濕式電除塵器在1 000 MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用

趙重陽

（國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

濕式電除塵器在1 000 MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用

趙重陽

（國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

主要以國電諫壁發(fā)電廠1 000 M W機(jī)組為例，對濕式電除塵器的定義、工作原理、結(jié)構(gòu)組成以及安裝和運行情況進(jìn)行了介紹。

濕式電除塵器；原理；結(jié)構(gòu)；參數(shù)

隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，大氣環(huán)境污染得到高度重視。2013年2月，環(huán)保部頒布《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，9月國務(wù)院發(fā)出《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》，部分地區(qū)甚至提出了燃煤電廠大氣污染物“近零排放”的要求。煙塵作為大氣環(huán)境的主要污染物，加強管控勢在必行，尤其是一些重點省份和區(qū)域，燃煤電廠粉塵排放濃度執(zhí)行≤5 mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)也將是趨勢。為滿足此標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠“煙塵深度提效”將被提上議事日程?，F(xiàn)以一臺1 000 MW機(jī)組為例，重點介紹濕式電除塵器的原理、構(gòu)造以及運行情況等。

1　濕式電除塵器的定義及工作原理

濕式電除塵器的定義為：濕式電除塵器（WESP）是用于脫除濕煙氣中的塵、霧、液滴及氣溶膠、PM2.5等雜質(zhì)的靜電除塵設(shè)備。由于處理的煙氣為濕煙氣（一般煙氣中含有的水分為飽和狀態(tài)），通常稱為濕式電除塵器。濕式是與干式相對應(yīng)的，電廠鍋爐之后的煙氣溫度高，氣體處于未飽和狀態(tài)，可以理解為干態(tài)，而脫硫之后煙氣的水分處于飽和狀態(tài)，此時煙氣可理解為濕態(tài)。

濕式電除塵器主要由陰極系統(tǒng)、陽極收塵系統(tǒng)、上下氣室、氣流分布裝置和供電系統(tǒng)所組成，陽極收塵系統(tǒng)采用管束結(jié)構(gòu)，每根陽極管對應(yīng)一根陰極線。

濕式電除塵器工作原理：工作時作時利用高壓靜電裝置對架設(shè)在濕式靜電除塵器內(nèi)的陰極線施加高壓電，在電場力的作用下，整個沉淀極管內(nèi)都形成電暈區(qū)。當(dāng)含塵、水霧、酸霧及其他污染物的煙氣進(jìn)入足以使氣體電離的靜電場時，產(chǎn)生大量的正負(fù)離子和電子并使塵、酸霧、水霧等荷電，荷電后的粒子在電場力的作用下向沉淀極移動并在沉淀極上沉積，在沉淀過程中在陽極管內(nèi)壁形成含塵液膜，含塵液膜在重力作用下流到濕式靜電除塵器下部的集液槽中，達(dá)到捕集煙氣中霧滴和其他污染物的目的。

電氣收塵原理和濕式電除塵器工藝流程示意圖見圖1。

2　濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)組成及特點

濕式電除塵器本體支撐采用鋼結(jié)構(gòu)框架形式，主要由殼體、陰極系統(tǒng)、陽極管、絕緣箱、供電電源和沖洗系統(tǒng)組成。

2.1殼體

濕式電除塵器殼體采用自帶保溫功能的玻璃鋼壁板，厚度≥100 mm，保溫效果符合國家規(guī)范。

圖1　電氣收塵原理示意圖

圖2　濕式電除塵器工藝流程示意圖

2.2陽極裝置

我國腫瘤發(fā)病率逐年增加，嚴(yán)重影響人民生命安全[1]。放化療作為惡性腫瘤最主要的治療方式，可以有效提高病人生存率[2-3]，但放化治療過程中骨髓造血細(xì)胞分裂、增殖會受到抑制，導(dǎo)致周圍血中成熟細(xì)胞數(shù)量減少，白細(xì)胞、血小板等下降[4-5]，對此，臨床往往采取口服升白細(xì)胞藥物進(jìn)行針對性治療，解決骨髓抑制[6-7]，其服藥依從性高低直接影響著骨髓抑制治療效果。研究顯示：服藥依從性主要受病人疾病主觀感受及客觀經(jīng)歷影響[8]，本研究利用質(zhì)性研究方法對腫瘤病人升白細(xì)胞藥物服用依從性進(jìn)行分析，以期為提高病人升白細(xì)胞藥物服用依從性，制訂有效護(hù)理措施提供依據(jù)。

