（大唐环境产业集团股份有限公司环保分公司 北京 100097）
摘要：湿式电除尘器是有效去除PM2.5、SO3、重金属污染物的燃煤电厂末端烟气净化设备。在使用时，烟气SO3浓度、脱硫塔入口烟气温度、极板高度、入口含尘量等是影响湿式电除尘器稳定运行的关键因素，应予以重视。
关键词：湿式电除尘；技术应用；SO3；燃煤电厂
1.引言
“十三五”是我国经济社会发展转型的关键时期，实现低碳、绿色发展是“十三五”发展的主题。国家接连发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》等节能减排和近“零”排放的相关政策法规，炉后烟气治理技术的升级和进步变得越来越迫切。
目前炉后粉尘治理主要有电除尘器、袋式/电袋除尘器等各类干式除尘技术。虽然干式除尘设备后的粉尘浓度能够达到各类标准规范，但在国内大部分火力发电厂在除尘设备后的脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，且取消GGH采用“湿烟囱”排放，排烟温度较低，吸收塔出口带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝形成携带粉尘的液滴，在烟囱附近落到地面形成“石膏雨”或酸雨，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备[1]。同时当脱硫系统运行出现波动时，脱硫系统不仅无除尘效果，甚至会增加粉尘排放。
湿式电除尘器可高效去除微细颗粒物（PM2.5，SO3酸雾及气溶胶等）、重金属（Hg、As、Se、Pb、Cr等）、有机复合污染物（多环芳烃、二恶英等），尤其是能够解决“石膏雨”和酸雾问题，使烟气排放达到5mg/Nm3以下甚至更低。因此，湿式电除尘技术成为目前环保行业新技术中的重点和热点。
2.湿式电除尘器介绍
2.1湿式电除尘器原理
电除尘器是一种利用电场力分离或收集烟气中悬浮颗粒物的设备。其基本原理是烟气穿过高压电场，使烟气中的悬浮颗粒物荷电。荷电后的颗粒物在电场中定向移动，最终被集尘板捕集。可分为以下七个过程（图1）：
（1）烟气通过均流板进入电场；
（2）在集尘板与放电极之间施加高电压，产生“电晕放电”，生成电子；
（3）烟气中的悬浮颗粒物与电子结合，形成带电粒子；
（4）带电粒子在电场力（库伦力）的作用下向集尘板移动；
（5）带电粒子在集尘板上聚集并释放电子；
（6）对集尘板上聚集的粒子进行清理，干式静电除尘器采用机械振打的方式，湿式电除尘器采用喷淋水清洗的方式。这一点是湿式电除尘器与干式电除尘器之间的主要区别。
（7）收集的灰尘外排，干式静电除尘器收集的干灰排往灰场，湿式电除尘器收集的灰水进入水处理系统。
图1 电除尘器原理示意图
2.2湿式电除尘器技术特点
湿式除尘器位于脱硫设备下游——烟气治理的末端。其技术特点为[2]：
（1）极板上无积灰、无二次扬尘、无移动部件，易损件少；
（2）收尘效果不受粉尘比电阻的影响；
（3）可有效去除PM2.5、SO3、气溶胶，解决“石膏雨”和酸雾问题，烟气排放可达到5mg/Nm3以下甚至更低。
（4）可有效去除重金属（如Hg、As、Se、Pb、Cr等）和有机复合污染物（多环芳烃、二恶英）等。
2.3湿式电除尘器分类
湿式电除尘器可分为板式（图2）和管式（图3）两大类。前者为气流在电场内部水平通过，后者为气流垂直通过。
图3 管式电除尘器示意图
板式湿式电除尘器处理烟气量大，放电能力强，抗电耐腐蚀性强，集尘极通常采用耐腐蚀不锈钢（316L），阻力低，工作中需要工业水作为冲洗水，需设置专门的水处理系统。
管式湿式电除尘器采用立式结构。集尘极大多采用蜂窝式导电玻璃钢，重量轻，仅需少量的工艺水作为冲洗水，因此对脱硫系统运行影响很小。但是长期运行后存在电腐蚀和阳极管结垢的可能。
3.影响湿式电除尘器稳定运行的关键因素
由于运行环境、清灰机理的特殊性，使得影响湿式电除尘器性能的因素也有别于常规干式电除尘器，通过三菱重工的实验测试及实际工程运行经验总结，影响关键因素有：烟气SO3浓度、脱硫塔入口烟气温度、集尘极高度、入口含尘量等。
3.1烟气SO3浓度的影响
SO3与烟气中的水蒸气形成硫酸雾，由于空间电荷效应（图4），较高的SO3浓度使得湿式电除尘器的运行电流降低，除尘效率降低，因此燃煤的稳定对湿式电除尘器的稳定运行影响较大。
图5脱硫塔入口烟气温度与酸雾粒径分布的关系（三菱数据）
3.3集尘极高度的影响
湿式电除尘器运行在饱和烟气状态台下，饱和状态时液相的水分子仍然不断地气化，汽相的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，液体和气体达到平衡状态。因此集尘极表面收集的污水液膜中，液相的水分子在不断的气化，留下粉尘等固态物质沉积在集尘极表面，而新冷凝的液相的水分子则聚集在固态沉积物的表面，造成了湿式电除尘器集尘极表面的固液分离（结垢）。当集尘极高度过高，则在集尘极底部沉积的粉尘等固态物无法被喷淋清洗系统冲洗干净，最终形成结垢，影响湿式电除尘器的稳定运行。图6为集尘极上部实际运行情况，可见在集尘极上部的喷淋冲洗效果是良好的；图7为集尘极下部实际运行情况，可见在集尘极下部结垢情况严重。因此在进行湿式电除尘器的工程设计时，须将集尘极高度控制在合理范围之内。
图7集尘极下部结垢情况
3.4入口含尘量的影响
湿式电除尘器作为精细净化设备，入口含尘浓度对其稳定运行有较大的影响，在湿烟气条件下，粉尘与水雾以“泥浆”雾滴的形态漂浮在烟气中，过高的入口含尘浓度意味着“泥浆”越浑浊，在被集尘极捕集后越容易在流入灰斗前形成结垢，影响湿式电除尘器的稳定运行。同时高的入口含尘浓度意味着需要更多的喷淋清洗水，因此会增加系统的耗水量和运行能耗。三菱重工通过总结大量的工程经验，建议湿式电除尘器入口含尘浓度＜100mg/m3为宜。
图10 喷淋管结垢情况
4.总结
（1）湿式电除尘器能够高效去除PM2.5、SO3，解决石膏雨问题，该技术将得到广泛应用。
（2）根据实验测试及实际工程运行经验总结，烟气SO3浓度、脱硫塔入口烟气温度、极板高度、喷淋水浊度及喷淋频率（间歇喷淋）等是影响湿式电除尘器稳定运行的关键因素，在实际工程设计及运行中应予以重视。
参考文献：
[1]周至祥.湿法FGD 湿烟囱工艺的问题及对策[J].电力环境保护，2003.1（19）：19-21.
[2]张丽丽.湿式电除尘技术在燃煤电厂的应用研究[J].《南方能源建设》，2015.4（12）：12-14.
作者简介：
张军强（1979年11月），男（汉族），甘肃秦安，工程师，从事燃煤电厂大气污染控制技术的研究。
论文作者:张军强
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/10
标签：电除尘器论文; 烟气论文; 集尘论文; 浓度论文; 粉尘论文; 入口论文; 电场论文; 《电力设备》2016年第16期论文;