柔性陽極濕式靜電技術的工程應用

宋家秋

（山東神華山大能源環(huán)境有限公司 山東濟南 250014）

1 前言

近年來，環(huán)境保護與經濟發(fā)展的關系成為人們關注的重點問題，霧霾天氣給人們的健康帶來了巨大的隱患，PM2.5等微細顆粒物的減排控制進入了普通民眾的視野，國家相關部門也出臺了更為嚴格的環(huán)保政策，燃煤電廠煙氣污染物排放一直是大氣污染治理的重要組成部分，隨著各類環(huán)保技術不斷更新進步，排放指標要求也越來越高，部分燃煤電廠提出了煙氣污染“近零排放”的治理目標，即二氧化硫排放小于35mg/Nm3，氮氧化物50mg/Nm3，煙塵排放小于5 mg/Nm3，國華三河電廠為實現這一目標，2014年6月，首先在其1#機組完成了“近零排放”技術改造，除了采取高效脫硫脫硝技術以外，在煙塵及微細顆粒物減排技術上選用了柔性陽極濕式靜電除塵技術。

2 工程概況

國華三河發(fā)電有限責任公司一期工程安裝兩臺日本三菱重工350MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組，1#、2#機組分別于1999年12月、2000年4月投產。電廠一期除塵采用雙室五電場靜電除塵器，型號為2FAA-2×3.75（3×3）M-2×8-15-A2。脫硫采用石灰石—石膏濕法脫硫，一爐一塔布置。根據該公司“綠色發(fā)電計劃”的總體部署和要求，對#1機組鍋爐在脫硫擴容提效后加裝了柔性陽極濕式靜電除塵裝置

3 工程設計說明

濕式靜電除塵器布置在脫硫塔東側的空地，采用下進上出的形式，搭建新的鋼結構支架用于支撐濕式電除塵器。濕式電除塵入口煙塵按25mg/Nm3設計，出口煙塵不高于5mg/Nm3，除塵效率不低于80%。

圖1 新搭建的鋼結構支架用于支撐濕式電除塵器

柔性陽極濕式靜電除塵本體采用鋼結構形式，主要由陰極裝置、陽極裝置、供電電源和沖洗系統(tǒng)部分組成。

3.1 濕式電除塵器本體

本濕式電除塵器過流斷面為矩形，外形尺寸為22.0m×12.0m×13.5m，陽極構件采用模塊化設計，材質為雙相不銹鋼；殼體和支撐梁等采用碳鋼襯玻璃鱗片。在濕式電除塵器進出口煙道上設置壓力變送器以及差壓變送器以監(jiān)控運行阻力。

3.2 陽極裝置

陽極裝置包括柔性陽極及其支撐結構。陽極支撐結構包括上部支撐梁及下部張緊裝置，上下陽極梁均與殼體相接。柔性陽極材質采用有機合成纖維，并經特殊處理，具有極優(yōu)良的低溫耐腐蝕性能，完全滿足在飽和濕煙氣環(huán)境中長期運行。

由于柔性陽極為纖維材質，利用纖維結構的毛細現象，使其在運行過程中自然形成“全表面”均勻水膜，不會出現剛性極板常見的“溝流”及“枝杈”現象，降低了陽極發(fā)生結垢的可能性。通過特殊的張緊、支撐結構設計，使每塊柔性極板均可以進行安裝調整，能夠保證安裝精度而且可實現單張極板更換。

3.3 陰極裝置

陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置、絕緣箱。陰極線采用2205圓管芒刺線，耐腐蝕。陰極線固定于上下框架上，框架通過設置于殼體外部的絕緣箱支撐。絕緣箱內吊桿采用陶瓷管支撐，絕緣箱內配有電加熱器，絕緣箱內部溫度維持在90℃～120℃，以保證陰極和陽極之間時刻保持干燥絕緣狀態(tài)，絕緣箱設有溫度測點。

本項目濕式電除塵器設置三套高壓恒流電源分別為三個電場供電。每個電場設2個區(qū)，共6個區(qū)。

3.4 沖洗系統(tǒng)

