王嫻娜1,2，朱林1,2，王東歌1,2，王康1,2

（1．南京信息工程大學(xué)江蘇省大氣環(huán)境與裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京  210044： 2．國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210031）

摘  要：結(jié)合濕式靜電除塵器工程應(yīng)用實例，探討了燃煤電廠濕式靜電除塵器對細顆粒物的去除效果。濕式靜電除塵器能夠較好地減少細顆粒物（如PM2.5、PM10等）的排放，但在濕式靜電除塵器的出口處，部分細顆粒物仍出現(xiàn)小峰值。為進一步脫除細顆粒物，應(yīng)用了相變凝聚均流器技術(shù)。結(jié)果表明，聯(lián)合使用相變凝聚均流器與濕式靜電除塵器技術(shù)，對細顆粒的脫除有很大改善，對PM1、PM2.5的脫除效率均達80%以上，整個除塵系統(tǒng)的除塵效率可大于90%,并使火電機組煙塵排放達到“超低排放”要求。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；濕式靜電除塵器；相變凝聚：細顆粒物：減排

中圖分類號：TK09;X77DOI：10.11930/j．issn.1004-9649.2016.06.157.04

0引言

 現(xiàn)有燃煤電廠干式靜電除塵器的除塵效率可達99%．但其對于細顆粒物（代表性顆粒物PM2.5）或粒徑小于1μm的亞微米級超細顆粒物（代表性顆粒物H2SO4微液滴）的捕獲率相對較低．導(dǎo)致這些顆粒物進入大氣形成氣溶膠。大氣中這些顆粒物90%以上表面附著了豐富的微量重金屬元素(如Hg)及有機污染物，對人體危害極大。為控制污染物排放．2011年9月國家出臺了《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)，要求在一般地區(qū)粉塵排放濃度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同）應(yīng)小于30mg/3，重點地區(qū)排放限值小于20 mg/m3。為進一步控制大氣污染物排放，2014年9月12日，國家發(fā)改委、環(huán)保部、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劃( 2014-2020)》，要求東部地區(qū)11個省市新建燃煤發(fā)電機組煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下文凡與體積有關(guān)數(shù)值均已換算至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）分別不高于10、35、50 mg/m3。對于燃煤電廠炯氣進行深度凈化處理，濕式靜電除塵技術(shù)是主要技術(shù)之一．也是滿足國家最新相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的推薦技術(shù)之一。濕式靜電除塵器( WESP)作為高效除塵的終端精處理設(shè)備，不僅具有控制石膏雨等復(fù)合污染物的強大功能，還對微細、黏性或高比電阻粉塵及炯氣中酸霧、氣溶膠、汞、重金屬、二嘿英等的收集具有一定的效果。此外，目前大多燃煤電廠采用濕法煙氣脫硫T藝，這也為濕式靜電除塵器在電廠的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。本文結(jié)合工程實踐，對濕式靜電除塵器和相變凝聚均流器技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)研究結(jié)果予以介紹。

1  濕式靜電除塵技術(shù)工程應(yīng)用

 國電民權(quán)發(fā)電有限公司2x600 MW燃煤機組于2008年投入運行，采用雙室四電場干式靜電除塵器并采用高頻電源，煙氣脫硫丁藝采用濕式石灰石一石膏煙氣脫硫工藝，無氣一氣換熱器( GGH)。由于流速、溫度等原因，炯氣在經(jīng)過濕法煙氣脫硫裝置后出現(xiàn)較嚴(yán)重的“石膏雨”現(xiàn)象、考慮到干式靜電除塵器改造受場地限制，最終決定在濕法煙氣脫硫裝置后加裝濕式靜電除塵器。該除塵改造項目于2014年10月初投入熱態(tài)運行．在400 MW及500 MW負荷條件下，在同一高壓(46 kV)下，濕式靜電除塵器對不同粒徑顆粒物的分級脫除效率如表1和表2所示。由表1和表2可知，加裝濕式靜電除塵器后，PM,（本文指粒徑小于或等于1μm的顆粒物）、PM2.5、PM10的除塵效率在400 MW運行負荷下均比500 MW有不同程度的提高，原因可能是負荷降低，濕式電除塵器的煙氣速度也將下降，顆粒物在濕式靜電除塵器內(nèi)停留時間增加，從而除塵效率提高。 

