當前，我國環(huán)境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，環(huán)境矛盾日益凸顯，環(huán)保壓力持續(xù)加大。部分區(qū)域和城市大氣霧霾現(xiàn)象突出，許多地區(qū)主要污染物排放量超過環(huán)境容量。今年以來，各級政府陸續(xù)出臺多項政策措施，下大力氣治理PM2.5，改善空氣質(zhì)量。
濕式電除塵器在滿足超低排放、治理PM2.5方面的效果得到業(yè)內(nèi)專家一致認可，環(huán)境保護部在《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策(試行)》(征求意見稿)中明確指出：鼓勵火電企業(yè)采用濕式電除塵等新技術(shù)，防止脫硫造成的“石膏雨”污染。
作為一種先進的煙氣治理技術(shù)，濕式電除塵技術(shù)在歐洲、美國、日本等國家已得到廣泛應(yīng)用且效果良好。國內(nèi)企業(yè)自主開發(fā)的濕式電除塵技術(shù)，已在燃煤電廠取得成功應(yīng)用。上海長興島第二發(fā)電廠燃煤鍋爐濕法脫硫后改造工程配套濕式電除塵器，出口粉塵排放濃度僅為6.1mg/m3，引起業(yè)界高度關(guān)注。我國也有環(huán)保企業(yè)引進國外的濕式電除塵技術(shù)，并有多家電廠簽訂濕式電除塵器合同，最大配套機組為1000MW。相信隨著濕式電除塵技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用，其必將成為燃煤電廠滿足超低排放、治理PM2.5的有力武器。
大氣環(huán)境形勢嚴峻，PM2.5控制勢在必行
《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)中規(guī)定，一般地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值30mg/m3，重點地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值20mg/m3，汞及其化合物污染物排放限值0.03mg/m3。
根據(jù)新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—2012)，將PM2.5納入強制監(jiān)測范疇，并明確規(guī)定了時間要求，到2015年，在我國所有地級以上城市開展PM2.5監(jiān)測;2016年，各地都要按照新修訂的標準監(jiān)測和評價環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，并向社會發(fā)布結(jié)果。
國務(wù)院在《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》的批復(fù)意見中明確指出：到2015年，重點區(qū)域工業(yè)煙粉塵排放量下降10%;可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)年均濃度分別下降10%、5%。其中，京津冀、長三角、珠三角等13個重點區(qū)域?qū)M2.5細顆粒物納入考核指標，細顆粒物年均濃度下降6%;上述區(qū)域復(fù)合型大氣污染要得到有效控制，酸雨、灰霾和光化學煙霧污染明顯減少。
新標準、嚴要求，是基于我國嚴峻的大氣環(huán)境形勢。近年來，在傳統(tǒng)煤煙型污染尚未得到控制的情況下，以臭氧、細顆粒物(PM2.5)和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出，區(qū)域內(nèi)空氣重污染現(xiàn)象大范圍同時出現(xiàn)的頻次日益增多，嚴重制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，威脅人民群眾身體健康。
實施控制細顆粒物及前體污染物排放的重點領(lǐng)域包括工業(yè)污染源、移動污染源、生活污染源、農(nóng)業(yè)污染源、各種施工工地、各種粉狀物料貯存場等。其中工業(yè)污染源包括：火電、鋼鐵、建材、化工、煉油、有色冶金、各種鍋爐和窯爐、各種廢物焚燒裝置、各種表面噴涂裝置等。2005年的研究資料顯示，燃煤電廠直接排放的PM2.5約占全國PM2.5排放量的10%左右，加之由燃煤產(chǎn)生的二次顆粒物，燃煤電廠排放PM2.5占全國PM2.5比例還會更高。
大氣環(huán)境形勢嚴峻，燃煤電廠對細微顆粒的控制勢在必行。
多一道把關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)燃煤電廠終端控制
目前，國內(nèi)燃煤電廠鍋爐尾部現(xiàn)有的煙氣治理島工藝流程一般是由脫硝、除塵器、濕法脫硫組成，煙氣從濕法脫硫后直接進入煙囪，如圖1所示。脫硝負責脫除NOx，除塵器負責煙塵治理，濕法脫硫負責脫除SOx。
