摘要:濕式電除塵器能去除90%以上的PM2.5細微粉塵、SO3煙霧,并能達到幾乎零濁度的排放,此外還能去除汞、NH3、SO2和HCI等.探討了濕式電除塵器在我國燃煤電廠的應用情況。
關(guān)鍵詞:濕式電除塵器WESP;燃煤電廠;PM2.5;煙氣脫硫等
引言
近年來隨著火電裝機容量不斷增長,排放污染物的總量增加對大氣環(huán)境造成了很大壓力,為落實國家的科學發(fā)展觀,新頒布的火電廠污染物排放標準(GB13223-2011)已于2012年1月1日正式實施。隨著新標準的出臺,人們對細微粉塵、酸霧、重金屬等污染物危害環(huán)境和身體健康的認識也更進一步提高,國家對大氣污染物排放標準還會不斷地提高,特別是PM2.5這種對人體健康危害極大的細微顆粒物勢必會成為國家對大氣污染物排放標準的控制指標。而現(xiàn)有的濕法脫硫系統(tǒng)幾乎沒有去除PM2.5顆粒物的能力,對汞和SO3氣溶膠等的脫除也十分有限,導致煙囪風向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象,或者是有長長煙尾的“藍煙”現(xiàn)象。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,這些污染物對環(huán)境造成的危害越來越嚴重,而現(xiàn)有的除塵技術(shù)仍達不到理想的效果,因此十分有必要討究一種新的、高效去除細微粉塵、SO3酸霧、汞金屬等污染物的技術(shù)來減少對環(huán)境的污染,并能夠大型化地應用于工業(yè)當中。
1.WESP發(fā)展過程
早在1977年全世界第一臺濕式電除塵器就已應用于去除硫酸酸霧,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,濕式電除塵器不斷被推廣到多個應用領(lǐng)域。特別是在冶金和化工工業(yè)上的大量應用,使?jié)袷诫姵龎m技術(shù)趨于成熟。目前大部份燃煤電廠使用濕式煙氣脫硫系統(tǒng),也為WESP在電廠的應用創(chuàng)造了有利條件,所以有必要研究濕式電除塵技術(shù),為燃煤電廠提供一個既能滿足極低排放又能控制復合污染物的前瞻性可靠技術(shù)。在燃煤電廠的應用中表明,濕式電除塵器能去除90%以上的PM2.5細微粉塵、SO3煙霧,并能達到幾乎零濁度的排放,此外還能去除汞、NH3、SO2和HCI等。因此,濕式電除塵器是作為燃煤電廠大氣污染治理的終端處理設(shè)備的首選。
2.WESP工作原理
濕式電除塵器是由除塵器本體、循環(huán)水系統(tǒng)、配套高壓整流設(shè)備及低壓控制系統(tǒng)共同組成的機電一體化產(chǎn)品。它的主要工作原理是直接將水霧噴向電極和電暈區(qū),水霧在電極形成的強大的電暈場內(nèi)荷電后分裂進一步霧化,在這里,電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并,共同對粉塵粒子起捕集作用,最終粉塵粒子在電場力的驅(qū)動下到達集塵極而被捕集;與干式電除塵器通過振打?qū)O板上的灰振落至灰斗不同的是:濕式電除塵器是將水噴至集塵極上形成連續(xù)的水膜,流動水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。盡管濕式電除塵的類型和結(jié)構(gòu)很多,但基本原理相同,都是用電除塵的方法分離氣體中的氣溶膠和懸浮塵粒,主要包括以下四個復雜而又相互有關(guān)的物理過程:
1.氣體的電離。
2.氣溶膠、懸浮塵粒的凝并與荷電。
3.荷電塵粒與氣溶膠向電極運動。
4.水膜使極板清灰。
3.WESP的主要結(jié)構(gòu)
濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)與ESP結(jié)構(gòu)不同之處在于濕式電除塵器取消傳統(tǒng)振打清灰方式,而用一套噴淋系統(tǒng)取代振打系統(tǒng)用以清灰,由于取消振打,避免了二次揚塵的出現(xiàn),同時電場中的水霧在電極形成的強大的電暈場內(nèi)荷電后分裂進一步霧化,可以大幅降低粉塵比電阻,提高運行電壓,因而能實現(xiàn)接近零排放,以達到WESP更高的收塵效率、脫除SO3、PM2.5等污染物的目的。
如圖1所示。
在濕式電除塵器里,由于噴入水霧,而使粉塵凝并、增濕,粉塵和水霧在電場中一起荷電,一起被收集,水霧在收塵極板上形成水膜,水膜使極板保持潔凈,使得濕式電除塵長期高效運行。污水經(jīng)排污口排出進入污水處理系統(tǒng),形成閉環(huán)系統(tǒng)。
如圖2所示。
濕式電除塵器本體部分的主要結(jié)構(gòu)包括:殼體(含支座)、內(nèi)部構(gòu)件、高壓進線、進出口喇叭系統(tǒng)、灰斗、鋼支架、樓梯平臺、熱風吹掃系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)等。
濕式電除塵器設(shè)計規(guī)范
4.WESP的優(yōu)點
