袁 亮甘 霖

（1國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司重慶科技分公司 重慶 401122 2國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司 重慶 401122）

1 引言

2014年9月，國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）》，要求新建和現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，其中，煙塵排放濃度不高于10mg/Nm3[1]，很多火電廠已經(jīng)將煙塵排放濃度提高到不高于5mg/Nm3。2015年12月，環(huán)保部、發(fā)改委、能源局再次聯(lián)合印發(fā)了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，要求東部、中部和西部地區(qū)分別在2017年、2018年和2020年前基本完成超低排放改造[2]。在發(fā)改委、環(huán)保部、能源局于2015年12月2日聯(lián)合印發(fā)的關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關(guān)問題的通知（發(fā)改價格[2015]2835號）中明確規(guī)定，對驗(yàn)收合格并符合超低排放要求的燃煤發(fā)電企業(yè)給予適當(dāng)?shù)纳暇W(wǎng)電價支持[3]。其中，2016年1月1日以前、以后并網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)超低排放的機(jī)組，對其統(tǒng)購上網(wǎng)電量加價1分/kW·h、0.5分/kW·h（含稅），且加價電量與實(shí)現(xiàn)超低排放的時間比率掛鉤[3]。由此出現(xiàn)了濕式電除塵器技術(shù)、脫硫除塵一體化技術(shù)等針對超低排放煙塵處理的技術(shù)得到了大量運(yùn)用。

濕式電除塵器除塵技術(shù)原理與干式靜電除塵器基本相同：收塵極帶正電，放電極帶負(fù)電，產(chǎn)生不均勻高壓電場。經(jīng)過脫硫吸收塔或則凈煙道的煙氣經(jīng)氣流分布進(jìn)入WESP，其放電極在直流高壓作用下，將其周圍氣體電離，粉塵在電場中荷電并在電場力的作用下向收塵極運(yùn)動，移動到收塵極表面放電被捕集，經(jīng)間歇沖洗水收集后綜合利用或則處理；凈化后的煙氣從濕式電除塵器出口排出。主要優(yōu)點(diǎn)為：適應(yīng)煙氣特性范圍廣，不受粉塵比電阻限制；借助水力清灰，不會產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。此外，WESP還能有效減少石膏雨等二次污染，有效脫除PM10、PM2.5和SO3酸霧等，大幅度減少對煙囪的腐蝕等。

濕式電除塵器結(jié)構(gòu)一般有管式和板式兩種，其中管式濕式電除塵器應(yīng)用最為廣泛，但隨著其應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，其在實(shí)際運(yùn)行中逐漸暴露了一些問題，相關(guān)問題已影響到電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文通過對其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的分析，提出了相關(guān)改進(jìn)措施。

2 濕式電除塵器的優(yōu)化與改進(jìn)

2.1 WESP布置的優(yōu)化

WESP通常采用垂直煙氣流向，這時WESP可垂直煙氣流獨(dú)立布置也可與其他設(shè)備組合布置。獨(dú)立布置由于占地大，阻力大，需要單獨(dú)設(shè)置沖洗水收集系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，故WESP與其他設(shè)備，如吸收塔組合布置的方式節(jié)約占地空間，阻力最小，無需單獨(dú)設(shè)置沖洗水收集系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，對于改造項(xiàng)目尤其適用。若WESP在吸收塔頂上一起布置，應(yīng)優(yōu)先考慮WESP的支撐要與吸收塔統(tǒng)一進(jìn)行考慮，盡量少采用單獨(dú)設(shè)置支架來支撐WESP，如在某300MW以上機(jī)組上，WESP項(xiàng)目可采用不新增獨(dú)立的梁柱，直接加固原吸收塔鋼結(jié)構(gòu)，提高殼體鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定能力以承受新增WESP荷載；最終吸收塔僅需增加部份縱橫向加勁肋即可滿足靜電濕式電除塵器傳來荷載，基礎(chǔ)無需加固，從而節(jié)約了大量的成本工程造價和施工工期，WESP的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及可靠性得到進(jìn)一步提升。

