湿式静电除尘技术的工艺设备选择是怎样的？
一.导言
对于燃煤烟气排放的细颗粒物，三部委要求中、东、西部地区新建燃煤电厂和东部地区在役燃煤电厂排放浓度标准基本达到或接近燃气轮机排放限值，鼓励安装湿式静电除尘器等成熟适用的环保改造技术(WESP)。在美国、日本、德国等世界发达国家，从1991到1992，都有湿式静电技术用于脱硫尾气处理的工业应用案例。在国内，从2014下半年开始，国内建设了一批湿式静电除尘改造工程，释放的烟气排放浓度越来越低，从10mg/Nm3到5mg/Nm3，到3mg/Nm3，甚至到1mg/Nm3。结合高效脱硫脱硝技术”。WESP作为高效除尘的精密精细处理设备，在处理复杂湿烟气中的PM2.5成分方面具有明显优势，得到了业内人士的广泛认可。本文仅对WESP在中国的应用现状进行探讨和分析。
二、WESP技术分类
WESP不仅在处理复杂湿烟气中的PM2.5组分方面具有明显优势，而且对高比电阻粉尘、酸雾、汞、重金属、二噁英等气溶胶粒子具有优异的协同去除效果。严格来说，“深度净化联合去除”是该技术应用于燃煤烟气污染物终端去除的准确表述，而非仅实现除尘功能的常规理解。随着湿式静电除尘设备的大规模应用，业主在选择湿式静电除尘设备时，通常根据阳极材料的不同进行分类，即:
1，柔性阳极湿式除尘设备
该技术采用柔性有机纤维作为阳极，利用纤维结构的毛细现象，使其在运行过程中自然形成“全表面”均匀水膜，从而不会出现刚性板常见的“沟流”和“分支”现象，降低阳极结垢的可能性。柔性有机纤维材料具有优异的耐腐蚀性能，运行时无需使用碱性溶液进行保护性清洗，不产生二次废水。柔性阳极可在极板上自然形成并维持均匀的水膜，起到“自洗”水力冲灰效果，无需大量冲洗水。该技术由山东神华山大能源环境有限公司针对燃煤湿烟气的特点自主研发，具有完全自主知识产权。是国内电力行业最早大规模应用(300MW机组以上)的湿式除尘设备技术，可根据需要垂直或水平布置，运行费用是国内外同类技术的40%~50%。
2、刚性板湿式除尘设备
(1)不锈钢阳极湿式除尘设备:该技术采用316L不锈钢作为阳极材料，技术来源为日本三菱和日立。国内一些环保企业也通过消化吸收上述技术，引进了自己的不锈钢阳极WESP技术，技术水平排列。由于316L不锈钢在脱硫后高腐蚀环境的烟气中长期运行存在显著的腐蚀结垢风险，因此所有带金属板的湿式电除尘器均设计有碱溶液(NaOH溶液)保护系统，在一定程度上延长了阳极板的使用寿命，但产生大量碱性废水，需要单独处理，也给电厂的废水处理系统带来一定压力。
(2)玻璃钢阳极的WESP
该技术采用导电玻璃钢作为阳极，耐腐蚀性好，运行时不需要碱性溶液保护冲洗。玻璃钢阳极湿式静电已广泛应用于国内化工行业(除酸雾)。与燃煤烟气不同的是，化工行业使用的湿式静电除尘器的烟气处理流量一般在1m/s左右(燃煤烟气处理一般为2~3m/s)，尾气成分比较简单，基本为SO3酸雾、H2S等。(燃煤烟气中含有粉尘、盐类等多组分杂质)，所以在燃煤烟气处理中采用该技术。
三、WESP技术及设备选型分析
合理的清洗方法和阳极表面的连续清洗是湿式除尘设备长期稳定运行的关键。
因此，应选择不同的工艺流程，并考虑阳极清灰的方法和效果以及清灰方法所衍生的问题。WESP设备可以根据水膜形成的类型进行分类，主要包括:自清洁型(依靠静电收集液体形成均匀的水膜，完成电极清洗，以湿烟气环境为前提，代表柔性阳极技术)；喷射侵蚀型(雾化喷嘴产生气水混合物，在电极表面形成均匀的水膜，代表性技术刚性阳极)。
阳极材料的异同，形成水膜的机理不同。对于柔性阳极，阳极材料为耐酸碱腐蚀性能优异的有机纤维，在材料的结构特性中引入毛细作用，有利于在超低耗水量下(甚至接近脱硫携带的液滴量)在表面形成均匀的水膜，正常运行时耗水量基本为零；刚性阳极需要重点改善表面加工偏差，降低表面张力，水膜形成的过程要有利于液膜的铺展，否则会在电极表面形成“沟流”和“分支”现象，造成电极结垢的严重风险，或者阳极需要经常用外水源冲洗，使运行用水量、电耗和运行成本过高，严重影响脱硫系统的水平衡。因此，需要尽可能减少洗涤用水量，以降低设备出口液滴浓度超标的风险，减少烟羽尾部的视觉污染。
