设计过程中，需在特殊处设计膨胀节装置，以减弱热胀冷缩的影响，特别是防止由于热胀冷缩引起的进出口烟道弯管处玻璃鳞片的开裂和脱落。湿式静电除尘产生的废水需进行预处理（沉淀或中和处理）后才能进入脱硫系统的浆液池。施工时，阳极布与阴极线的安装精度对于最高运行电压有较大的影响，其精度要求直接影响系统的除尘效率。
三、性能测试结果
待施工完毕后，对柔性电极烟气深度净化装置进行测试分析，其所用煤质情况基本不变，测试过程中锅炉负荷稳定在100%左右，最大波动幅度控制在±5%以内。测试结果表明，性能指标高于性能保证值。
结论
烟气深度净化装置的工作原理与传统静电除尘器类似，都是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电并在电场作用下与气流分离。两者不同的是柔性电极烟气深度净化装置处理的是脱硫后的湿烟气，采用液膜清灰方式。与传统干式电除尘器相比，柔性电极烟气深度净化装置具有以下优点：
①电晕电流大，荷电效果好，微细粉尘去除率高。柔性电极烟气深度净化装置处理的是饱和湿烟气，尘粒荷电性能好，电晕电流大，对湿烟气中的粉尘比电阻没有要求，特别适用于脱除湿烟气中的细颗粒物及气溶胶。②柔性阳极耐腐蚀性能好，阳极液膜分布均匀，依靠收集液重力自流完成自身冲洗清灰，正常运行中无喷淋用水量。③除尘效率高，并可脱除水雾。由于采用水膜清灰机理，没有二次扬尘等问题，湿环境的电离效率高。④可以脱除绝大部分SO3和重金属，解决酸雾小颗粒导致“大白烟”现象，并可同时解决Hg等重金属污染问题。⑤烟气深度净化装置结构紧凑，烟气垂直进出可以减少占地面积，适合于场地受限制的改造工程。
参考文献：
[1]吕馨．湿式静电除尘器IWS（R）技术及在工业废气治理中的运用[J].环境工程，2013
[2]陈招妹，等．湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析[C]∥火电厂烟气净化与节能技术研讨会.贵阳，2013.
论文作者:张世巍
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/1
标签：烟气论文; 装置论文; 柔性论文; 电极论文; 深度论文; 阳极论文; 火电厂论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;