2.2 WESP流場的相關(guān)優(yōu)化

設(shè)計(jì)初期，各個廠家流場模擬都不規(guī)范，沒有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此WESP實(shí)際運(yùn)行中流場也出現(xiàn)了很多問題，后來根據(jù)國家能源局發(fā)布的2016年07月01日實(shí)施的DL/T 1589－2016《濕式電除塵技術(shù)規(guī)范》要求：濕式電除塵裝置應(yīng)設(shè)煙氣均流裝置，用均方根差評定除塵裝置入口斷面氣流分布均勻性，均方根差宜不大于0.15[4]。要求所有WESP項(xiàng)目必須做流場模擬，一般WESP項(xiàng)目入口應(yīng)設(shè)煙氣均流裝置，出口根據(jù)流場需要設(shè)置煙氣均流裝置或?qū)Я靼?，通過對濕式電除塵器內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬仿真計(jì)算，提出了在氣流分布板迎風(fēng)面添加導(dǎo)流板和改變氣流分布板開孔率綜合運(yùn)用的優(yōu)化方案[5]；流場數(shù)值模擬中采用了實(shí)體多孔板模型,并在網(wǎng)格劃分上做了局部加密的處理,克服了多孔介質(zhì)模型計(jì)算的不足,提高了計(jì)算精度[6]。另建議煙氣均流裝置采用不低于3mm厚316L及以上材質(zhì)，耐腐蝕且可靠性好。均流裝置必須設(shè)置有加固肋，按照不低于4KN/m2平臺荷載考慮，方便檢修人員進(jìn)行工作。

圖1 濕式電除塵優(yōu)化前后的入口速度分布

2.3 噴淋及排污系統(tǒng)的優(yōu)化

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在陽極管的上部和下部均應(yīng)設(shè)置噴淋系統(tǒng)保證陽極管表面干凈不會被塵阻擋影響除塵效果，但是實(shí)際運(yùn)行有的項(xiàng)目沖洗效果不好，而且單個電場沖洗的時候相鄰電場受影響比較大，無法保證WESP陽極管長周期穩(wěn)定運(yùn)行。因此噴淋系統(tǒng)須能保證所有陽極管及陰極線能無死角全覆蓋，建議覆蓋率不低于130%，同時必須要考慮電源分區(qū)的影響，某分區(qū)進(jìn)行沖洗時不能對干擾其他分區(qū)帶電工作。陽極管上部噴淋系統(tǒng)應(yīng)考慮陰極大梁的影響，且沖洗時間較長；陽極管下部噴淋系統(tǒng)能保證沖洗，沖洗時間可較短。噴淋系統(tǒng)在濕電內(nèi)部的管道，噴嘴及支架建議采用316L及以上材質(zhì)，WESP內(nèi)部和外部連接的閥門應(yīng)采用濕煙氣的腐蝕，采用碳鋼襯膠或其他耐腐蝕閥門。排污水在不影響脫硫系統(tǒng)水平衡的條件下，建議優(yōu)先排入濕法脫硫系統(tǒng)。

2.4 加熱裝置的優(yōu)化建議

現(xiàn)有WESP采用較多采用熱風(fēng)加熱對所有絕緣箱進(jìn)行保護(hù)絕緣，現(xiàn)在加熱器運(yùn)行情況也十分不理想，由于管道過長很難保證所有頂部絕緣箱和下部絕緣箱都能保持有熱風(fēng)吹掃，從而保證絕緣溫度，由此帶來安全隱患。根據(jù)規(guī)定，采用熱風(fēng)加熱時，絕緣子內(nèi)溫度不宜低于65℃。僅采用電加熱時，絕緣子壁溫不宜低于110℃。建議頂部絕緣箱僅采用電加熱即可，但是需要考慮足夠的備用措施，如兩用一備共三組電加熱器等；下部絕緣箱僅采用熱風(fēng)加熱和電加熱雙保險(xiǎn)措施，優(yōu)先使用熱風(fēng)加熱，電加熱作為備用措施。如果上下部均使用熱風(fēng)加熱時，建議上部和下部熱風(fēng)單獨(dú)設(shè)置含有風(fēng)機(jī)及加熱器的加熱系統(tǒng)，另外尤其注意當(dāng)熱風(fēng)系統(tǒng)有向下布置的U型管時，必須要設(shè)置排水管道，防止管道積水。

2.5 陰陽極系統(tǒng)優(yōu)化建議

現(xiàn)有陰極系統(tǒng)有剛性電極和柔性電極兩種，柔性電極受氣流影響比較大，運(yùn)行電流不穩(wěn)定，建議采用剛性電極，運(yùn)行過程中更加可靠和穩(wěn)定，陰極線采用螺栓連接時，安裝完成后將固定螺栓給點(diǎn)焊在陰極框架上，可以有效避免在運(yùn)行過程中陰極系統(tǒng)的晃動引起的螺栓松動，從而造成陰極線螺栓脫落。現(xiàn)有陽極系統(tǒng)大部分項(xiàng)目均采用導(dǎo)電玻璃鋼，需要對導(dǎo)電玻璃鋼的導(dǎo)電碳纖維的布置及質(zhì)量、電阻率等進(jìn)行嚴(yán)格把控，接地系統(tǒng)宜采用2205及以上材質(zhì)，防止電化學(xué)腐蝕；陽極管在檢修過程重點(diǎn)檢查有無灼燒痕跡，如果有灼燒過熱痕跡，證明運(yùn)行中此處有放電過熱現(xiàn)象，需要排除安全隱患。

