目前國內(nèi)濕式除塵設備的主要類型,依據(jù)當前國內(nèi)濕式除塵設備的投入運行實際情況,分析了影響濕式除塵設備高效穩(wěn)定運行的幾個關鍵參數(shù),并對不同的工藝路線和設備選型方法提出了若干建議。
一、導言
對于燃煤煙氣排放的細顆粒物,三部委要求中、東、西部地區(qū)新建和東部現(xiàn)役燃煤電廠煙塵排放濃度標準基本達到或接近燃氣輪機組排放限值,鼓勵加裝濕式靜電除塵裝置(WESP)等成熟適用的環(huán)保改造技術。在美國、日本、德國等世界發(fā)達,自1991~1992年開始,濕式靜電技術用于脫硫尾部煙氣處理方面開始有工業(yè)應用案例。在我國,自2014年下半年開始,國內(nèi)陸續(xù)建成一批濕式靜電除塵改造工程,公布的煙塵排放濃度也越來越低,從10mg/Nm3,到5mg/Nm3,到3mg/Nm3,甚至于1mg/Nm3,結合高效脫硫、脫硝技術,“超凈排放”“近零排放”的概念逐漸成為環(huán)保熱詞。WESP作為高效除塵的精處理設備在處理復雜濕煙氣PM2.5組分方面具有明顯的優(yōu)勢,得到行業(yè)人士的普遍認可,本文僅就WESP目前在國內(nèi)的應用情況進行討論和分析。
二、WESP技術分類
WESP除在處理復雜濕煙氣PM2.5組分具備明顯優(yōu)勢之外,其對高比電阻粉塵、酸霧、汞、重金屬、二惡英等氣溶膠顆粒也具有優(yōu)異的協(xié)同脫除效果,嚴格來講,“深度凈化、聯(lián)合脫除”才是該技術應用于燃煤煙氣污染物末端脫除的準確表述,而不是常規(guī)理解的僅僅實現(xiàn)的除塵功能。隨著濕式靜電除塵設備的大規(guī)模應用,業(yè)主單位在選擇濕式除塵設備時,通常按照陽極材質(zhì)不同來分類,即:
1、柔性陽極濕式除塵設備
該技術采用柔性有機纖維作為做陽極,利用纖維結構的毛細現(xiàn)象,使其在運行過程中自然形成“全表面”均勻水膜,不會出現(xiàn)剛性極板常見的“溝流”及“枝杈”現(xiàn)象,降低了陽極發(fā)生結垢的可能性。柔性有機纖維材料耐腐蝕性能優(yōu)越,運行過程中不需要額外使用堿液進行保護性沖洗,無二次廢水產(chǎn)生。柔性陽極能夠在極板自然形成并保持一層均勻水膜,起到“自沖刷”的水力沖灰效果,無需大量沖洗水。該技術由山東神華山大能源環(huán)境有限公司自主研發(fā),專門針對燃煤濕煙氣的特點,具備完全自主知識產(chǎn)權,是國內(nèi)電力行業(yè)早大型化應用(300MW機組以上)的濕式除塵設備技術,可根據(jù)需要采用立式或臥式布置方式,運行費用是國內(nèi)外同類技術的40%~50%。
2、剛性極板濕式除塵設備
(1)不銹鋼陽極濕式除塵設備:該技術采用316L不銹鋼作為陽極材料,其技術來源為日本三菱、日立公司,國內(nèi)也有部分環(huán)保企業(yè)通過消化吸收以上技術推出了自己的不銹鋼陽極WESP技術,該技術均采用臥式方式布置。由于316L不銹鋼在脫硫后高腐蝕環(huán)境煙氣中長期運行存在顯著的腐蝕結垢風險,采用金屬極板的濕式靜電除塵器都設計有堿液(NaOH溶液)保護系統(tǒng),雖然一定程度上延長了陽極板的使用壽命,但是卻由此產(chǎn)生了大量堿性廢水,須另行處理,也對電廠的廢水處理系統(tǒng)帶來了一定的壓力。
(2)玻璃鋼陽極WESP
該技術采用導電玻璃鋼作為陽極,具備良好的耐腐蝕性能,運行中不需要堿液保護沖洗。玻璃鋼陽極濕式靜電曾在國內(nèi)化工行業(yè)(除酸霧)廣泛應用,與燃煤煙氣不同,化工行業(yè)使用的濕式靜電除塵器煙氣處理流速一般在1m/s左右(一般處理燃煤煙氣為2~3m/s),且尾氣成分相對從簡單,基本為SO3酸霧,H2S等(燃煤煙氣中含有塵、鹽類等多組分雜質(zhì)),因此該技術在燃煤煙氣處理中的應用還有待進一步驗證。
三、WESP技術工藝及設備選型分析
清灰方式合理,陽極表面能夠持續(xù)保持清潔是濕式除塵設備長期穩(wěn)定運行的關鍵。因此選擇不同的技術工藝,重點應對陽極清灰方式和效果以及由清灰方式衍生的問題予以考慮。WESP設備若按清灰水膜形成類型劃分,主要有:自清灰型(依靠靜電收集液體形成均勻水膜,完成電極沖洗,以濕煙氣環(huán)境為前提,代表性技術柔性陽極);噴霧沖刷型(霧化噴嘴產(chǎn)生氣水混合物,在電極表面形成均勻水膜,代表性技術剛性陽極)。陽極材料的異同,其形成水膜的機理差異加大。對于柔性陽極而言,其陽極材料選用耐酸堿腐蝕性優(yōu)良的有機纖維,材料編制結構特性引入毛細作用,利于在超低水耗量(甚至緊靠捕集脫硫攜帶的液滴量)即可在表面形成均勻水膜,正常運行耗水量基本為零;剛性陽極需要重點提升極板表面加工偏差和降低表面張力,水膜形成過程要利于液膜鋪展,否則會在極板表面形成“溝流”、“枝杈”現(xiàn)象,有造成極板結垢的嚴重風險,或者需要使用外加水源頻繁對陽極進行沖洗,這會使得運行水耗、電耗和運行成本偏大,嚴重者會影響脫硫系統(tǒng)水平衡。因此需盡量降低沖洗水耗量,從而減少設備出口液滴濃度超標風險增加,降低煙羽脫尾視覺污染。
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