本工程內設兩層沖洗管網：陰極沖洗管網和陽極沖洗管網。陰極沖洗管網主要進行開機前沖洗以及關機后沖洗，正常運行定期沖洗，平均水耗近乎為0。沖洗時瞬時沖洗水量80m3/h,沖洗時間約15min，正常運行時沖洗頻率為15天一次。陽極沖洗管網主要考慮保護陽極所設置，正常運行時無需開啟。

由于運行環(huán)境為濕煙氣，柔性陽極“全表面”在無連續(xù)沖洗的情況下就能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。沖洗時分區(qū)進行，合計不超過一小時，由于運行時不連續(xù)沖洗，高壓電源的電能完全作用于細微顆粒，沒有“競爭荷電”的現象。

3.5 陽極收集液的排放

正常運行時，柔性陽極表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至濕式電除塵器下部的集液槽，實現在線清灰。本工程收集液總流量約為1 m3/h～2m3/h，采用FRP管引至吸收塔地坑進行液封，液封深度不低于500mm。不另外設置水處理系統(tǒng)，不會影響脫硫系統(tǒng)的正常運行。

3.6 防腐保溫

濕式電除塵器內部介質為低溫飽和濕煙氣，溫度為50℃，設備本體和煙道需要進行保溫和防腐。防腐措施如下：

（1）煙道：玻璃鱗片防腐；（2）濕式電除塵器：陽極采用耐腐蝕柔性材料；陰極線采用鉛銻合金，絕緣子為陶瓷材質，殼體及鋼性支撐結構外表面刷玻璃鱗片進行防腐；其它不能防腐的部件采用雙相合金鋼及高等級不銹鋼。（3）管道：收集液管道采用FRP管。

4 工程運行情況

工程于2014年2月15日開工建設，2014年6月15日進行升壓調試試驗，6月23日隨鍋爐主機正式投入啟動運行。運行電壓、二次電流十分穩(wěn)定，除塵效率穩(wěn)定在80%以上。

國家目前對煙塵超低排放還沒有統(tǒng)一的檢測標準。采用世界公認的低濃度煙塵檢測精確度最高的芬蘭Dekati公司生產“低壓電稱沖擊儀”（ELPI），對三河電廠WESP進行了7天共200組數據監(jiān)測，濕式除塵器入口煙塵濃度14mg/Nm3～24mg/Nm3，出口煙塵平均濃度穩(wěn)定在3mg/Nm3～4mg/Nm3以下。為國內首臺石灰石—石膏法脫硫機組煙塵“近零”排放案例，整體效能指標達到世界先進水平。

圖2 石灰石—石膏法脫硫機組煙塵“近零”排放案例

5 結語

國華三河發(fā)電廠1#機組柔性陽極濕式靜電除塵器順利投運以及良好的運行情況，再次證明了該技術自身的優(yōu)勢與可靠的性能，為柔性陽極濕式靜電除塵器成功應用提供了新的例證，與傳統(tǒng)采用不銹鋼、導電玻璃鋼等剛性陽極的濕式電除塵相比，柔性陽極濕式靜電采用柔性有機纖維作為陽極，耐腐蝕性能更優(yōu)；無堿液沖洗及二次廢水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，電耗低、水耗低，運行費用僅為同類產品的40%～50%；具備自清灰功能，極大降低結垢、積灰風險；運行維護簡單、可靠性高。該技術讓燃煤機組用相對較低的成本實現長期穩(wěn)定的超凈排放運行更為切實可行，其大規(guī)模的推廣應用對我國燃煤機組低成本實現超凈排放具有重要意義。

[1]王樹民,宋暢,陳寅彪,等.燃煤電廠電氣污染物“近零排放”技術研究及工程應用.環(huán)境科學研究,2015,28(4)：487-494.

[2]Jingcai Chang,Yong Dong,Zhiqiang Wang,et al.Removal of sulfuric acid aerosol in a wet electrostatic precipittor with single terylene or polypropylene collection electrodes.Journal of Aerosol Science.2011,42:544-554.

[3]常景彩,董勇,陳朋,等.丙綸和滌綸集塵極表面的液滴浸入擴散動力學特性.復合材料學報,2011,28(5):197-205.