然而，脫硝設(shè)備工作時，在催化劑的作用下，伴有SO2轉(zhuǎn)化為SO3的副反應(yīng)，使煙氣中的SO3含量大為增加。作為脫硝還原劑注入煙氣中的NH3，在實際運行中會產(chǎn)生部分逃逸。但在現(xiàn)行工藝流程中，SO3和逃逸的NH3并不能得到有效去除。
對于濕法脫硫，一方面，通過脫硫漿液的洗滌作用可脫除煙氣中的部分顆粒物;另一方面，由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出，也會形成PM2.5。脫硫塔對SO3的去除率很低，SO3以氣溶膠的形式隨煙氣排出。吸收塔頂部設(shè)置的機械式除霧器對水霧、煙塵、重金屬和氣溶膠粒子的脫除能力有限。由于大量SO3的存在，進入煙囪的濕煙氣處于酸露點以下，其冷凝液對煙囪造成腐蝕。因為現(xiàn)有濕法脫硫系統(tǒng)去除PM2.5細顆粒物的能力很弱，對汞和SO3氣溶膠等的脫除也有限，從而導(dǎo)致煙囪風向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或是有長長煙尾的“藍煙”現(xiàn)象。
上述分析表明，在燃煤電廠傳統(tǒng)工藝流程中，煙塵控制主要靠濕法脫硫前端的除塵裝置實現(xiàn)，但不能控制后端濕法脫硫產(chǎn)生的細微顆粒粉塵。因此，無論除塵裝置的除塵效率有多高、濕法脫硫能除去多少前端逃逸的煙塵，煙囪排放也一定包含濕法脫硫洗滌之后仍未脫除的前端逃逸煙塵、濕法脫硫自身產(chǎn)生并排出的PM2.5細微顆粒物和氣溶膠。現(xiàn)行濕法脫硫工藝允許排出的霧滴含量是75mg/m3，其含固率約為20%，這意味著，現(xiàn)行濕法脫硫工藝容許排出的粉塵濃度就達到15mg/m3。煙囪排放要實現(xiàn)國家標準要求的30mg/m3或20mg/m3，在保證除塵裝置除塵效率的基礎(chǔ)上，還要盡量減少脫硫工藝產(chǎn)生的細顆粒物。
在目前的煙氣治理島工藝流程中，濕法脫硫之后沒有對脫硫工藝產(chǎn)生的細顆粒物進行控制，還有煙塵、PM2.5、SO3、汞及重金屬等多種污染物直接從煙囪排出，處于一種自由開放狀態(tài)。因此，在濕法脫硫裝置之后，需要再有一道把關(guān)設(shè)備，濕式電除塵器是最佳選擇。
圖1國內(nèi)燃煤電廠鍋爐尾部現(xiàn)有的煙氣治理島的工藝流程
實現(xiàn)超低排放，消煙除塵一勞永逸
濕式電除塵器的工作原理與干式電除塵器類似，在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。
由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，不會產(chǎn)生二次揚塵。根據(jù)國外相關(guān)文獻，濕式電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細粉塵有良好的脫除效果。所以，可以使用濕式電除塵器來控制電廠SO3酸霧，同時還具有聯(lián)合脫除多種污染物的功能。
濕式電除塵器能夠解決濕法脫硫帶來的石膏雨、藍煙問題，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本。其性能穩(wěn)定可靠、效率高，可有效收集微細顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物(多環(huán)芳烴、二惡英)等，煙塵排放可達10mg/m3甚至5mg/m3以下，實現(xiàn)超低排放，徹底解決煙囪排放問題，達到“一勞永逸”的效果。
企業(yè)自主研發(fā)，核心技術(shù)關(guān)鍵難題有突破
上個世紀，國內(nèi)已將濕式電除塵器應(yīng)用于硫酸和冶金工業(yè)生產(chǎn)中。到目前為止，國內(nèi)冶金工業(yè)還有使用濕式電除塵器的案例，其粉塵出口排放一直處于10mg/Nm3以下。由于濕式電除塵器存在腐蝕、污泥、污水等需要再處理的問題，加上當時國家對大氣污染物排放標準要求比較低，濕式電除塵器沒有在電力行業(yè)得到推廣應(yīng)用。
面對日益嚴峻的細微顆粒物污染問題，國內(nèi)各大環(huán)保企業(yè)主動出擊，有的自主研發(fā)，有的采用引進技術(shù)。在國內(nèi)，濕式電除塵技術(shù)的自主研發(fā)已取得了可喜的成績，不僅在核心技術(shù)上實現(xiàn)了突破，還迅速展開了工業(yè)應(yīng)用，積累了寶貴經(jīng)驗。
濕式電除塵器的研發(fā)得到科技部的高度重視和大力支持，被列入國家863計劃《燃煤電站PM2.5新型濕式電除塵技術(shù)與裝備》課題，由高等院校完成濕式電除塵器理論方面的研究，企業(yè)完成濕式電除塵器應(yīng)用方面的研究。
