湿式电除尘技术

2017-10-18 09:22:46 山东保蓝湿电除尘

HY2013006项目名称:湿技术

目录

1 湿式电除尘技术推广背景--------------------------------------3
(一)政策与法规相关条例------------------------------------- 3
(二)技术应用背景---------------------------------------------4
2 湿式电除尘器(WESP)原理--------------------------------------5
3 湿式电除尘工艺简介-------------------------------------------6
3.1 湿式电除尘器  -----------------------------------------------6
3.2 湿式电除尘器工艺应用  --------------------------------------7
4 湿式电除尘器发展趋势  ----------------------------------------8
(一)湿式膜电除尘技术  ----------------------------------------8
(二)等离子体增强式电除尘技术  -------------------------------9
(三)干湿复合电除尘技术  --------------------------------------9
5 湿式电除尘技术适用领域  --------------------------------------9

1 湿式电除尘技术推广背景

(一)政策与法规相关条例 

       《重点区域大气污染防治“十二五”规划》提到:“一般控制区按照30毫克/立方米标准,重点控制区按照20毫克/立方米标准,对烟尘排放浓度不能稳定达标的燃煤机组进行高效除尘改造。”到2015年,重点区域工业烟粉尘排放量下降10%;可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)年均浓度分别下降10%、5%。其中,京津冀、长三角、珠三角等13个重点区域将PM2.5细颗粒物纳入考核指标,细颗粒物年均浓度下降6%;上述区域复合型大气污染要得到有效控制,酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少。 
       《环境空气质量标准》(GB3095—2012)修订版,将PM2.5纳入强制监测范畴,并明确规定了时间要求,到2015年,在我国所有地级以上城市开展PM2.5监测;2016年,各地都要按照新修订的标准监测和评价环境空气质量状况,并向社会发布结果。 
       《大气污染防治行动计划》提出:“重点行业主要大气污染物排放强度到2017年底下降30%以上。” 
       《环境空气细颗粒物污染综合防治技术政策》中提到:“工业污染源有组织排放的颗粒物,宜采取袋除尘、电除尘、电袋除尘等高效除尘技术,鼓励火电机组和大型燃煤锅炉采用湿式电除尘等新技术。”   
       《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)中规定,一般地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值30mg/Nm3,重点地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值20mg/Nm3,汞及其化合物污染物排放限值0.03mg/Nm3。对烟尘排放浓度低于30 mg/Nm3 (重点地区20 mg/Nm3)的燃煤发电企业实行每千瓦时0.2分钱的电价补偿。除尘电价的首次发布让电厂巨大的环保治理成本得以缓解。 
       《上海市燃煤电厂高效除尘改造实施方案》要求,通过实施燃煤电厂高效除尘改造,实现本市所有电厂燃煤机组烟尘排放浓度≤20毫克/立方米且稳定达标排放,2014年7月1日前完成的将享受补贴。 
       2013年国家环保部给浙江省环保厅的《关于开展湿式静电除尘技术示范工作的复函》中指出:“引进消化并示范湿式静电除尘技术,对于进一步提高行业污染物排放控制水平具有积极意义。”湿式电除尘技术作为烟尘治理的新路径正逐渐在省内燃煤电厂推广。 
       中国电力企业联合会节能环保分会正在开展《燃煤电厂烟尘控制技术路线研究》的课题。其课题报告初稿里面对除尘技术路线有这样的意见:“当烟尘排放浓度低于特别排放限值或要求更低排放,或有多污染物协同处理的要求,除尘器改造和脱硫设施改造难度大、费用高,或不能实现烟尘达标排放,且场地允许时,可采用湿式电除尘工艺。” 
       湿式电除尘器的研发得到科技部的高度重视和大力支持,被列入国家863计划《燃煤电站PM2.5新型湿式电除尘技术与装备》课题,由高等院校完成湿式电除尘器理论方面的研究,企业完成湿式电除尘器应用方面的研究 

(二)技术应用背景 

       技术必要性-----湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10,尤其是PM2.5微细粉尘有良好的脱除效果。也可解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟问题,缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,节约防腐成本。其性能稳定可靠、效率高,可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等,烟尘排放可达10mg/m3甚至5mg/m3以下,实现超低排放,彻底解决烟囱排放问题,达到“一劳永逸”的效果。从除尘效果比较来看(如表1所示),湿式电除尘与干式电除尘(ESP)、袋式除尘并称为高效除尘技术,且以WESP效果尤为独特和全面。 
       在国家执行特别排放限值和严格控制PM2.5的地区,燃煤电厂采用湿式电除尘烟尘治理工艺布置是一个工期短、经济性较好的选择。(据统计,燃煤电厂对我国大气污染颗粒污染物的贡献率达10%,为重点监控行业) 
 湿式电除尘器
       技术现实状况-----湿式电除尘器早在冶金、化工行业中使用,其主要作为生产设备,技术也成熟;但在空气污染治理中则处于起始探索阶段,还有很多需要研究、开发的工作。湿式电除尘在国外电厂已成功应用却没有被国内广泛熟知,主要原因是2012年之前的大气排放标准无需使用如此高效的除尘设备,随着新标准的出台,燃煤电厂应用湿式除尘器势在必行。 

2 湿式电除尘器(WESP)原理 

       湿式电除尘器是在克服喷水除尘器和静电除尘器弊端的基础上发展起来的,它的工作原理与普通的除尘器一样,主要涉及了悬浮粒子荷电、带电粒子在电场里迁移和捕集,以及将捕集物从集尘器表面清除这三个基本过程。该过程大致为:通过进气口和气流分布系统将含尘煤气输送到除尘器电场中,而水则在喷嘴的作用下呈雾状喷入,其中喷嘴同时配置在进气口和电场的上方。在除尘器的入口部分,含尘煤气中的粉尘会与水雾相碰撞,并以颗粒的形式落入到灰斗中。在电场区中,荷电水滴由于其电性在电场力的作用下会被集尘极捕获落在集尘极板上,而煤气中的粉尘在被荷电的水滴润湿后也会带上电性,故其也会落在集尘极板上,而在集尘极捕获到足够多的水滴后则会在集尘极板上形成水膜,故被捕获的粉尘先通过水膜的流动流入灰斗中,然后再通过灰斗排入沉淀池中。 
如图1所示湿式电除尘过程,金属放电极在直流高电压的作用下,将其周围气体电离,粉尘在电场中荷电并在电场力的作用下向集尘极运动,当运动到集尘极表面时。随液体膜流下而被除去。因此,WESP运行的三个阶段与干式ESP相同——荷电、收集和清灰。然而,与振打清灰不同的是,WESP采用的是液体冲洗集尘极表面来进行清灰。 
湿式电除尘器
图1 湿式电除尘器示意图
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