湿式除尘器作为近年来在国内推广应用的大型精细粉尘处理设备，其长期安全性、可靠性和经济性对各电厂的排放控制精度和吨灰除尘成本影响很大。
WESP技术在燃煤电厂烟气深度净化中的大规模应用始于2012。国电益阳电厂300MW机组采用柔性阳极WESP技术，成功降低了烟尘排放浓度(设计烟尘排放浓度小于20mg/Nm3)，从根本上解决了厂内严重的“石膏雨”问题。
随后，该技术在九江、荥阳、全敏等国内多家单位推广应用。上述项目陆续投产后，国内众多环保企业开始涉足WESP技术的引进或研发，并将其作为企业的主要环保产品进行推广。从2013到2015短短两年时间，国内已有数十家电力、冶金企业建成并投产了湿式静电除尘器。无论选择哪种工艺流程，运行设备暴露出的问题或长期运行的安全性、可靠性、经济性都需要在选择和考察中特别关注。
超低排放指标的实现，要求设备具备实现细颗粒物高效捕集的技术参数。
1，明确关键设计参数尤为重要。对于电除尘器技术而言，比集尘面积、工作电压、二次电流、烟气流速、电极长度等关键值是客观评价电除尘器性能的科学参数。根据研究机构的数据和大量工程应用证明，WESP要达到80%以上的运行效率，其比集尘面积和电流密度应分别为22 m2/m3/s(按设备主体结构估算，相同设备体积下，不锈钢阳极的比集尘面积约为玻璃钢阳极和柔性阳极的60%)和0.35mA/m以上 而且关键的一点是烟气流速要在2.5m/s以下，否则由于细颗粒的惯性力和捕集的液滴被烟气本身携带，实际运行效果肯定会大打折扣，这就需要应用单位在招标采购阶段严格定义这样的关键参数。 随着WESP市场的不断升温，除了缺乏明确的国家和行业标准、统一的准入门槛外，环保生产企业在环保项目投标中基本处于无序竞争状态，超低技术参数配置但宣传达到3mg/Nm3、1mg/Nm3的结果，类似于违反技术原则。或者环保厂商为了达到招标文件的极限指标，在保证技术安全可靠运行的前提下，盲目削减技术参数。
2.控制气流分布(流场模拟)是基本条件。WESP技术要求烟尘排放指标达到5mg/Nm3以下，其捕集目标为1微米以下的超细颗粒物。即使局部气流分布不均匀或受到干扰，捕获的颗粒也可能逃逸并导致排放增加。因此，在WESP设计前，应严格进行流场数值模拟，将烟气均匀分布系数控制在0.13以下。
3.选择合理的设备防腐技术。WESP装置的运行环境非常恶劣，对设备本身的耐腐蚀性提出了很高的要求，需要综合考虑成本和可靠性的要求。
目前常见的设计原则是:壳体和结构支撑件防腐采用碳钢和鳞片，严格控制施工质量(目前经常出现鳞片防腐的质量问题)；阴极和阳极组件以及导流装置由耐腐蚀材料制成，例如有机纤维、玻璃纤维增强塑料、PP、双相钢和钛。4.确保设备制造和安装的准确性。WESP的内部组件都是以模块化的方式设计的。阴极和阳极数量庞大，电极间距的均匀性和准确性直接影响其除尘性能。
在阴阳极组件加工阶段，要明确误差标准并严格检验，在运输、吊装、安装过程中妥善保护，直至准确定位。加工安装质量偏差是WESP装置不能正常投运的常见原因之一。
四。结束语
我国目前采用的烟尘浓度测试标准1991，按照该标准采用的测试分析方法和现有测试仪器，不能完全满足烟尘超净排放的技术要求，极小的操作偏差或现场干扰都可能导致测试结果出现颠覆性差异。近日，环保部组织相关部门和专家制定了新的超净排放指标测试规范。相信很快会出台一个指导性文件，为判断超净排放烟尘提供更准确的第三方检测结果，监督和促进市场的良性发展。
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