金屬極板卧式濕式電除塵器選型與應用

知識 06-29

北極星節能環保網訊:隨著國家對燃煤電廠全面實施超低排放，在濕法脫硫後增加濕式電除塵器成為燃煤電廠煙塵實現超低排放的有效措施之一。濕式電除塵技術雖然問世已有一百多年歷史，但在我國燃煤電廠中使用較少，可以說濕式電除塵器在國內電廠的應用還處於起步階段。

福建龍凈環保股份有限公司對燃煤電廠用濕式電除塵技術進行了大量的研究和實驗，並通過多個工程的實際應用，總結歸納出燃煤電廠濕法脫硫後用金屬極板卧式濕式電除塵器的選型方法，且成功地應用於國內多個「超低排放」改造工程。

1、濕式電除塵器收塵原理

在收塵機理上，濕式電除塵器與乾式電除塵器基本一致，主要是向電場空間輸送高壓，通過空間氣體電離，煙氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒荷電後在電場力的作用下，移動到收塵極，在收塵極上聚集，通過收塵極上流動的液膜清除粉塵。

靜電除塵器的除塵過程可分為四個階段：氣體的電離、粉塵獲得離子而荷電、荷電粉塵向電極移動、將電極上的粉塵清除。只是濕式靜電除塵脫除的對象有粉塵和霧滴，也是因霧滴與粉塵的物理特性存在差別，所以其工作原理也相應的會有所差異。

從原理上來講，首先由於水滴的存在對電極放電產生了影響，要形成發射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢壘成為發射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬電極表面後，將原來的「金屬-空氣」界面分割成「金屬-水」和「水-空氣」界面，後兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多。這樣，金屬表面帶水後，將原來的高勢壘分解為兩種低勢壘，大大削弱了表面勢壘對自由電子的阻礙作用，使電子易於發射。

另外，水中的多種雜質離子在電場作用下，也易越過表面勢壘而成為發射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發生電暈放電。其次由於水滴的存在，水的電阻相對較小，水滴與粉塵結合後，使得高比電阻的粉塵比電阻下降，因此濕式靜電除塵的工作狀態會更加穩定；另外由於濕式靜電除塵器採用水流沖洗，沒有振打裝置，所以不會產生二次揚塵。

2、金屬極板卧式濕式電除塵器試驗研究

從濕式電除塵器的收塵原理分析，濕式電除塵器與乾式電除塵器是相同的，但由於兩者所處理的對象存在差異，所以濕式電除塵器選型可以借鑒乾式電除塵器，但必須分析其處理介質的獨特特點。濕式電除塵器在整個煙氣治理系統中位於濕法脫硫之後，所以其處理的對象即為濕法脫硫排出煙氣。

①在低粉塵濃度的工況下，濕式電除塵器仍能夠保持較高的除塵效率，比集塵面積達到一定值時，各級顆粒的脫除效率均能達到80%以上，對於0.1μm以下及3μm以上的顆粒，其效率可達90%。

②放電電壓、比集塵面積及極板水膜對濕式電除塵器內細顆粒荷電及分級脫除效率均有重要影響，放電電壓增大，細顆粒荷電量增加，分級脫除效率提高；比集塵面積增大，細顆粒的停留時間增長，顆粒向極板遷移時間增長，除塵效率有明顯提高；極板水膜能提高細顆粒荷電及對細顆粒捕集效率。

通過對濕式電除塵器大量的試驗研究和調研，同時參考國外相對成熟的燃煤電廠濕式電除塵器的應用情況，最終我們確定燃煤電廠濕法脫硫後濕式電除塵器採用國際主流的「金屬極板卧式結構」。

3、金屬極板卧式濕式電除塵器選型技術

3.1查找分析設計參數的準確性

影響到濕式電除塵器性能的最主要因素就是工況條件，包括處理煙氣量、煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣含氧量、入口粉塵粒徑、入口粉塵濃度等，依據已有條件和以往同類機組經驗，分析各關鍵參數（煙氣量、煙氣溫度、入口含塵濃度等）的正確性，確保設計基礎無誤。

3.2確定設計目標

依據已有的設計參數和業主要達到的最終煙氣排放目標來確定濕式電除塵器的除塵效率、除SO3效率、除霧滴效率、煙氣阻力等最終設計目標。

3.3電除塵器規格容量的確定

（1）確定比集塵面積

因濕式電除塵器收塵機理與乾式電除塵器相同，故在比集塵面積的計算方面依然適用於經典的多依奇效率計算公式。由於多依奇公式是多個相對理想的假設條件下得出的，故在實際使用中，我們需要採用其修正公式，根據實驗和工程經驗給予合理的修正，確保最終選型的正確，具體修正公式如下：

