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采用湿式电除尘器之前要知道的那些事儿

来源:北极星节能环保网 作者: 日期:2014/11/20 16:29:07

随着超低排放概念的流行,湿式电除尘器受到了燃煤电厂的关注,在考虑是否采用湿式电除尘器前,希望大家对如下事实有所了解。

说明:下面所列事实信息来源于笔者的实地考察,与湿电运行调试专家、设备供应商的咨询,对于湿电项目的可研报告书、技术协议、运行维护手册的阅读,所列事实难免会以偏概全,但笔者可对于所用材料的真实性负责,并认为值得推荐给燃煤电厂管理人员了解,作者邮箱:ceee-gj@163.com

1、湿式电除尘器是一种在一级除尘器和湿法脱硫后增设的二级除尘设备,从技术路线上可分为两类,一种来源于日本,用来治理燃煤电厂烟气中烟尘的湿式电除尘技术,一种是来源于化工领域,用来治理废气中酸雾滴的湿式电除雾技术(为了便于区别下面陈述中,湿式电除尘器是指选用两类技术路线中任一类技术的除尘设备,湿式电除尘技术专指本类来源于日本的湿电技术),后者与前者的显著区别在于前者阳极板为金属材质(316L或更高等级不锈钢),运行时须对阳极板不间断喷水形成水膜;后者阳极板为非金属材质(玻璃钢或其他柔性材料),且认为运行时不需喷水,阳极板上凝结的液滴可靠自重滑落。

2、虽然湿式电除尘技术并非新技术,但是在进入中国前,燃煤电厂的成功案例主要在日本,当前我国采用的湿式电除尘技术也主要是引进日本成熟技术或借鉴日本成熟技术自行研制开发,就当前来看,国内湿式电除尘技术相比日本源技术,尚未有明显技术突破,采用湿电除尘技术的湿电除尘器的各项效率指标还未超过日本运行水平。

3、对于湿式电除尘技术,通常认为可达到的性能指标如下:

粉尘去除率(含石膏):≥70%

SO3去除率:≥70%

PM2.5去除效率:≥70%

雾滴含量:不高于100mg/Nm3

系统阻力:200-300Pa

在日本,湿式电除尘器作为二级除尘设备,其入口粉尘浓度要求低于18mg/Nm3,方能保证湿电除尘器出口粉尘低于5mg/Nm3。在我国的应用实践中也表明,一些达不到5/10mg/Nm3的湿电项目,追其原因,多是因为入口尘浓度过高。

4、“湿式电除尘技术虽然能够有效去除脱硫烟气中的石膏颗粒,但是无法去除湿烟气中的水雾含量,甚至会增加湿烟气中的水雾含量,加大烟囱冒“白烟”的现象。交流中,厂家表示出口烟气的雾滴含量为不高于100mg/Nm3。”在日本需要配合管式GGH解决石膏雨问题。

图一:某电厂用湿电除尘器后烟囱情况——较之前无明显变化

所以选用湿式电除尘技术改造后,电厂仍然可能要面对周边居民的指责,要通过测试报告,说服周边居民相信“他们所看到的白烟中的粉尘已经是‘近零排放’了,如果再有水滴沉降到周边,应该叫做‘烟汽雨’而非‘石膏雨’”。

5、湿式电除尘技术用在1000MW机组时,初投资约6000-7000万元,占地约为12X60m2,整机寿命20年,极板极线的寿命要依据运行实际情况来确定,这个会在后面的运行维护中提到。

6、该设备投运后,设备阻力约200-300Pa,考虑到增加的烟道部分,系统阻力会更高些。设备运行能耗(含阻力能耗)约1000-1200kw。运行中阳极板需用130吨水喷淋形成水膜,其中外排废水量随出口烟尘浓度增加而增大,湿式除尘器入口的烟气含尘为30mg/Nm3时,外排废水量约为38t/h。当湿式除尘器入口的烟气含尘为100mg/Nm3时,外排废水量约为80t/h,外排水可以考虑进入脱硫系统回用。为了中和冲洗水的酸性,还要耗用碱量约200kg/h(1000MW燃煤S份0.6%时,耗量随S份增高而增高)。

7、由于湿式电除尘器运行在湿烟气工况下,其外壳与内部金属部件的腐蚀就成了其应用的一大难题(如果不了解其工况的恶劣,可以参考湿烟囱的选材与维护)。当前湿电外壳采取内部衬玻璃鳞片防腐。笔者参观的某湿电项目运行一年左右,其外壳被腐蚀透,参观期间已拆除保温,正在修补。

