當(dāng)前我國大氣環(huán)境形勢嚴(yán)峻,在傳統(tǒng)煤煙型污染尚未得到有效控制的情況下,以臭氧、細(xì)顆粒物(PM2.5)和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出,部分區(qū)域和城市大氣霧霾現(xiàn)象突出,許多地區(qū)主要污染物排放量超過環(huán)境容量,威脅到人民的身體健康。電除塵器因其具有除塵效率高、適應(yīng)范圍洸、運行費用低、可靠性高、使用方便且無二次污染等優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的煙氣處理。常規(guī)的除塵器普遍存在除塵效率低和二次揚塵問題,無法滿足對細(xì)微顆粒物污染的減排要求。因此,立足中國國情,尋找高效除塵設(shè)備迫在眉睫。濕式電除塵器(WESP)擁有控制復(fù)合污染物的強(qiáng)大功能,它對微細(xì)的、黏性的或高比電阻粉塵及煙氣中酸霧、汞等的收集都是比較理想的。這一高效復(fù)合污染物控制技術(shù)的潛能正在不斷被挖掘,各種新的濕式電除塵技術(shù)及裝備在國外相繼涌現(xiàn)并得到成功應(yīng)用,為國內(nèi)燃煤企業(yè)提供了一個既能滿足極低排放,又能控制復(fù)合污染物的可靠技術(shù)。
WESP 工作原理及結(jié)構(gòu)特點
2.1 工作原理
接通高壓直流電源后,兩極之間形成了非均勻高壓靜電場。在電場的作用下,電暈線周圍產(chǎn)生電暈層。電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離,從而產(chǎn)生大量的負(fù)離子和少量的陽離子,這個過程叫電暈放電。煙氣進(jìn)入電場時,酸霧、煙塵等顆粒被荷電。荷電后的酸霧、煙塵等顆粒靜電凝聚作用加強(qiáng),粒徑增大,荷電量增加,在電場力的作用下迅速抵達(dá)陽極(沉淀極)。大量的酸霧及粉塵顆粒不斷地被驅(qū)向陽極,同時迅速釋放電荷,從而達(dá)到酸霧、煙塵等氣溶膠微粒與煙氣分離的目的。
WESP 運行的三個階段與干 ESP 相同:荷電、收集和清灰。只是濕式靜電除塵脫除的對象有粉塵和霧滴,但是由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別,其工作原理也有所差異。由于水滴存在,使得將原來的“金屬—空氣”界面分割成 “金屬—水”界面和“水—空氣”界面,大大削弱表面勢壘對自由電子的阻礙作用,使電子易于發(fā)射。另外,水中的多種雜質(zhì)離子在電場作用下,也易越過表面勢壘而成為發(fā)射離子。這些都改變了電極放電效果,使之能在低電壓下發(fā)生電暈放電。其次由于水滴的存在,水的電阻相對較小,水滴與粉塵結(jié)合后,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(tài)會更加穩(wěn)定;另外由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗,沒有振打裝置,所以不會產(chǎn)生二次揚塵。相比于傳統(tǒng)的干法電除塵,濕式電除塵具除塵效率不受粉塵特性影響,不受灰分、比電阻影響,除塵效率高、壓力損失小、操作簡單、能耗小、無運動部件、無二次揚塵等優(yōu)點[3]。
2 結(jié)構(gòu)類型
WESP 主要由進(jìn)出口煙道、除塵器殼體、導(dǎo)流板、整流格柵、陽極收集板、陰極線、絕緣箱、沖洗水系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)等組成。在結(jié)構(gòu)上有板式和管式兩種,管式濕式電除塵器一般由一根或一組呈圓形、六角形或方形的管子組成,電暈極放置在管子中間,把管子的內(nèi)壁作為收塵的表面,含塵氣體自上而下從管內(nèi)通過。板式濕式電除塵器的集塵板呈平板狀,極板間均勻布置電暈線。板式和管式各有優(yōu)缺點,詳見表 1。在布置形式上主要包括獨立布置和與 WFGD 整體布置兩種。新建工藝中,可以將 WESP 與煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計,結(jié)構(gòu)緊湊,流程簡潔,占地面積小,布置靈活。改造項目中,可以在不改變現(xiàn)有脫硫及除塵設(shè)施的情況下,安裝在脫硫塔后,可以垂直布置,也可以落地布置。
3 清灰方式
WESP 一般采用水噴淋濕式清灰。在除塵過程中,對于沉淀到極板上的固體粉塵,一般是用水清洗沉淀極板,使極板表面保持經(jīng)常有一層水膜,當(dāng)粉塵沉到水膜上時,隨水膜流下,從而達(dá)到清灰的目的。形成水膜的方法,既可以采用噴霧方式,也可以采用溢流方式。
濕式清灰的關(guān)鍵在于選擇性能良好的噴嘴和合理地布置噴嘴。一般選用噴霧效果好的小型不銹鋼噴嘴或銅噴嘴。清灰的噴嘴布置是按水膜噴水和沖洗噴水兩種操作制度進(jìn)行的。
清灰用水一般循環(huán)使用,當(dāng)懸浮物或其他有害物質(zhì)超過濃度時要進(jìn)行凈化處理,符合要求后再使用。
4 材料選擇
由于濕式電除塵器處理的是低溫飽和濕煙氣,易引起腐蝕,需合理地選擇各部件的結(jié)構(gòu)材料。
殼體是安全的部分,通常采用普通鋼,內(nèi)表面需涂防腐材料,安裝時需嚴(yán)格控制殼體內(nèi)表面破損,防治產(chǎn)生腐蝕,如焊接點、構(gòu)件連接處及蓋板等。
沉淀極需具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。目前,沉淀極材料選擇呈現(xiàn)多元化趨勢,根據(jù)場合不同,選材不僅僅局限于傳統(tǒng)的剛性、耐腐蝕的不銹鋼或合金材料也可采用非金屬導(dǎo)電材料如導(dǎo)電玻璃鋼和纖維制的柔性電極。
放電極的抗腐蝕性能應(yīng)高于其他部件,因為其表面易造成粉塵液結(jié),局部腐蝕較快。一般采用采用耐腐蝕的不銹鋼或合金材料。