濕式靜電除塵器工藝及技術要求與提高微細顆粒的脫除效率
一、濕式靜電除塵器工藝及技術要求
從整體上而言,新改造的煙氣脫硫裝置和普通裝置較大的不同在于,前者含有立式靜電除塵器系統,這個系統可以將煙塵中含有的煙塵或者霧滴脫離出來,這樣排放到空氣中的煙塵不會形成“石膏雨”。
濕除原理和工藝簡介
1應用原理
濕除原理和十式靜電除塵原理差不多,在高壓電場的作用下,電暈極和沉淀極之間形成直流電壓,直流電壓和和氣體接觸形成電離,空氣中便會產生大量正離子和自由電子,其中電暈極之外的自由粒子和氣體分子一日_接觸,負離子便會形成,負離子因為電場力的作用開始接近沉淀極,整個電廠中便存在足夠多的負離子,將煙氣中的有害物質,比如顆粒和霧滴等脫離出來,凈化之后的煙氣被排到大氣中去,霧滴或者小顆粒會落在沉淀極,有的會因為重力的作用自己掉落,無法移動的小顆?;蛘哽F滴,需要人工方式進行沖刷。
2工藝流程和系統簡介
2.1工藝流程簡介
改造后的工程中,將立式濕式靜電除塵器安置在脫硫塔上面,煙氣經過脫硫之后經過人口均流板然后進入電廠,濕式靜電除塵器在電廠中進行系統煙氣的處理,塵土經過處理后,達到排放標準的煙塵排出去,沉淀極中的顆粒與霧滴有些是在重力的作用下,從沉淀極表面慢慢流人脫硫吸收塔中,另一部分因為沒法流動,會在人工沖洗的作用下被沖到脫硫吸收塔中。
2.2工藝系統簡介
沉淀極系統、熱風系統、電暈極系統、沖洗水系統和供電電源系統是濕除的主要系統。
電暈極系統中,主要構成器件包括支梁、上下吊掛大梁、吊桿、電源線和支撐絕緣套管。在具體的設計中支撐絕緣體套管將電暈機上下打量固定在濕除外殼體上,在支梁上,電暈線被成功掛在大梁中。電源線選擇穿刺方式。因為經過脫硫之后的煙氣pH值非常低,所以在設計上下大梁和外殼體內壁的時候要進行防腐處理,所選擇的電暈線、吊桿和支梁等的材料是合金鋼材。
接地與極板構成沉淀極系統。其中極板選擇抗腐蝕性高的導電玻璃鋼材料,經過加工制作成外表類似蜂窩的樣式,極板內壁存在六個面,形成沉淀極板,經過處理后煙塵中的小顆粒和霧滴等便會在這上面聚集。
風機、加熱器和保溫箱構成熱風系統。脫硫處理之后的煙氣比較濕,為了保證供電系統的正常工作,還需要給陰極接線保溫箱中輸送足夠多的十燥空氣,這樣做不僅可以保障其系統中的絕緣性能,也可以防止系統被濕煙氣所腐蝕。
供電開關和高壓控制柜、隔離開關以及變壓器構成供電電源系統,該系統的主要作用是為濕除提供足夠的直流電。
沖洗水泵、管道、沖洗噴嘴構成沖洗水系統。其中電暈極和沉淀極較上面是沖洗噴嘴,布置樣式比較均勻,工作人員會定期和不定期的將電暈極線上的顆粒和沉淀極上的顆粒霧沖洗掉,清潔電暈極線和沉淀極外表。
二、提高微細顆粒的脫除效率
微細顆粒物質量輕、粒徑小、流動跟隨性好、吸附性強且較難脫除,是造成大氣能見度降低、灰霾天氣、酸雨、氣候變化等重大問題的重要因素,由其引發的污染已成為我國突出的大氣環境問題,而燃煤電廠是引起我國大氣環境中微細顆粒物濃度增加的重要污染源之一。干式靜電除塵器(DESP)具率高、能耗低、煙氣處理量大等優點,目前我國有90%~95%的燃煤電廠采用DESP對燃煤煙氣進行除塵處理,但由于微細顆粒(粒徑小于10μm)荷電效果差,電遷移率低,其脫除效率并不理想,通常不超過90%;此外,DESP靠振打清灰,易出現二次揚塵及反電暈現象,也大大降低了對細顆粒物脫除效率。目前工業多采取增加電場數、增加除塵器的寬度和增加除塵器的高度等手段來增加收塵面積,從而提高濕式靜電除塵器配件的脫除效率,但該改造方案需增加占地面積、投資運行費用較高,適用的項目范圍較窄陣,且振打導致的顆粒物脫除效率降低的關鍵性問題依舊沒有解決。
