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锅炉用管式与板式湿式电除尘技术

来源:http://www.hstdustcollector.com     时间::2017-6-22 12:44:20    
国家环保部联合发改委、国家能源局下发了关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》的通知,要求东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度…...
  锅炉用管式与板式湿式电除尘技术
国家环保部联合发改委、国家能源局下发了关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020 年)》的通知,
要求东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,中部地区新建机组原则上接近或达燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。到 2020 年,东部地区现役 30 万 kW 及以上公用燃煤发电机组、10 万 kW 及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组,改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量 6% 条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、35、50mg/m3)。


锅炉用管式与板式湿式电除尘技术
  由于火电厂目前配置的烟尘处理装置很难实现烟尘≤ 10mg/m3 的目标,在湿法脱硫后加装湿式电除尘器的技术路线已逐渐被越来越多的电厂采用,有效地控制了 PM2.5、酸雾、气溶胶等多种污染物的排放。
1、两种湿式电除尘技术:
  湿式电除尘器的工作原理为金属放电线在直流高压的作用下,将其周围气体电离,使粉尘或雾滴粒子表面荷电,荷电粒子在电场力的作用下向收尘极运动,并沉积在收尘极上,水流从集尘板顶端流下,将板上捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。目前主流的湿式电除尘技术为玻璃钢管式与金属板式两种,二者的核心差别在于极板的材质与形式不同,由此导致其系统组成、结构布置等也有所区别。板式湿式电除尘器收尘极多为 316L 不锈钢,其结构与常规干式电除尘器基本相同,阳极板采用平板结构,除尘器一般为卧式布置,烟气水平进出,运行时需要连续喷水清洗,喷淋水在湿式电除尘器下部的灰斗收集后,排至循环水箱用于喷淋。由于不间断的喷水增加了烟气的湿度,在湿式电除尘器后增加烟气升温装置很有必要。
  管式湿式电除尘器收尘极材质采用导电玻璃钢,收尘极采用管状结构,截面形状有圆形、方形、正六边形等,以正六边形居多,模块式组装。除尘器为立式布置,烟气流向为上进下出或者下进上出。运行采用定期间断喷水清洗方式,无需设置循环水箱,喷淋水直接排至脱硫塔或者排水坑。

2、两种湿式电除尘技术对比:
2.1、收尘极性能对比:
  管式与板式两种湿式电除尘技术主要的差别在于阳极板材质的选取。板式湿式电除尘器收尘极一般采用 316L 不锈钢,这种材质耐腐蚀性能较差,必须采用中性或弱碱性喷淋水进行不间断冲洗,从而形成均匀连续的保护膜。收尘极一般设计为平板形式,但极板两侧为增强结构刚度一般设置成弧形或 C 形,冲洗平板时容易形成水膜,但弧形或 C 形端部很难形成水膜,存在腐蚀隐患。连续冲洗在及时清灰方面具有优势,但是用水量太大,冲洗水必须加入大量碱液进行中和后循环使用。此外,连续水膜的形成和喷嘴的选用有关,一般需要雾化效果非常好的喷嘴,这种喷嘴使用数量多,运行维护量大,且对水质要求非常高,循环使用的冲洗水必须配备高精度过滤器进行粗颗粒过滤。因此对于板式湿式电除尘器来说,
一旦喷嘴堵塞或极板水膜分裂不连续,收尘极就很容易腐蚀、结垢,极板使用寿命受到极大影响。
  管式湿式电除尘器收尘极采用防腐导电玻璃钢制造,该材料是以高分子材料为黏合剂、玻璃纤维及其制品作增强材料、高强碳纤维为导电材料组成的高导复合材料,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀,材料导电率与阻燃性均达到良好的匹配,具有重量轻、防腐性能好、导电性能优良、使用寿命长等特点。这种极管一般采用正六边形,相邻极管共壁,组成模块后强度高。与金属极板相比,玻璃钢极管抗腐蚀能力强,因此只需短时间断冲洗(1~3 次 /d),用水量极少,无需设置循环水处理系统,无需加碱中和,且冲洗喷嘴数量少,运行维护量低。
2.2、雾滴脱除效率对比:
  板式湿式电除尘器可有效捕集烟气中的雾滴,但其极板不耐腐蚀,需要连续喷淋,在此过程中产生的雾滴将有一部分被烟气携带至烟囱,尤其是烟气流速较高时,雾滴逃逸大大增加。因此,板式湿式电除尘器雾滴的综合去除率不高,湿电出口烟气水雾大,对 GGH(如果有)、烟囱影响大。部分场合要求湿电出口水雾浓度低,此时湿式电除尘器出口需设置两道机械除雾器以降低水雾浓度,除尘器阻力有所增加。管式湿式电除尘器由于采用导电玻璃钢阳极管,而玻璃钢耐烟气腐蚀,不需要连续冲洗,一天仅冲洗一次或几次(冲洗频率可根据实际工况调节),冲洗时间短,因此湿式电除尘器绝大部分时间都处于连续除雾状态,雾滴去除率高。根据以上对比,在烟气水雾的去除上,管式湿电具有非常明显的优势。在化工行业,管式湿电常用作电除雾器使用。

