湿式电除尘技术应用和研究

工业发展给人们生活带来便利的同时，环境污染问题也日益严重。近年来日益增多的雾霾天气使人们对粉尘排放越发重视，环保标准越来越高。文章介绍了湿式电除尘器的工艺原理，湿式电除尘器与干式电除尘器的对比分析，并对常见湿式电除尘器的工艺特点进行了分析。湿式电除尘器工艺成熟，对细微粉尘捕集能力较高，同时也可对气溶胶、汞、重金属等有一定的脱除效果，应用前景广泛。

工业发展给人们生活带来便利的同时，带来的环境污染问题也越来越引起重视。随着今年来雾霾天气的增多，粉尘颗粒物的排放成为人们关注的焦点。火力发电厂作为大气污染物排放的重要一环，其排放环保标准也日益严格。《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）》中规定燃煤电厂粉尘排放浓度限值为30mg/Nm3，重点地区特别排放限值为20mg/Nm3。

2014年，国家相关部委发布《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》，要求部分重点地区分拆排放浓度不高于10mg/Nm3。对于如此严格的标准，常规电厂粉尘脱出设施已无法满足要求，湿式电除尘技术作为烟气深度净化处理的主要技术，将得到广泛应用[1]。

1湿式电除尘器工作原理

湿式电除尘器工作原理与常规干式电除尘器工作原理相似。其原理都是向电场空间输送直流负高压，通过空间气体电离，烟气中粉尘颗粒和雾滴颗粒荷电后在电场力的作用下，收集在收尘极表面。其区别在于工作的烟气环境不同，干式电除尘器工作烟气环境是锅炉排烟温度状态的烟气，利用机械振打清灰的方式将收集到的粉尘去除，而湿式电除尘器工作烟气环境基本是脱硫后的湿烟气，利用在收尘极表面形成的连续不断的水膜将粉尘冲洗去除。原理如图1所示。

根据技术型式不同，一部分湿式电除尘器在阳极板上部设有喷水系统，将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达收尘极而被捕集。

喷出的水雾在收尘极上形成连续的水膜，将收集的粉尘冲刷到灰斗中排出。也有一部分湿式电除尘器不设置水膜形成的喷水系统，利用饱和湿烟气中收集下来的大量水雾滴在收尘极上形成连续不断的水膜，将粉尘冲洗去除。只设置定期冲洗喷水系统，对收尘极和放电极进行定期大水量冲洗，保证运行效果。

2湿式与干式电除尘器差异

湿式电除尘器的工作环境与干式电除尘器不同，由于烟气基本处于湿饱和状态，除尘效果比干式电除尘器好。湿式电除尘器去除的对象除了有粉尘颗粒还有大量的水雾滴以及气溶胶等物质，由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作过程也有所差异。

从原理上来讲，首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子，增压烟气湿度，让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。

水覆盖金属表面后，将原来的“金属――空气”界面分割成“金属――水”界面和“水――空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多，可以显著改变电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。其次，由于水滴的存在，高比电阻的粉尘与水滴结合后，其比电阻明显下降，有利于粉尘的去除，因此湿式电除尘器的工作状态会更加稳定。另外由于湿式电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，可解决常规干式电除尘器振打清灰二次扬尘的问题。干式电除尘器与湿式电除尘器对比见表1。

湿式电除尘器通常设置在湿法脱硫装置后，脱硫后的饱和烟气中携带大量水滴，在通过高压电场时也可被捕获去除，这样可降低烟气中总的携带水量，减小石膏雨形成的几率。同时用于收集微细颗粒物PM2.5、酸雾等，烟尘排放浓度可以达到≤5mg/m3；解决湿法脱硫系统存在的石膏雨问题，还可用于控制汞等重金属污染物。湿式电除尘器在美国、日本和欧洲已成功应用于湿法脱硫之后的PM2.5的去除。

3湿式电除尘器不同技术对比

从结构上来看，湿式电除尘器主要分两种形式，包括水平板式和竖直管式。

3.1板式湿式电除尘器

水平板式湿式电除尘器的厂家主要有三菱和日立等。

三菱产品的技术优点主要有：收尘极应用不锈钢材料，运行时需要连续喷入碱性水，提高设备抗酸腐蚀性，保证使用寿命。通过对喷嘴与收尘极板型式的优化配置，可保证对极板最佳的清洗效果，同时喷出的雾化水，可以对烟气中粉尘和液滴起洗涤作用。由于设置了连续喷水系统，系统需设置工艺水箱、循环水箱、排水箱、贮碱罐、加碱装置等，系统工艺较复杂，且系统水耗较高。其工艺系统如图2所示。

收尘极与放电极的喷淋水实行分区供水，在电除尘运行过程中收尘极一直保持喷淋状态，而放电极一天只喷淋一次，放电极喷淋时电除尘需短时停电。由于收尘极喷嘴在设计上指向性较强，可避免将水喷淋到放电极上，但是对烟气的洗涤作用较三菱喷淋方式有所减弱。

3.2立式管式湿式电除尘器

竖直管式湿式电除尘器在化工工业上应用较多，其技术特点是：收尘极采用耐腐蚀非金属复合材料，解决设备酸腐蚀问题，延长设备使用寿命。设计结构紧凑，布置灵活，可根据场地情况优化结构型式和布置方式，节省占地面积，适用于原有机组改造和新建机组。

非金属耐腐蚀复合材料的应用，彻底解决了湿式电除尘器采用金属材料，运行中连续喷入碱性水抗酸腐蚀的问题。设备正常运行时不需要连续喷水形成水膜，利用除尘器收集烟气中的水能够实现循环利用。设备耗水量低，给水排水系统简单，运行阻力低，耗电量大大降低[2]。其工艺系统如图4所示。

4结束语

湿式电除尘器系统工艺成熟，在国外有广泛应用。近年来，随着国内环保要求的日益提高，越来越多的电厂开始采用湿式电除尘工艺，以应对严格的污染物排放标准。湿式电除尘器除可以捕集粉尘外，对于气溶胶、汞、重金属等也有一定的收集效果。因此，湿式电除尘技术在火力发电厂的应用前景广泛[3]。

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