图二:某湿电除尘器下部保温拆除

“阳极板材质通常采用316L,不具备很好的防腐性能。主要依靠极板上的一层均匀的水膜以避免极板受到烟气的腐蚀,水膜一旦出现破损,阳极板将很快腐蚀。这就需要在设计、制造及安装上有极高的要求,要求具有良好的现场管理能力。”鉴于当前316L极板腐蚀严重,有厂家开始采用双相钢作极板材质,应用效果如何有待时间检验。

国内一些电厂通过采用低低温静电除尘器,来预除掉部分SO3来降低湿烟气对于湿式电除尘器的腐蚀,实践证明这一技术路线用在低硫煤项目是成功的,但是用在中高硫煤项目的效果如何,需时间检验。

8、湿式电除尘技术应用时,需要配套近千个喷嘴喷水形成阳极板的水膜,喷嘴口径1mm,如循环水处理不当,很易造成喷嘴堵塞,喷嘴堵塞较多时,会影响对应的阳极板水膜形成,带来腐蚀问题。

9、笔者参观的一个湿电项目,据运行人员反映因水处理系统故障,湿电除尘器未投运。考虑到即使不放电状态,通过的湿烟气还会对湿电除尘器进行腐蚀.一旦上了湿电除尘设备,在主机运行时,无论湿电除尘器投与不投,喷水系统都必须投运。“暂时先上湿式电除尘设备,等环保要求高的时候再投运”的想法并不可取。

10、湿式电除尘技术运行维护手册要求:极板极线要定期检查,如发现腐蚀,极板0.5mm以上,极线1mm以上,需更换。此项要求远较常规静电除尘器严格,考虑到极板极线需在湿烟气条件下放电工作,一旦出现腐蚀凹点,电化学腐蚀会在凹点处加剧,此维护要求是合理的。不过如按照这项要求来执行,湿电除尘器的金属极板极线的更换,必将成为其运行中一大成本。当前国内的湿式电除尘器投运时间较短,此问题尚未显露。

11、即使是理想状态,湿电除尘器能够达到5mg/Nm3,一台1000MW机组的湿电除尘器每小时减排的粉尘量也仅有450公斤。不考虑极板极线的更新和人员维护费用(受设备质量影响,各厂差异较大),仅正常的设备折旧,水电耗,NaOH费用,每小时合计超过1500元。相比减排效果,湿电除尘器的运行成本过高。

12、第二类湿式电除雾技术最初用于气体净化,而非烟尘处理,其所宣传的“不需喷水,极板上的液滴可靠自重滑落”也是在气体净化时具备的优势,在处理含尘烟气时能否实现,值得思考。其前期项目极板布置多采用蜂巢结构,后期运行堵塞问题较严重,个别项目外壳腐蚀严重,该技术路线尚未定型,是否能适用于燃煤湿烟气工况,还需时间检验。

13、当前国内应用湿电除尘技术成功的一些电厂,他们所完成的项目通常采用低硫(要求低于1.2%)、低灰(要求低于20%)、高热值煤种,在湿电除尘器之前普遍采用低低温静电除尘器预除一部分SO3,湿法脱硫内通过除雾器提效,保证湿电除尘器入口烟尘浓度低于18mg/Nm3,湿电部件基本采用日本原装进口,在先进的协同控制理念指导下,运行调试人员专业尽责、精细管理,来保证实现多污染物近零排放,而非湿电除尘设备厂家所称的“无论煤质如何,原有烟气治理设备不改动,依靠增加湿电除尘器就能实现近零排放(严格说应该是超低排放)”。简单说:湿式电除尘器并非实现超低排放的充分条件。

14、当前很多燃煤电厂不设湿电除尘器,也已实现粉尘的超低排放,且投运时间,设备稳定性,运行经济性,煤种适用性皆超过湿式电除尘器。

例如2010年完成的广东湛江电厂2号机组除尘器改造项目,选用分室反吹袋式除尘技术改造其静电除尘器。至今设备运行良好,高效低阻无破袋,除尘器出口尘浓度保持在10mg/Nm3左右,远低于当前环保部要求的20mg/Nm3的重点区域尘排放限制,烟囱出口尘浓度可达到1.5mg/Nm3,且因其脱硫系统上了GGH,常年无石膏雨问题,更好的实现了近零排放。

图三、湛江电厂外观图

另有一些成功的大型湿电除尘器项目,测试发现其一级除尘器出口在12mg/Nm3,经脱硫后,烟尘浓度已降到了2-6mg/Nm3左右,湿电后进一步降到2mg/Nm3以下。因此湿式电除尘器也不是实现超低排放的必要条件。

15、中电联王志轩秘书长认为:“根据我国依法治国的要求和《立法法》、《行政许可法》及《环境保护法》等法律规定,若要推进“超低”排放,就应当使“超低”排放限值由法律规定,治污方法由企业自主决定,排放是否达标由政府依法监管,而且三者要相辅相成。”

是否采用湿电除尘器,其选择权还应在企业手中。