微碳 · 湿电除尘除雾

1. 技术背景

        我国目前燃煤锅炉99%进行脱硫，其中超过90%采用湿法脱硫，由于未能对外排烟气实行颗粒物及水蒸气的超低排放，而这恰恰是形成雾霾的根源。如果能有效解决湿法脱硫的排烟除湿脱白，不仅能根除雾霾污染，还能低成本实现环保达标、超低近零排放。

 

        我国湿排烟带出水分的总量估算：
        燃煤锅炉湿法脱硫系统排烟带出的水分，以300MW机组为例，脱硫系统每小时排放到大气的水份120m3/h，包括原烟气带水分71.8m3/h、脱硫增加40m3/h，年耗水量约100万吨。燃烧吨标准煤放散烟气10000Nm3/t、湿烟气所含水分112g/Nm3，每燃烧1吨煤湿烟气带走水份1吨，主要包括煤带水、燃烧空气带水、脱硫补充水，2014 年全国消耗煤36-37 亿吨，燃煤烟气带入大气水份高达30多亿吨。加上电厂冷却塔的排水，总量超过100亿吨。      

        其次是天然气燃烧，煤改气一直被国家做为控制大气污染的主要技术措施。天然气燃烧温度高导致排烟氮氧化物含量高，需要面对的问题是每燃烧1单位体积的天然气，会产生2倍体积的水蒸汽。2014年我国天然气消耗量1800亿立方米，则产生3600亿立方米水蒸汽，折合近3亿吨水分。北京一个采暖季燃烧天然气排放水分超过2000万吨、平均每天15万吨。仅此两项，我国分散湿烟气每年就人为增加30多亿吨的水分进入大气，加上冷却塔、钢铁、化工等其它行业，我国工业烟气排放总量水平超过100亿吨，夹带着检测达标后的残余污染物成分、特别是检测不出的溶解盐，并且主要集中在京津冀、长三角、珠三角等经济发展区域，分布极不均匀。由于烟气中二氧化硫等污染成分降低，按照设计规范许多非电行业排放烟囱又比以前降低。可以确定这一点就是我国近年来大气环保控制指标逐年大幅收严、但雾霾却加重的原因，是我国大气污染控制从标准和技术规范层面必须尽快解决的问题。

2. 微碳湿式电除雾工艺综述

       微碳科技公司湿式电除尘除雾器是一种用来处理含微量粉尘、水雾的新除尘除雾设备，主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质，是治理大气粉尘污染的理想设备。

 

       湿式电除尘除雾器通常简称WESP，与干式电除尘器的除尘基本原理相同，要经历荷电、收集和清灰三个阶段。

 

       湿式电除尘其实就是一种新型的，专门用来处理现在环境当中所存在的一些难以处理干净的灰尘颗粒等，并且它还能够有效地除去湿性气体当中的灰尘、臭味以及酸雾等有害人体健康的气体或物质。

 

       湿式电除尘除雾器在市场上只要有两种结构形式，分别是按照它所使用的材料来进行的分类。一种是使用的比较耐腐蚀的导电材料所做成的集尘极；另外一种通过喷水或者是溢流水从而形成的导电水膜或者是非金属的材料所做成的集尘极。

 

       湿式电除尘除雾器的工作原理：它主要是通过荷电、收集以及清理灰尘这三个阶段来进行工作。即是由高压电晕放出电使得粉尘或雾滴沾上荷电，沾上荷电的粉尘或雾滴会在电场力的作用之下收集到集尘板上。

4. 微碳湿式电除雾工艺原理

        微碳湿式电除尘除雾器的主要工作流程：将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。水在集尘极上形成连续的水膜，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。

        静电除尘器的除尘过程可分为四个阶段：

        （1）气体的电离

        （2）粉尘获得离子而荷电

        （3）荷电粉尘向电极移动

        （4）将电极上的粉尘清除

       