濕式電除塵器的性能不受比電阻影響,不受煤灰性質(zhì)影響,沒有二次揚塵,沒有運動部件,因此,性能穩(wěn)定可靠,效率高,可實現(xiàn)超低排放,徹底解決煙囪排放問題。此外,濕式電除塵器對SO3、PM2.5有很好的脫除效果,能夠解決濕法脫硫帶來的石膏雨,藍煙酸霧環(huán)境問題,緩解下游煙道、煙囪的腐蝕,節(jié)約防腐成本。可以在很長一段時間內(nèi)滿足國家新標準要求,達到“一勞永逸”的效果。
總之,濕法脫硫后增設(shè)濕式電除塵器具有:
1.穩(wěn)定實現(xiàn)超低排放(低于10mg/Nm3),遠遠低于當前國家新排放標準要求(30mg/Nm3,長三角地區(qū)20mg/Nm3)。
2.有效脫除PM2.5微細粉塵和氣溶膠,改善煙囪透明度,滿足更長遠的國家空氣質(zhì)量控制要求。
3.有效脫除SO3,緩解下游煙道、煙囪的腐蝕,節(jié)約防腐成本。
4.解決濕法脫硫帶來的石膏雨,藍煙酸霧環(huán)境問題。
5.WESP的條件限制
布置濕式電除塵器的主要條件限制:進入WESP電場的煙氣溫度需降至飽和溫度以下。因為即使運行溫度僅高于沖刷液絕熱飽和溫度10℃,也會使粉塵顆粒干燥,產(chǎn)生污染物,因此在結(jié)構(gòu)上必須采取良好的抗結(jié)露措施;在高粉塵濃度或高SOX濃度下的煙氣條件下,不宜采用WESP;需要設(shè)置廢水處理設(shè)備;需采取防腐措施,WESP各主要部件選用的結(jié)構(gòu)材料,均需有一定的抗腐蝕特性,尤其是陰、陽電極。但是若WESP布置在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的下游,上述前三個問題均可得到解決。
6.WESP的啟動注意事項
1.提前8小時以上投入絕緣子室電加熱及熱風吹掃系統(tǒng),確保絕緣子室溫度大于60℃以上。
2.濕法脫硫系統(tǒng)必須提前投運,避免干態(tài)、高溫煙塵進入濕式電除塵器,導致內(nèi)部件結(jié)垢并損壞內(nèi)部防腐涂層。
3.在下述三個條件同時符合時可開啟濕式除塵器:
3.1剩余25%油槍工作且投粉35%正常穩(wěn)定運行或油槍完全退出后。
3.2進入濕式除塵器煙氣溫度低于70℃。
3.3脫硫設(shè)備已經(jīng)開啟。
4.開啟濕式電除塵器步驟:先開低壓給水系統(tǒng)再開高壓供電系統(tǒng)。
5.嚴禁在鍋爐完全投油或脫硫未開啟有高溫干煙氣時開啟濕式除塵器。
7.WESP的停用注意事項
1.濕式電除塵器停運步驟:先停高壓供電系統(tǒng)再停低壓給水系統(tǒng);
2.鍋爐停機后濕式電除塵器噴淋系統(tǒng)必須繼續(xù)投入8小時以上,確保電場沖洗干凈。
3.停機狀態(tài)下高壓柜總開關(guān)必須斷開掛牌。
4.短時停機可不停絕緣子室電加熱、熱風吹掃系統(tǒng)。
8.WESP的常見故障及處理方法
1.現(xiàn)象:一次電壓、二次電壓偏低;二次電流偏小。一次電流偏大很多,上升快,與二次電流上升不成比例。
原因:整流變壓器有匝間短路或硅堆有存在開路或擊穿短路。
處理:做開路試驗,一次側(cè)有電流出現(xiàn),即變壓器內(nèi)部有器件損壞,偏勵磁產(chǎn)生或短路。需吊芯維修,更換損壞器件。
2.現(xiàn)象:一、二次電壓低,二次電流小,一次電流非常大,上升時一、二次電流不成比例,一次電流猛增與突變,可能爆快熔,變壓器有明顯的異常聲音。
原因:
(1)整流變壓器低壓包短路故障;
(2)整流變壓器鐵芯(包括穿芯螺栓)絕緣損傷,渦流嚴重。
處理:
(1)更換低壓包;
(2)重新做好鐵芯絕緣。
3.現(xiàn)象:一、二次電流達到額定值時,一次電壓在280~330V,二次電壓在40~50kV,無閃絡(luò)。
原因:高壓電纜與終端頭嚴重泄漏。
處理:重做高壓電纜與終端頭。
4.現(xiàn)象:閃絡(luò)過于頻繁,收塵效率降低。
原因:
(1)電場以外放電,如隔離開關(guān)、高壓電纜及阻尼電阻等放電。
(2)電控柜火花率沒調(diào)整好。
(3)工況變化,煙氣條件波動很大。
(4)級絲與極板距離調(diào)整不當。
處理:
(1)處理放電部位。
(2)調(diào)整火花率電位器及置自動狀態(tài)。
(3)通知值長,調(diào)整工藝狀況,改善煙氣條件。
(4)調(diào)整級絲與極板距離。
5.現(xiàn)象:供堿泵變頻變化頻繁,轉(zhuǎn)速變化大,循環(huán)水箱PH數(shù)值變化大。
原因:循環(huán)水中和管異物堵塞。
處理:清理管內(nèi)異物。
6.現(xiàn)象:循環(huán)水量逐漸下降,效率除塵逐漸下降。
原因:管道與循環(huán)水泵結(jié)垢。
處理:適當降低循環(huán)水箱PH值至5.2運行。
9.結(jié)語
目前我國WESP主要用在中小型轉(zhuǎn)爐或燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的煤氣凈化、板坯火焰清理機的煙氣治理、水泥立窯的精除塵等,以鋼廠應用居多,在燃煤電廠鍋爐煙氣治理方面的應用仍然較少。而國外WESP在電廠已經(jīng)具有近30年的應用歷史,且有近5O套WESP應用于美國、歐洲及日本的電廠。不過可以預見,未來隨著我國的粉塵及復合污染物排放控制法規(guī)的出臺,其將在燃煤電廠得到越來越多的應用。
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