為適應新排放標準,提高微細顆粒的脫除效率,在傳統DESP除塵技術上發展新型除塵技術成為研究趨勢,新型靜電除塵增效技術主要包括移動極板技術、低低溫技術、電袋復合式除塵技術和濕式靜電除塵技術。但在實際工業應用中,移動極板技術陽極板機械結構過于復雜,制作、運行成本高,設備維護困難;低低溫電除塵器技術加裝熱交換裝置會帶來系統流體阻力增加及設備占地面積增加等問題,同時由于煙氣溫度降低到酸結露以下,換熱器及電除塵器均存在酸腐蝕風險。
電袋復合式除塵技術在實際運行中難以處理高溫煙氣,易出現“燒袋”現象,且對鍋爐運行煙氣濕度及含氧量要求高,輔助系統復雜,故障率較高。
而WESP與常規的DESP除塵原理及結構基本相同,使用噴淋系統在收塵極形成水膜代替傳統DESP的振打清灰系統,兼具DESP的優點且克服了反電暈和二次揚塵問題,結構簡單同時又沒有以上增效技術存在的問題,具有很高的除塵效率,隨著火電廠大氣污染物排放標準的日趨嚴格,濕式電除塵器在燃煤電站的應用越來越廣泛,針對濕靜電除塵器脫除微細顆粒的問題近年國內外學者也開展了大量的研究。
用ELPI測試不同電場強度、停留時問、顆粒粒徑下微細顆粒在濕式電除塵器內的脫除效率,研究發現,隨著停留時問增長,脫除效率從57%上升至96%,隨著電場強度增大,脫除效率提高。同初始微細顆粒濃度對脫除效率的影響,隨著顆粒物初始濃度降低,脫除效率有所下降,分級脫除效率整體成U型分布。
新型濕式電除塵器,除塵器荷電區與收塵區分開,發現荷電區對細顆粒物脫除效率為10%,提高荷電區與收塵區電壓及減少收塵區極問距均對脫除效應具有促進作用,可高達99.7%。水膜對微細顆粒靜電脫除效率的影響規律,結果表明粒徑為0.5μm時的脫除效率較低,隨著顆粒直徑的增大或減小,顆粒脫除效率都將增大。水膜能夠顯著提高小顆粒的靜電脫除效率,當顆粒直徑小于O.lμm顆粒脫除效率提高約50%,對大顆粒的脫除效率也有較顯著的促進作用高約8%。以上研究,多為濕式電除塵器污染物脫除宏觀效率試驗,缺乏對于濕式電除塵器內部顆粒的分布、受力與運動特性等方面的研究,而這對于優化濕式電除塵過程進一步提高微細顆粒脫除效率至關重要。
通過ELPI對電除塵器除塵過程中微細顆粒的濃度分布進行實時測量,基于顆粒濃度變化研究分析了水膜對微細顆粒在靜電除塵器內的分布狀況、運動軌跡、沉積情況、分級效率及力學行為等的影響,揭示水膜影響微細顆粒脫除效率的機理,為濕式電除塵器脫除微細顆粒奠定理論基礎。
改進電場結構 在單區靜電除塵器中,粒子的荷電和捕集都在一個區內完成,而雙區靜電除塵器的粒子荷電部分和收塵部分是分開的。前區安裝電暈極,粉塵在此區內荷電,后區安裝收塵極,粉塵在此區內被捕集。雙區電除塵技術是在末電場中,將單一的高壓電塵荷電區和收塵區,并用不同的高壓電源供電。根據需要,有所區別地向這兩個區供應適宜的運行電壓強化其荷電和收塵功能。荷電區主要是對粉塵進行荷電同時又在陽極板上收集帶負電荷的粉塵。收塵區則使顆粒從煙氣中分離,將絕大部分的顆粒吸附到收塵板上;同一些帶正電荷的顆粒吸附至其陰極(又稱輔助電極)。雙區電場由于荷電與收塵區分開后,在荷電區可以比較靈活地調整電壓,通過減小極間距,可以在較低的電壓下能使塵粒充分地荷電,運行也很。在收塵區,可大大地提高收塵電場的均勻性,有利于提高除塵效率。對雙區電場對粉塵驅進速度的提高系數研究表明,為防止電除塵器發生反電暈問題并提高除塵效率,在末電場采用雙區電場結構,將粉塵荷電、收塵的過程及其電源供電設備分開,使兩個區域的電氣運行參數分別達到較佳化。通過實驗研究表明,與傳統臥式電除塵器相比,雙區電場可使粉塵平均驅進速度提高20%左右;除塵效率則隨之上升,并將粉塵排放濃度降低到50mg/m3以下。