濕式靜電除塵技術研究及應用

北極星環(huán)保網訊:燃煤煙氣細顆粒物排放的高效控制是控制霧霾天氣的重要手段之一，為此國家頒布了世界上最嚴格的標準之一：《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），要求火電廠粉塵排放濃度低于30mg/m3，重點地區(qū)低于20mg/m3。干式靜電除塵器由于反電暈和二次揚塵等問題，對亞微米級顆粒物脫除效率較低，難以完全滿足新標準的要求。濕式靜電除塵技術（WESP）通過水膜清灰方式代替振打清灰，可有效控制濕法脫硫塔后細顆粒物的排放，實現(xiàn)燃煤煙氣細顆粒物的深度脫除。

該文詳細闡述了濕式靜電除塵器在粉塵脫除效率、材料潤濕、抗腐蝕特性及多種污染物協(xié)同脫除等方面的最新研究進展，重點介紹了濕式靜電除塵技術在燃煤電廠中的應用現(xiàn)狀，并在此基礎上對我國濕式靜電除塵技術的發(fā)展做了總結和展望。

關鍵詞：燃煤煙氣；濕式靜電除塵器；PM2.5；協(xié)同控制

我國一次能源消費結構以煤為主，2012年我國能源消費總量為36.2億t標準煤，其中，煤炭消費量約35.2億t，約占全球煤炭消費總量的50.2%。截至2012年底全國煤電裝機容量達到了7.58億kW，占火電裝機容量的92.5%，耗煤約18.55億t，占全國煤炭消費總量的52.8%[1]，是第一耗煤大戶。

煤燃燒過程是細微顆粒物（PM2.5）等大氣污染物最主要的來源之一。PM2.5一方面因其粒徑小，在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，一旦進入到大氣中，控制和治理難度極大[2]，另一方面由于其表面通常富集各種重金屬元素和多種化學致癌物質，對人類健康會造成嚴重危害[3]。

因此，只能通過對污染源頭進行有效控制，才能達到較好的PM2.5防治效果。為此，我國于2011年頒布了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），將燃煤電廠排放質量濃度從50mg/m3降低到30mg/m3，重點控制地區(qū)20mg/m3。

國內外燃煤電站煙氣粉塵治理設備主要為電除塵器和袋式除塵器。電除塵器具有效率高、能耗低、煙氣處理量大等優(yōu)點，是燃煤煙氣粉塵治理應用最廣的技術裝備。燃煤煙氣中粉塵尺寸范圍很大，涵蓋了從亞微米顆粒到易于沉降的毫米級微粒。

靜電除塵器主要是靠顆粒荷電、遷移、捕集、清灰脫除，對于捕集尺寸超過10μm的大顆粒粉塵是非常高效的（＞99.9%），而對于0.5~2μm的粉塵，效率一般低于90%。此外，普通靜電除塵器靠振打清灰，造成二次揚塵，達標排放難度較大。

布袋除塵器存在運行阻力大，濾袋更換成本高、處理困難等劣勢，在大型燃煤電站鍋爐的應用相對較少。

濕式靜電除塵器通常用于飽和煙氣中顆粒物的脫除，在燃煤電廠中通常布置于脫硫塔后，其主要工作原理是：將水霧噴向集塵板，水霧在放電極形成強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化；電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對細顆粒物起捕集作用，最終顆粒物在電場力作用下到達集塵極而被捕集。

與干式電除塵器的振打清灰相比，濕式電除塵器是通過集塵極上形成連續(xù)的水膜高效清灰，不受粉塵比電阻影響，無反電暈及二次揚塵問題；且放電極在高濕環(huán)境中使得電場中存在大量帶電霧滴，大大增加亞微米粒子碰撞帶電的機率，大幅度提高亞微米粒子向集電極的趨近速度，可以在較高的煙氣流速下，捕獲更多的微粒。

濕式靜電除塵器不僅可有效去除煙氣中的煙塵微粒、PM2.5，同時可協(xié)同脫除SO3、汞及除霧器后煙氣中攜帶的脫硫石膏霧滴等污染物，是一種高效的靜電除塵器，已成為滿足火電廠粉塵排放標準要求的重要技術。

1研究進展

濕式靜電除塵器對于顆粒物特別是亞微米顆粒具有很好的脫除效果，且可脫除酸霧、Hg等多種污染物，多年來受到國內外研究團隊的廣泛重視。國內外各學者針對如何高效脫除污染物方面開展了大量研究，主要集中于如何通過優(yōu)化除塵器結構和電極形式提高顆粒物脫除效率等方面。

此外，濕式靜電除塵器因常用來處理酸霧等，運行環(huán)境惡劣，材料是否具有良好耐蝕性和潤濕性成為影響除塵器安全性和運行可靠性的關鍵因素，因此材料選擇與處理也是目前的研究熱點。

1.1影響脫除效率各因素研究

美國辛辛那提大學Saiyasitpanich等[4-5]研究了濕式靜電除塵器對柴油炭黑的脫除效率，該研究小組反應器采用不銹鋼材料作為放電極，碳鋼材料作為收塵極，設定停留時間為0.1~0.4s可調。采用ELPI測試系統(tǒng)測試不同電場強度、停留時間、顆粒粒徑對脫除效率的影響，研究發(fā)現(xiàn)，隨著停留時間增長，脫除效率從67%上升至96%，電場強度增大也可有效提高脫除效率，這很好解釋了工業(yè)應用中工作電壓常常選擇于臨界擊穿值。見圖1、2。

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