1000MW火力发电机组湿式电除尘器直排水至吸收塔的应用与研究

1000MW火力发电机组湿式电除尘器直排水至吸收塔的应用与研究

郑瑞文陈凌云周宇玮

（神华国华寿光发电有限责任公司山东省潍坊市寿光市洋口镇262714）

摘要：本文主要介绍寿光电厂湿式电除尘器循环水排水系统，设计流程为排水泵至澄清器通过溢流一部分至脱硫工艺水箱，底流部分通过排水泵至吸收塔，主要考虑吸收塔低负荷期间水平衡不满足时溢流至工艺水箱来过渡缓解，通过优化后湿除排水泵直接排至吸收塔，可停运湿除澄清器、底流排水泵，起到节能降耗效果，保证湿除系统稳定运行的基础上，对降低湿式电除尘器系统电耗提供技术指导参考依据。

关键词：烟尘；湿式电除尘；污染物

1引言

2015年1月1日开始执行，国家环保部2011年7月29日发布的火电厂大气污染物排放标准(GB-13223-2011)，寿光电厂地处山东省，属于重点排放地区执行燃煤锅炉排放标准，烟尘≤5mg/m3，二氧化硫≤35mg/m3，氮氧化物≤50mg/m3的排放极限值要求。依据国华公司“近零排放”技术路线，寿光电厂一期2*1000MW机组烟气除尘设计采用5电场干式电除尘+石灰石-石膏湿法脱硫+1电场湿式电除尘器技术方案，湿式电除尘器入口烟尘含量≤10mg/Nm3，除尘效率70%，出口烟尘≤3mg/Nm3。

2湿式电除尘器的原理及特点

寿电公司采用菲达环保科技股份有限公司的湿式电除尘器，它技术来源是引进日本三菱重工大型燃煤电站湿式电除尘技术，湿式静电除尘器的主要工作原理：将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集，水在集尘极上形成连续的水膜，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。

2.1湿式电除尘器工作原理及结构组成

静电除尘器的除尘过程可分为四个阶段：气体的电离；粉尘获得离子而荷电；荷电粉尘向电极移动；将电极上的粉尘清除。

图1湿式电除尘原理图

湿式静电除尘脱除的对象由粉尘和雾滴，但是由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作原理也有所差异。从原理上来讲，首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属表面后，将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样，金属表面带水后，将原来的高势垒分解为两种低势垒，大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用，使电子易于发射。另外，水中的多种杂质离子在电场作用下，也易越过表面势垒而成为发射离子。这些都改变了电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在，水的电阻相对较小，水滴与粉尘结合后，使得高比电的粉尘比电阻下降，因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定；另外由于湿式静电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘。

湿式静电除尘的冲洗水系统主要包括：循环水箱、循环水泵、废水箱、废水泵、碱液箱、加碱泵，滤网和原水供应管道等，典型流程如下图所示：湿式电除尘的冲洗水包括循环水和原水补水，从集电极流下的水在灰斗收集进入废水箱内沉淀下来，上层澄清水作为循环水回用，由循环泵打入湿式电除尘里进行喷淋，沉淀在底部的废水作为脱硫工艺水或排放到废水处理厂。循环水中增加加碱设施，以中和冲洗水中溶解烟气中的SO3，避免与水接触的部件产生严重的酸腐蚀。

2.2影响湿式静电除尘器除尘效率的主要因素

静电除尘器整流变压器二次电压值、循环水量、烟气粉尘浓度三因素对湿式静电除尘效率的效应都为正，即除尘效率随着电压的升高、水量的增大、粉尘浓度的加大而上升。其中电压对除尘效率的影响最为显著，其次是水量，粉尘浓度的影响最小，静电和水雾相结合可显著地提高了除尘效率。

2.3湿式静电除尘器循环水的作用

湿式静电除尘器中的循环水主要以雾化的水滴存在，根据国内研究水雾对湿式电除尘的除尘效率的提高有一系列的影响，主要机理如下：

（1）水雾可以保持放电极清洁，使电晕一直旺盛；雾粒击打在集尘极上形成薄而均匀的水膜，它可以阻止低比电阻粉尘的“二次扬尘”，对高比电阻粉尘起到调质作用而防止了“反电晕”现象的发生；对粘滞性强的粉尘又可防止粘挂电极；它还适合于收集那些易燃、易爆的粉尘。（2）水雾直接喷向放电极和电晕区，放电极还兼起雾化器的作用，采用同一电源可实现电晕放电、水的雾化、水雾和粉尘粒子荷电，实现了静电和水雾的有机结合。（3）水雾直接喷向放电极，荷电量高，这种高荷质比水雾在电场中的碰撞拦截、吸附凝并作用可大大提高除尘效率。（4）水雾击打到集尘极上形成水流流下，使集尘极始终保持清洁，省去了振打装置，同时避免了干式除尘由于振打清灰带来的一系列问题。（5）将水雾喷向放电极和电晕区使水雾进一步雾化，静电并不和喷雾装置直接接触，保证喷雾效果的前提下，电场内部不存在绝缘问题。（6）芒刺电极能产生很强的静电场，同时具有很好的电晕放电能力，静电和水雾协同作用，具有很高的除尘效率。

3实施中主要问题及控制措施

3.1实施过程中重点关注的问题

（1）开展机组低负荷期间吸收塔液位控制及补水量参数核定。

（2）对比研究优化前后吸收塔液位控制要求、吸收塔浆液品质化验、石膏品质化验。

3.2实施过程中关键技术问题及创新点

通过对湿式电除尘器排水方式的研究，减少排水过程中运行环节，可停运专门为湿除设置的澄清器、排水坑泵运行，可降低系统电耗和设备运行维护成本。

湿式电除尘器循环水排水，设计排水流程为湿除排水泵至澄清器，其溢流一部分至脱硫工艺水箱，作为工艺水箱补水，底流排放部分废水通过排水泵至吸收塔，作为吸收塔补水，湿除澄清器设计其目的主要考虑吸收塔低负荷期间水平衡问题，吸收塔水平衡不满足时关小至吸收塔排水，澄清器溢流至工艺水箱水量增大过渡缓解吸收塔水量过多问题，通过机组最低负荷统计吸收塔补水量与湿除排水量对比，进行论证湿除排水直排至吸收塔能否满足吸收塔低负荷水平衡，优化后湿除排水泵直接排至吸收塔，可停运湿除澄清器、底流排水泵，起到节能降耗效果。

4结论

湿式电除尘器直排水至吸收塔的应用与研究，立足于神华国华寿发电有限责任公司现有条件，通过对湿式电除尘器排水方式的研究，减少排水过程中运行设备，可停运专门为湿除设置的澄清器、排水坑泵运行，可降低系统电耗和设备运行维护成本。2018年2月24日，2号机组检修过程中，加装了湿除排水泵至吸收塔直排水管，自2018年4月9日，机组启动运行开始投运，试运5天观察吸收塔低负荷期间液位能满足水平衡，后开始正式长期使用直排至吸收塔，此方式运行可以将湿除澄清器（1.1KW）、排水坑泵停（11KW）运一台，共计12.1KW，自2018年4月14日至今推广应运成功以来，共计节能12.1KW*0.85*5700h=58.62万KWh，具有直接节能效果。值得推广应用。

参考文献

[1]唐敏康，冯国俊.粉尘比电阻影响因素分析及应对措施[J].江西理工大学学报.2007.03(6):44-46

[2]高建兵，湿式电除尘器的主要影响因素[J].维纶通讯.2009.06(02):22-25

[3]张殿印，王纯.除尘工程设计手册.化学工业出版社，2003