        湿式电除尘除雾器脱除的对象是粉尘和雾滴。由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作原理也有所差异。首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属表面后，将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样，金属表面带水后，将原来的高势垒分解为两种低势垒，大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用，使电子易于发射。另外，水中的多种杂质离子在电场作用下，也易越过表面势垒而成为发射离子。这些都改变了电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在，水的电阻相对较小，水滴与粉尘结合后，使得高比电的粉尘比电阻下降，因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定；另外由于湿式电除尘除雾器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘。

 

        湿式电除尘除雾器金属放电线在直流高电压的作用下，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，在集尘板上形成一层均匀稳定的水膜，将板上的颗粒带走。
 

图 湿式电除尘除雾器结构图

图  湿式电除尘除雾器工作原理图

       作为一种先进的烟气治理技术，湿式电除尘除雾器已在欧美、日本乃至中国开始广泛应用，效果很好。目前，湿式电除尘技术在燃煤锅炉上取得成功应用，可达到5mg/m3超低排放的先进水平，还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）和有机污染物（多环芳烃、二恶英）等，其稳定可靠、效率高，彻底解决了烟囱排放问题，实现超低排放，有了“一劳永逸”的效果，为企业的生存提供了可靠的保证。

 

       几种常见除尘技术特点比较如下：

图  燃煤锅炉尾气治理工艺流程及效果

3. 湿式电除尘除雾器的特点

       （1）能提供几倍于干式电除尘器的电晕功率，适用于去除亚微米大小的颗粒，能有效收集黏性大或高比电阻粉尘

       （2）除尘效率非常高，并且压力损失非常小

       （3）独特的喷水清灰工艺能有效控制二次扬尘发生

       （4）利用喷水对集尘极始终保持清洁，提高单位面积的集尘效率，达到更低的排放浓度

       （5）设备本体结构小，设备布置紧凑，占地面积小；可与其他的任何烟气治理的设备相配套使用

       （6）没有运动部件，维护非常方便，维修费用便宜

       （7）停工期比较短暂，可以在烟气露点温度之下工作

       （8）可同时解决PM2.5微细粉尘、石膏雨和SO3气溶胶排放问题，是控制燃煤大气污染物的最先进的技术之一，是实现超低排放，治理雾霾，打赢蓝天保卫战的关键技术。

5. 常见除尘技术比较

常见除尘技术比较
项目	常规干式电除尘器	旋转电极式电除尘器	袋式或电袋复合除尘器	湿式电除尘器
除尘性能	受燃料、灰分的影响，对设计煤种可以保证达标排放，但无法控制复合污染物。	煤种变化，煤粉排放都能达标，能清除部分PM2.5、汞。	煤种变化，煤粉排放都能达标，能清除部分PM2.5、汞。但布袋发生破损的时候，性能会急剧下降。	不受燃料、灰分的影响，能保证出口低浓度，同时有效控制PM2.5、SO3酸雾、气溶胶、汞、二噁英等复合污染物。
最小排放浓度	100mg/m3	80-30mg/m3	50-20mg/m3	＜15mg/m3
清灰方式	振打	清灰刷	脉冲喷吹	水冲洗
平均阻力损失	200-300Pa	200-300Pa	800-1500Pa	200-300Pa
维护及检修	消耗品少、维护容易。需停炉检修。	运动部件多，维护费较高，需停炉检修。	滤袋需更换，维护费较高。但能在线分室检修。	没有运动部件，容易保养。但需耗水。
安全性	对烟气温度影响及烟气成分不敏感。	对烟气温度影响及烟气成分不敏感。	高温烟气虽可外排，但对滤袋影响较大。	需在饱和温度下运行。
锅炉点火的燃料限制	油类和煤燃料，在启动时都可以使用。	油类和煤燃料，在启动时都可以使用。	不能使用油类燃料，启动需用旁路烟道。	油类和煤燃料，在启动时都可以使用。

图  湿式电除尘除雾设备图