機組負荷400 MW試驗工況下濕式靜電除塵器入口和出口的粒徑分布如圖1所示。

 在濕式靜電除塵器的入口和出口取樣，對所采集的顆粒物進行分析后，得到使用dm/d (1gDp)表示的濕式靜電除塵器入口、出口的顆粒物粒徑分布曲線。其優(yōu)點在于表示寬粒徑分布的顆粒時，可以比較好地通過圖示方法分析、比較1μm以下粒徑范圍內(nèi)的顆粒物，其中

 由圖1可知，燃煤電廠煙氣經(jīng)過干式靜電除塵器及濕法煙氣脫硫裝置后，其排放以粒徑PM，以下的亞微米級顆粒物和PM2.5、PM10為主，雖然排放物的質(zhì)量濃度不高，但是顆粒物的粒子數(shù)量較大．是霧霾等危害性天氣的元兇。濕式靜電除塵器人口的顆粒物分布在0.05μm及2.5μm處較多．出口處顆粒物分布一曲線較平緩，說明濕式靜電除塵器對亞微米及微米級顆粒物有較高的脫除率．尤其對亞微米粒子脫除效果較好。需要指出的是．濕式靜電除塵器出口處細顆粒物仍會出現(xiàn)小峰值，可見濕式靜電除塵器設(shè)備對該粒徑范圍的顆粒物的脫除效果有限，此現(xiàn)象可能與電除塵器荷電機理相關(guān)聯(lián)。

2濕式相變凝聚均流器技術(shù)及其工程應(yīng)用

2.1  濕式相變凝聚均流器技術(shù)原理

 所謂濕式相變凝聚均流器技術(shù)，是利用飽和煙氣自身攜帶的水蒸氣，在降溫過程中發(fā)生相變，水蒸氣在微細顆粒物表面凝結(jié)，并同時產(chǎn)生熱泳和擴散泳作用，促使細顆粒遷移運動并相互碰撞接觸．不斷長大，最后通過毛細管表面予以收集。該方法可以有效脫除燃煤污染物中的細顆粒物，同時可以冷凝出大量煙氣中的水，并除去大部分SO3，解決濕法煙氣脫硫裝置出口煙道SO3腐蝕的難題。在凝聚脫除顆粒物的同時，凝聚器內(nèi)均勻布置的大量毛細管可以對氣流再分布，使煙氣分布更均勻。對于在濕法煙氣脫硫裝置后加裝濕式靜電除塵器的工藝，在濕式靜電除塵器前端特別適合加裝相變凝聚均流器。由于脫硫吸收塔出口煙氣中水蒸氣均為飽和或接近飽和，通過外部冷源可方便控制煙氣中水蒸氣相變，實現(xiàn)高效凝聚、微細顆粒物脫除以及均流的目的。

2.2  相變凝聚均流器主要技術(shù)指標(biāo)

 國電常州發(fā)電有限公司2x600 MW機組于2006年投運，相變凝聚均流器技術(shù)已成功在該機組得到工程應(yīng)用。整個相變凝聚均流裝置由相變凝聚器本體、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等幾部分組成，其中相變凝聚均流器主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

2.3試驗結(jié)果與分析

 機組運行負荷在390～600 MW條件下，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.026x105 Pa．對相變凝聚均流器進、出口抽取煙氣樣、然后冷凝，進行水樣收集，再將其進行激光粒度分析，得到的相變凝聚均流器進、出口粉塵顆粒度分布如圖2所示。