2.6 優(yōu)化運(yùn)行建議

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行和試運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，建議運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：

（1）空載試車前要對濕式電除塵器內(nèi)部進(jìn)行全面檢查，清除放電極與集塵極間的雜物，電場內(nèi)、上(下)框架、氣流均布板及沖洗水管等嚴(yán)禁殘留任何雜物。

（2）用無水酒精清潔絕緣子并擦拭干凈，發(fā)現(xiàn)絕緣子損傷應(yīng)立即更換。

（3）接地裝置及其它安全設(shè)施必須安全可靠。

（4）確認(rèn)沖洗水系統(tǒng)中各設(shè)備、管路及電氣接線等符合要求。

（5）通電試運(yùn)行電加熱裝置、熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)和沖洗水系統(tǒng)，確保各系統(tǒng)完善及工作正常。

（6）運(yùn)行前應(yīng)關(guān)閉并鎖緊所有的人孔門。

此外，在空載試運(yùn)行時，應(yīng)首先進(jìn)行熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)的運(yùn)行正常，保溫箱加熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行，然后沖洗水系統(tǒng)的正常運(yùn)行（同時能達(dá)到能將陽極系統(tǒng)潤濕的目的），隨后進(jìn)行冷態(tài)空載升壓試驗(yàn)（要注意控制空升二次電壓，每個電場時間建議控制在1分鐘以下，切忌不可盲目升壓），最后空載升壓試驗(yàn)結(jié)束后再次開啟噴淋系統(tǒng)沖洗一次。

2.7 其他建議

針對現(xiàn)在防腐采用玻璃鱗片樹脂易燃的問題[7]，建議防腐材料可以采用合金貼襯或耐腐蝕的阻燃型結(jié)構(gòu)膠；現(xiàn)有脫硫吸收塔除霧器采用PP材質(zhì)極易燃燒，建議可以開發(fā)阻燃材料組成的除霧器，除霧器的沖洗水及其支架可采用316L材質(zhì)；另外濕式除塵器和煙囪之間的凈煙道可設(shè)置煙氣擋板門，有效隔絕空氣，可有效防止或減少事故發(fā)生。

結(jié)語

本文在總結(jié)濕式電除塵塵器設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別對其布置方式、流場特性、噴淋及排污系統(tǒng)、加熱裝置、陰陽極系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)分析，相關(guān)措施可有效減小現(xiàn)有濕式電除塵的建設(shè)和運(yùn)行問題，保障電廠整體的安全運(yùn)行。

濕式電除塵器在滿足火電廠超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求中發(fā)揮了很大的作用，但是與脫硫除塵一體化技術(shù)相比存在能耗及投資運(yùn)行費(fèi)用較高的問題，因此，濕式電除塵器仍有較大改進(jìn)優(yōu)化空間。

濕式電除塵器作為一種對火電廠大氣污染物超低排放是一種可靠的技術(shù)路線，在未來日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，可以重點(diǎn)攻關(guān)以下方向：

（1）火電廠煙塵滿足更低的排放標(biāo)準(zhǔn)低于3mg/Nm3甚至1mg/Nm3的要求。

（2）脫除SO3、汞等重金屬顆粒都能有效的脫除，可作為以后新的環(huán)保要求的時候的選擇方案之一。參考文獻(xiàn)

[1]國家發(fā)展改革委數(shù)據(jù)庫.煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）（發(fā)改能源[2014]2093號）[EB/OL].

[2]國家環(huán)保部數(shù)據(jù)庫.關(guān)于印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知（環(huán)發(fā)[2015]164號）[EB/OL].

[3]國家發(fā)展改革委數(shù)據(jù)庫.關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關(guān)問題的通知(發(fā)改價格[2015]2835號)[EB/OL].

[4]國家能源局DL/T 1589－2016濕式電除塵技術(shù)規(guī)范.

[5]高朋，黨曉慶等.管式濕式電除塵器氣流分布的組織與優(yōu)化[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2017,07：4223-4228.

[6]展茂源王猛等.濕式靜電除塵器在燃煤電廠超低排放工程中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2017（2）：30-33.

[7]魯果,曹寧,張瑜.淺析濕式電除塵器起火原因及防治措施[J].第十七屆中國電除塵學(xué)術(shù)會議論文集,2017年.