（2）確定電場風速

根據大量的試驗數據驗證，目前濕式電除塵器在電場風速高達4.5m/s時，對極板的水膜成形以及收塵效率影響較小，但考慮到結構穩定性，已經長期高效可靠運行，一般在具體應用中，推薦濕式電除塵器的電場風速小於3m/s。

(3)確定電場數

根據確定的比集塵面積和電場風速就可以計算出除塵器所需的總集塵面積和斷面積，據此通過已有的選型系列化型譜就可以細化電場長度、極板有效高度等具體參數。濕式電除塵器不同於乾式電除塵器，由於往往入口含塵濃度都比較低，所有除塵效率也較乾式電除塵器更低，一般選取一到兩個電場。當濕式電除塵器除塵效率要求大於80%時，推薦採用兩個電場的結構，可以更有效地保證最終排放指標。

(4)極配形式的確定

陰陽極作為電除塵器的核心組成部分，對除塵效率影響重大。陽極板是濕式電除塵器的核心構件之一，它的結構形式是否有利於形成均勻水膜，是否能消除一般極板的「溝流」現象，是濕式電除塵器極板結構設計時必須考慮的。福建龍凈環保股份有限公司採用的是WBE型金屬寬極板，原型來源於乾式電除塵器BE型極板，在此基礎上經過大量試驗研製成型。WBE型金屬極板不但水膜均勻性完好，而且極板剛性好，有利於生產和安裝。

陰極線線型的選擇，由於其處於可能被水膜包覆影響放電的環境中，宜採用起暈電壓低、易沖洗的極線型式，有效防止液滴停留在針尖上，保證針刺的放電能力和減少液滴腐蝕的線型，我公司採用了鋸齒線，並於陰極框架採用了無焊接的先進連接方式，確保了可靠性。

經過大量試驗研究我們最終確定的陰陽極同極距為300mm，不同於乾式電除塵器400～450mm的寬極距。在此極距下，電場更易於放電，釋放更多電荷有利於細顆粒物的荷電和收塵。

（5）高壓電源的確定

配套高壓電源的額定電流按供電區域集塵面積的大小確定，對於常規乾式電除塵器一般可在0.2～0.5mA/m2範圍內選取，而濕式電除塵器由於水介質的參入，板電流密度可以提高至0.6～1.0mA/m2的範圍。當然電流容量也不是選越高越好，也是要根據實際工況的運行電流而定。也有T/R電流選得過大，而實際運行電流小，使T/R阻抗壓降減小，輸出電壓增高，導通角減小，二次電壓降低的問題。

而高壓電源的電壓等級是根據不同的極間距確定的。一般可在3～3.5kV／cm範圍內選取，對於濕式電除塵處理對象為低比電阻以及鋸齒線針尖放電的特點，電壓等級可取低一些。當然電壓等級也不是選越高越好，而是要根據實際工況的擊穿電壓而定。其原因是T/R輸出電壓過高，而實際電場擊穿電壓低，造成導通角小，二次電壓偏低。

目前常規按同極距300mm選55～66kV。針對上述選型技術所確定的濕式電除塵器，結合技術經濟性對比，確定最終規格型號等完成選型流程。

4、金屬極板卧式濕式電除塵器的應用

國內首台濕法脫硫後濕式電除塵器在上海長興島成功投運；2013年10月，國內首台330MW大型機組濕法脫硫後濕式電除塵器在華電淄博成功投運；2014年8月，國內首台670MW大型機組濕法脫硫後濕式電除塵器在大唐山東黃島成功投運。

至2015年底，WBE型濕式電除塵已取得14台1000MW機組合同業績。已經投運的神華國華河北三河電廠2號爐350MW機組、神華國華河北定州電廠3、4號爐660MW機組、神華惠州電廠1號爐330MW機組等工程濕式電除塵器出口煙塵濃度都穩定在2mg/m3以內，高效地實現了燃煤電廠煙塵超低排放的指標。

5、小結

WBE型金屬極板卧式濕式電除塵器在選型技術方面通過大量科學試驗的積累，以及大量工程的實踐，經檢驗證明，WBE型濕式電除塵技術水平和工業應用均處於國內領先，為實現燃煤電廠煙塵「超低排放」提供了高效、穩定、可靠的技術支撐。

原標題:金屬極板卧式濕式電除塵器選型與應用