 由圖2a）可見，濕式相變凝聚均流器人口即脫硫后顆粒物粒度分布峰值在0.25μm和2.5μm附近，且細顆粒的體積分?jǐn)?shù)遠大于大顆粒物。由圖2 b）可見，經(jīng)過濕式相變凝聚均流器后，濕式相變凝聚均流器出口處顆粒物峰值在1.2μm和13μm處，且后者的體積分?jǐn)?shù)遠大于前者，說明在濕式相變凝聚均流器中存在顯著的細顆粒凝并過程．其可促進設(shè)備及整個濕式除塵器系統(tǒng)對微細顆粒物的脫除。

 圖2反應(yīng)了濕式相變凝聚均流器設(shè)備內(nèi)部沿?zé)煔饬鲃臃较蛏衔⒓氼w粒物的凝聚規(guī)律。設(shè)備人口顆粒物平均粒徑D=1.34μm，出口顆粒物平均粒徑D=4.25μm，得到此時的凝聚指數(shù)η為3.17。η值越大，表示凝聚性能越好，當(dāng)η≥3時，表示凝聚器凝聚性能優(yōu)異。從結(jié)果可以看出，濕式相變凝聚均流器對亞微米級顆粒物的凝聚效果良好。

2.4  顆粒物分級脫除效率

 分級脫除效率可用來量化表征濕式靜電除塵器對不同顆粒物的脫除效果，機組運行負荷600MW、電壓60 kV 工況下．PM1、PM2.5、TSP（總懸浮顆粒物）的脫除效率如表4所示。

 由表4可見．機組滿負荷且濕式靜電除塵器電壓設(shè)定60 kV時．煙氣進口顆粒物質(zhì)量濃度為13.59 mg/m3，排放值為1.044 mg/m3，相變凝聚均流器與濕式靜電除塵器聯(lián)用．對顆粒的適應(yīng)性上相對于傳統(tǒng)的除塵設(shè)備有了很大的改善，對PM1、PM2.5的脫除效率均為80%以上，對整個除塵系統(tǒng)的除塵效率大于90%。

3討論

 濕式靜電除塵技術(shù)在燃煤電廠應(yīng)用已有25年左右的歷史。從國內(nèi)運行狀況來看，濕式靜電除塵器布置在濕法煙氣脫硫裝置之后．可有效除去細顆粒物（如PM2.5、PM10等），本研究表明其對細顆粒物PM1和PM2.5的去除率在70%～80%；機組負荷會影響除塵效率，負荷降低，細顆粒物脫除率提高．

 隨著國家對環(huán)境污染控制的要求日趨嚴(yán)格．限制顆粒物，尤其是PM2.5的排放是當(dāng)前一項重要的工作。工程應(yīng)用中濕式靜電除塵器對亞微米級顆粒物有較高的脫除效率，但在濕式靜電除塵器的出口細顆粒物仍會出現(xiàn)小峰值．可見濕式靜電除塵器對該粒徑范圍的細顆粒物的脫除效果有限．此現(xiàn)象可能與濕式靜電除塵器荷電機理相關(guān)。

 相變凝聚均流器技術(shù)可以加強對細顆粒物的凝聚，從而可優(yōu)化細顆粒物的脫除效率。濕式相變凝聚均流器+濕式靜電除塵器技術(shù)在圍電常州發(fā)電有限公司進行的成功應(yīng)用表明：相變凝聚均流器+濕式靜電除塵器的除塵系統(tǒng)對PM1、PM2.5的脫除效率均為80%以上．對整個除塵系統(tǒng)的除塵效率大于90%，大大降低了細顆粒物的排放水平。

4結(jié)語

 本文研究結(jié)果表明，燃煤電廠僅采用濕式靜電除塵器難以使超細顆粒物排放降至更低水平。國電常州發(fā)電有限公司的實踐結(jié)果證明，可以通過采用相變凝聚均流器與濕式靜電除塵器聯(lián)用方式．進一步脫除細顆粒物，從而滿足火電機組“超低排放”要求。