采用蜂窩狀六邊形管式導(dǎo)電玻璃鋼材料作為陽極，陽極管內(nèi)切圓直徑為300 mm，陽極管厚度≥6 mm。陽極管材料采用具有導(dǎo)電性能優(yōu)良、在酸性濕氣體環(huán)境中幾乎無任何腐蝕的高碳纖維復(fù)合材料CF，可在線連續(xù)工作，同時具有較高的阻燃性，能確保陽極裝置在電廠脫硫之后的煙氣中長周期穩(wěn)定運行。

除塵效率是整個濕式除塵器的關(guān)鍵參數(shù)，因此電場設(shè)計至關(guān)重要，而其中陽極管長度的設(shè)置又是重點。根據(jù)多依奇公式：

除塵效率取決于與收塵極面積和驅(qū)進(jìn)速度，理論上極管越長收塵極面積越大，除塵效率越高，而實際運行過程中除塵效率還和電場強度、電流密度有關(guān)，因為這兩點決定著含塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度，電場強度越大，電流密度越高則粒子的驅(qū)進(jìn)速度越大。經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，陽極管的最佳長度為3.5～4.5m，陽極管道過短會降低收塵效率，陽極管過長則會引起電暈共振，容易導(dǎo)致系統(tǒng)無法供電，同時極管過長還會使收集下的石膏等灰塵板結(jié)在陽極管表面，不易清除，沖洗水量及沖洗頻率都會增加，不僅耗電、耗水，增大能耗，還會增加廢水處理量，不能保證經(jīng)濟(jì)運行。國電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組陽極管的設(shè)計采用的是48組長度為4.5 m的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。陽極模塊實物圖和陰極線實物圖見圖3、4。

圖3　陽極模塊實物圖

圖4 陰極線實物圖

2.3陰極裝置

陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置以及絕緣箱等，整套陰極系統(tǒng)采用全鈦合金材質(zhì)，上、下部框架、大梁及條梁均采用剛性結(jié)構(gòu)，陰極線采用剛性極線，極線采用直徑≥18 mm的鈦合金管，外設(shè)芒刺。在陰極線選材上，主要考慮濕式電除塵器的特殊環(huán)境，不僅要求陰極要耐得住含濕酸性氣體的腐蝕還要耐電化學(xué)腐蝕，同時又要確保極線表面足夠光滑不易積灰結(jié)垢，不易斷裂、脫落等。綜合比較幾種材質(zhì)的陰極系統(tǒng)，首推整體鈦材質(zhì)的陰極系統(tǒng)，因為鈦材在脫硫后的煙氣中耐蝕性能較強。整體鈦材包括陰極大梁、框架、連接螺栓等，這能避免強電場環(huán)境中因金屬材質(zhì)不同，電位差產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。

2.4煙道

煙氣煙道設(shè)計的壓力為＋2.0 KPa/-2.0 KPa，均采用全玻璃鋼材質(zhì)，其中入口煙道采用整體成型自帶保溫功能，出口煙道采用組裝式成型，厚度≥100 mm，自帶保溫功能，保溫效果符合國家規(guī)范。在煙道設(shè)計過程中，要求盡量減小所設(shè)計煙道系統(tǒng)的壓降，其布置、形狀和內(nèi)部件等均進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。所有煙道均在適當(dāng)位置配有足夠數(shù)量和大小的人孔門、窺視孔（本體部位）和清灰孔，以便于煙道維修、檢查和清除積灰。為了使與煙道連接的設(shè)備的受力在允許范圍內(nèi)，特別考慮了煙道系統(tǒng)的熱膨脹，熱膨脹通過膨脹節(jié)進(jìn)行補償。同時，為方便日常檢測，在煙道進(jìn)出口適當(dāng)位置配有足夠數(shù)量測試孔，以便于相關(guān)測試的需要。

電氣系統(tǒng)包括高低壓供配電系統(tǒng)、照明及檢修系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。其中，濕式電除塵高壓電源采用三相高頻高壓整流電源，整流變壓器采用高位布置，適合戶外的使用要求，為一體式。國電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組分8個區(qū)，布置了8套高頻電源系統(tǒng)。

2.6控制系統(tǒng)