2.3、系统阻力对比:
  板式湿式电除尘器一般采用卧式布置,烟气流向只能水平进气,占地面积大,适合烟囱进口和吸收塔出口烟道标高相近且两者之间空间宽裕的情况。若是脱硫后场地紧张、烟囱进口烟道低于吸收塔出口烟道时,湿式电除尘进出口烟道难以布置,气流均布难度大,系统阻力将大大增加。板式湿式电除尘器如采用立式布置,占地面积将是管式湿电的 1.5 倍以上,布置困难,因此板式湿式电除尘器一般不采用立式布置。
  管式湿式电除尘器的烟气流向可以采用上进下出或者下进上出两种方式,占地面积小,适合烟囱进口烟道和吸收塔出口烟道有高度差的情况,可简化进出口烟道走向,减少系统阻力。部分管式湿式电除尘器直接布置在吸收塔塔顶,取消湿电与吸收塔之间的连接烟道,系统阻力更小。管式和板式之间本体的阻力差别不大(板式湿电设置机械除雾器、管式湿式电除尘器塔顶布置的情况除外),系统阻力差别主要在于进出口烟道的布置以及气流均布系统的布置上。

2.4 场地布置对比
  板式湿式电除尘器由于极板高度受到限制,板式布置只能是扁宽型。目前国内外极板最高做到 10m,加上烟气流速不宜太高,除尘器只能增加通道数,这就使得板式湿式电除尘器在垂直于烟气的方向过度拉长,除尘器进出口烟道走向复杂,对场地布置要求较高。对于新建机组一般影响不明显,但对于已投产的老机组由于可供改造的场地有限,布置难度较大。
  管式湿式电除尘器采用共壁蜂窝管,阳极模块可进行多样化设计,可以为长方形、正方形、圆形、椭圆形等,布置形式灵活,模块的划分可根据场地实际情况做任意调整,对场地要求不高。在场地十分紧张的情况下,管式湿式电除尘器还可与吸收塔有机结合,布置在吸收塔塔顶,很好地解决了已投产的老机组改造场地有限的难题。此外,在同等占地面积的前提下,管式湿式电除尘的收尘面积为板式的 1.5~2 倍,除尘效率更高。

2.5、施工周期对比:

  板式湿式电除尘器的阳极板一般为单片发货,需现场组装成阳极板排,要求现场具备拼装场地,拼装工作量大。板式湿电采用金属极板,板排的平整性及刚度较差,板排就位后调整周期较长。由于板式湿电需要配置复杂的循环水处理系统,包括工艺水箱、循环水箱、排水箱、碱液箱和相应管路系统等,因此施工周期相比于管式湿电会大大延长。
  管式湿式电除尘器阳极管采用模块化设计,可车间组装成模块,运抵现场后随即吊装,减少现场施工时间。极管之间的同极距通过车间组装模块时已调整到位,现场无需再度调整,直接吊装就位即可。管式湿电无水循环处理系统,一般只设置喷淋水箱和相应管路,施工周期短。

2.6、系统维护对比:
  板式湿式电除尘器的金属极板一般依靠水膜来缓解腐蚀,需要连续冲洗,其冲洗水量每小时约有几十吨甚至上百吨,耗水量非常大。因此大部分冲洗水需要加碱中和并过滤后循环使用,需单独设置水循环处理系统,占地面积大,运行维护工作量大,投资费用和运行费用相应增加。系统排出水量每小时需十几吨甚至几十吨,排水的去向也需慎重考虑。板式湿电的冲洗喷嘴为连续喷雾,且冲洗水为循环水,喷嘴磨损、堵塞的可能性较大,需经常维护。此外,金属极板对水膜的完整性要求较高,也需定期检查并及时维护。
  管式湿式电除尘器收尘极为导电玻璃钢,不易腐蚀,水系统简单,一天只需冲洗 1~3 次,平均耗水量每小时只有几吨。冲洗水可以从脱硫工艺水箱接取,冲洗的废水也可以排入脱硫系统或者原有厂区排水坑,不需要改造,运行维护工作小,无易损件需要更换。

2.7、单电场除尘效率对比:
  板式湿式电除尘器由于极板高度受到限制,且阳极板排沿气流方向的长度为定值,烟气流速按常规选取,单电场一般只能达到除尘效率 70%。部分场合需要除尘效率达到 80% 甚至 90%,这种情况如选用板式湿式电除尘器,至少需要设置 2 个电场。
  管式湿式电除尘器由于在同样占地面积的前提下,收尘面积为板式湿电的 1.5~2 倍,因此管式湿电单电场往往可设计 80% 以上的除尘效率。

3、结论:

  板式湿式电除尘器由于极板不耐烟气腐蚀,因此有水膜覆盖连续冲洗,清灰性能较强,但连续冲洗对喷嘴性能要求高,一旦出现喷嘴堵塞,金属极板极易腐蚀,而且由于连续冲洗,水系统运行维护费用较高,对雾滴去除效率低,出口烟气水雾大;管式湿式电除尘器由于玻璃钢耐腐蚀且疏水性能好,采取间断冲洗(2~3 次 /d),因此水系统运行维护工作量小,同时雾滴脱除效率高,烟囱出口排放效果好。

  另外,系统阻力和场地布置密切相连,板式湿式电除尘器对场地布置要求高,只有在进出口烟道可以水平布置的情况下,系统阻力才可以达到最小,布置形式单一,对于已投产的老机组由于可供改造的场地有限,布置难度较大。管式湿式电除尘器阳极模块可进行多样化设计,不受场地限制,布置灵活,上进气、下进气独立布置或脱硫塔顶一体布置均可,适应性强,很好地解决了已投产的老机组改造场地有限的难题。从国内已上湿电的市场份额调查研究,目前国内玻璃钢管式湿电基本占据约 65~70% 的市场份额,尤其在江苏、山东、华北等地,市场份额均高达 90% 以上。

  综上所述,与板式湿式电除尘器相比,管式湿式电除尘器更具优势,可有效消除石膏雨现象,同时有效捕集液滴、尘、酸雾等亚微粒子,且在运行过程中不需要连续喷水及碱液,不产生新的二次污染物,收集液可返回脱硫塔循环使用。管式湿式电除尘器能耗低,易维护,具有更高的推广应用价值。

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