理論研究著重解決PM2.5的測試方法、濕法脫硫產(chǎn)物與濕法脫硫工藝過程的關(guān)系、濕法脫硫產(chǎn)物的物理特性、電場規(guī)律和收集性能等問題;應(yīng)用研究著重解決濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)、極配、材料選擇、防腐、水膜的均勻分布、水循環(huán)利用、高低壓配套供電、加工工藝、安裝工藝等問題。
通過理論研究和應(yīng)用研究，創(chuàng)造出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適合中國國情的性能優(yōu)越、價格低廉的新型濕式電除塵器，并完成300MW(含)以上等級機組的新型濕式電除塵器示范工程，形成新型濕式電除塵的各項專利、行業(yè)標準等，從而填補國內(nèi)大型濕式電除塵技術(shù)和產(chǎn)品的空白。863計劃的實施完成，將使中國的濕式電除塵器技術(shù)達到更高水平。
為實現(xiàn)863計劃，迅速掌握濕式電除塵器的核心技術(shù)，企業(yè)自主設(shè)計制造了國內(nèi)領(lǐng)先的全尺寸濕式電除塵器綜合實驗臺(見圖2所示)，用以研究濕式電除塵器的極配、特殊結(jié)構(gòu)、噴淋系統(tǒng)、水膜形成、抗結(jié)露、配套高壓供電等關(guān)鍵技術(shù)。通過實驗，獲得了許多關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)，同時建立了濕法脫硫模擬實驗臺，模擬濕法脫硫后的煙氣工況下濕式電除塵器的工作性能。
影響濕式電除塵器應(yīng)用的關(guān)鍵是水的二次污染和水耗問題，不解決灰水循環(huán)利用問題，濕式電除塵器就難以在燃煤電廠推廣應(yīng)用。經(jīng)過濕式電除塵器噴淋沖洗之后排出的水，含有大量酸性物質(zhì)和細微顆粒物。直接排放會產(chǎn)生二次污染，而且耗水量大、運行成本高，水必須進行循環(huán)利用。
水的循環(huán)利用要經(jīng)過兩個環(huán)節(jié)，一是中和除酸，二是分離固體懸浮物，使污水變成適合噴淋使用的工業(yè)用水。通過反復(fù)試驗，掌握了濕式電除塵器的噴淋系統(tǒng)及均勻水膜形成規(guī)律、極配、結(jié)構(gòu)、高壓供電等關(guān)鍵技術(shù);研發(fā)了懸浮物高效分離、水循環(huán)利用系統(tǒng)。
防腐是保證濕式電除塵器安全可靠運行的重要問題，通過材料分析和抗腐蝕實驗，尋找重要結(jié)構(gòu)件的材料選擇，制定防腐措施和施工工藝。在研發(fā)過程中，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)獲得了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的濕式電除塵專利。
降低綜合投資和運行費用，具有較好經(jīng)濟性
采用濕式電除塵技術(shù)工藝，由于其終端把關(guān)的技術(shù)特點，布置在濕法脫硫前的除塵裝置，只要滿足濕法脫硫工藝要求即可，出口排放無需做到很低。這樣，既可降低前端除塵裝置的投資和運行成本，又能夠解決脫硫設(shè)備前的場地緊張問題。同時，由于濕式電除塵器運行中的噴淋作用，對煙氣中的SO2具有一定的洗滌脫除作用，可以減少濕法脫硫的投資和運行成本。
另外，濕式電除塵器大量減少了煙氣中的SO3，有效緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，降低煙囪防腐成本。濕式電除塵器在實現(xiàn)粉塵超低排放，解決石膏雨、細微顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)問題的同時，具有較好經(jīng)濟性。
國內(nèi)燃煤鍋爐濕式電除塵工程應(yīng)用案例
由于濕式電除塵技術(shù)對控制燃煤煙氣中的PM2.5排放非常有效，在發(fā)達國家的電力工程領(lǐng)域，濕式電除塵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計，已有50余套不同類型的濕式電除塵器應(yīng)用于美國、歐洲及日本的電廠，主要作為大氣污染物綜合治理的終端設(shè)備，用于去除濕法脫硫無法收集的酸霧、控制PM2.5微細顆粒物及解決煙氣排放濁度問題。
比如，日本碧南電廠1～3號700MW機組和4、5號1000MW機組，均在濕法脫硫系統(tǒng)后設(shè)置濕式電除塵器，投運情況良好，煙塵排放濃度長期保持在2～5mg/m3水平，運行15年來，殼體和內(nèi)件未發(fā)生嚴重的腐蝕問題。
我國環(huán)保企業(yè)從2009年開始投入濕式電除塵器的研究和開發(fā)，從試驗、中試到工業(yè)應(yīng)用，目前已取得了多個項目的成功應(yīng)用，并得到很好的使用效果?！疽陨蟽?nèi)容由尾氣脫硫設(shè)備為你整理發(fā)布】