國電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組濕式電除塵器采用PLC控制系統(tǒng)，每臺機(jī)組設(shè)置一臺操作員站，一臺工程師站兼做歷史站，歷史數(shù)據(jù)保存不少于1年，查詢歷史曲線時可同時調(diào)取不少于8條歷史曲線。針對同一控制室內(nèi)的兩臺機(jī)組，工程師站之間以及操作員站之間操作監(jiān)控可實現(xiàn)互為備用。PLC控制系統(tǒng)的CPU、電源、通訊方式采用冗余方式設(shè)置，冗余切換實現(xiàn)無擾切換。濕式電除塵系統(tǒng)控制設(shè)備的保護(hù)聯(lián)鎖可在工程師權(quán)限下通過計算機(jī)進(jìn)行投切，控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，能自動對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)處理，定時制表，參數(shù)越限時自動報警?？刂葡到y(tǒng)采用雙路交流220V電源供電，具有無擾快切功能。所有儀表均選用主流產(chǎn)品和經(jīng)過環(huán)保認(rèn)證的設(shè)備。

2.7沖洗水系統(tǒng)

濕式電除塵器清灰主要由沖洗水系統(tǒng)完成。沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計在保證除塵系統(tǒng)能耗最低、除塵效率和設(shè)備使用壽命最大的前提下，盡量減少水耗。沖洗水系統(tǒng)采用頂部布置，設(shè)置若干個電動閥進(jìn)行分區(qū)沖洗，間歇沖水量120 t/h，沖洗間隔為24 h。沖洗水排至脫硫系統(tǒng)。沖洗水的水源由脫硫系統(tǒng)工藝水提供，沖洗水泵一用一備。沖洗系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制，設(shè)定好沖洗步驟、間隔及沖洗時間，可實現(xiàn)無人值守智能操作，也可人工手動設(shè)定，遠(yuǎn)程或就地開啟閥門進(jìn)行系統(tǒng)的沖洗。沖洗水系統(tǒng)布置圖見圖5。

圖5　沖洗水系統(tǒng)布置圖

3　濕式電除塵器安裝施工管理重點

濕式電除塵器的施工安裝并不復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)基本是模塊式拼裝，但對防腐質(zhì)量和防火安全要求較高。濕除除塵器內(nèi)部支撐為鋼結(jié)構(gòu)，采用玻璃鋼覆蓋的方式進(jìn)行防腐，接口用防腐材料進(jìn)行封閉，一旦防腐不到位，尤其是接口部分出現(xiàn)滲漏，大量酸水將嚴(yán)重腐蝕鋼結(jié)構(gòu)，給濕式除塵器本體安全帶來極大影響，因此防腐質(zhì)量是整個工程管理的重中之重。

安全上，尤其是改造機(jī)組，存在影響在運機(jī)組安全、場地狹小、高處作業(yè)多、交叉作業(yè)多、大型起吊作業(yè)多、火災(zāi)風(fēng)險大等安全風(fēng)險。

同時，由于防腐材料為樹脂、固化劑和促進(jìn)劑組成，尤其是促進(jìn)劑極易燃燒，在常溫下甚至?xí)l(fā)生自燃，而整個濕式除塵器又存在大量防腐作業(yè)，因此，防火是整個工程安全管理的重點。防腐作業(yè)前，每一層施工作業(yè)面都需要安裝固定式消防水管，水源時刻處于備用狀態(tài)，同時要配備足夠的滅火器和防火布。作業(yè)結(jié)束后，要對電源、照明、焊機(jī)進(jìn)行全面檢查，并安排人員值守，確保及時消除隱患。

4　濕式電除塵器的性能要求及技術(shù)參數(shù)

除塵器主要性能要求及技術(shù)參數(shù)表見表1。

5　系統(tǒng)運行情況和結(jié)論

國電諫壁發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組濕式電除塵器于2015年6月投用，目前系統(tǒng)運行正常，出口標(biāo)氧折算濃度平均1.47 mg/Nm3，在停用1臺高頻電源情況下，出口折算濃度為3.85 mg/Nm3，達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)要求。

濕式電除塵器具備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)量小、除塵效率高、不會產(chǎn)生新的二次污染物等特點，在燃煤機(jī)組“除塵提效”應(yīng)用上具有較好的發(fā)展前景。

表1　除塵器主要性能要求及技術(shù)參數(shù)表

X773 文獻(xiàn)標(biāo)識友碼：B

1671-0711（2016）09（下）-0157-03