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湿式电除尘

政策与法规相关条例

《重点区域大气污染防治“十二五”规划》提到:“一般控制区按照30毫克/立方米标准,重点控制区按照20毫克/立方米标准,对烟尘排放浓度不能稳定达标的燃煤机组进行高效除尘改造。”到2015年,重点区域工业烟粉尘排放量下降10%;可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)年均浓度分别下降10%、5%。其中,京津冀、长三角、珠三角等13个重点区域将PM2.5细颗粒物纳入考核指标,细颗粒物年均浓度下降6%;上述区域复合型大气污染要得到有效控制,酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少。

     《环境空气质量标准》(GB3095—2012)修订版,将PM2.5纳入强制监测范畴,并明确规定了时间要求,到2015年,在我国所有地级以上城市开展PM2.5监测;2016年,各地都要按照新修订的标准监测和评价环境空气质量状况,并向社会发布结果。

     《大气污染防治行动计划》提出:“重点行业主要大气污染物排放强度到2017年底下降30%以上。”

     《环境空气细颗粒物污染综合防治技术政策》中提到:“工业污染源有组织排放的颗粒物,宜采取袋除尘、电除尘、电袋除尘等高效除尘技术,鼓励火电机组和大型燃煤锅炉采用湿式电除尘等新技术。”

技术现实状况

       湿式电除尘器早在冶金、化工行业中使用,其主要作为生产设备,技术也成熟;但在空气污染治理中则处于起始探索阶段,还有很多需要研究、开发的工作。湿式电除尘在国外电厂已成功应用却没有被国内广泛熟知,主要原因是2012年之前的大气排放标准无需使用如此高效的除尘设备,随着新标准的出台,燃煤电厂应用湿式除尘器势在必行。  

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湿式电除尘器(WESP)原理

      湿式电除尘器是在克服喷水除尘器和静电除尘器弊端的基础上发展起来的,它的工作原理与普通的除尘器一样,主要涉及了悬浮粒子荷电、带电粒子在电场里迁移和捕集,以及将捕集物从集尘器表面清除这三个基本过程。该过程大致为:通过进气口和气流分布系统将含尘煤气输送到除尘器电场中,而水则在喷嘴的作用下呈雾状喷入,其中喷嘴同时配置在进气口和电场的上方。在除尘器的入口部分,含尘煤气中的粉尘会与水雾相碰撞,并以颗粒的形式落入到灰斗中。在电场区中,荷电水滴由于其电性在电场力的作用下会被集尘极捕获落在集尘极板上,而煤气中的粉尘在被荷电的水滴润湿后也会带上电性,故其也会落在集尘极板上,而在集尘极捕获到足够多的水滴后则会在集尘极板上形成水膜,故被捕获的粉尘先通过水膜的流动流入灰斗中,然后再通过灰斗排入沉淀池中。

湿式电除尘器(WESP)原理

 如图1所示湿式电除尘过程,金属放电极在直流高电压的作用下,将其周围气体电离,粉尘在电场中荷电并在电场力的作用下向集尘极运动,当运动到集尘极表面时。随液体膜流下而被除去。因此,WESP运行的三个阶段与干式ESP相同——荷电、收集和清灰。然而,与振打清灰不同的是,WESP采用的是液体冲洗集尘极表面来进行清灰。

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湿式电除尘工艺简介

 WESP从结构上可分为两种基本型式,即管式和板式(如图2)。其中管式WESP只有垂直方向烟气流(上升流或下降流),而板式WESP设计既可以采用水平烟气流也可采用垂直烟气流。总的来说,管式WESP比板式WESP效率更高且由于外形简单而占用更少的空间,成为湿式电除尘技术研究应用的趋势。

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 两种WESP的其它不同点在于:(1) 对于给定的除尘效率,电极长度相同的前提下,管式WESP所允许的烟气流速是板式WESP的两倍;(2) 对于给定的除尘效率,管式WESP的局部干燥区比板式WESP要小。

      管式WESP既可设计为垂直向上烟气流也可设计为垂直向下烟气流。在垂直向上烟气流、管式WESP中,烟气从底部进入电除尘器并向上流动,冲洗喷嘴即可置于装置底部并向上喷淋,也可在电场上方设置向下喷淋的喷嘴。在垂直向下烟气流设计中,烟气从顶部进入WESP中并向下流动,喷嘴置于顶部并向下喷淋,方向与烟气流同向。在某些场合,向下烟气流设计会使连接烟道的使用最少化,但它需要在烟气进入烟囱之前设置一台机械式除雾器来捕获随烟气携带出来的水雾。相反地,一台向上烟气流、管式WESP具有捕获亚微米液滴的能力,因而可作为一台性能优良的除雾器而不再需要增设任何机械式除雾器。

板式水平卧式湿式电除尘

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 湿式电除尘器是靠高压电晕放电使得粉尘荷电,荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板。其主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。沉集在阳极板上的粉尘可以通过水将其冲洗下来。湿式清灰可以避免已捕集粉尘的再飞扬,达到很高的除尘效率。因无振打装置,运行也较可靠。采用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成导电膜的装置存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题,仅在气体含尘浓度较低、要求除尘效率较高时才采用;使用耐腐蚀导电材料做集尘极的湿式电除尘器不需要长期喷水或溢流水,只根据系统运行状况定期进行冲洗,仅消耗极少量的水,该部分水可回收循环利用,收尘系统基本无二次污染。

管式立式湿式电除尘

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管式湿式电除尘器与板式水平卧式湿式电除尘器除尘与阿尼相同。管式湿式电除尘器比板式湿式电除尘器效率更高且外形简单、占用更少空间。不同在于:对于给定的除尘效率、电极长度相同的前提下,管式湿式电除尘器所允许的烟气流速是板式的两倍;对于给定的除尘效率,管式湿式电除尘器的局部干燥区比板式要小。