湿式电除尘器应用于燃煤电厂PM2.5治理的技术研究

国内外燃煤电站烟气粉尘治理设备主要为电除尘器和袋式除尘器。电除尘器具有效率高、能耗低、烟气处理量大等优点，是燃煤烟气粉尘治理应用最广的技术装备。针对目前条件下，要满足国家新一轮排放标准，达到颗粒物排放浓度30mg/m3，重点地区20mg/m3，甚至满足超低排放5mg/m3的要求，同时消除取消湿法脱硫GGH后造成的石膏雨和造成的设备腐蚀等问题，提出在国内现有烟气污染治理技术的基础上，开发湿法脱硫后PM2.5、酸雾、石膏雨等污染物一体化脱除的湿式电除尘技术势在必行。

PM2.5燃煤电站排放的大量烟尘基本上都是属于对人体健康影响极大的可吸入颗粒物(PM10和PM2.5)，是大气环境的重要污染物之一，对人类健康造成的危害特别严重。PM2.5是汞、砷等有毒元素沉积的主要载体，能长期悬浮于空气中，被人体吸入后可进入支气管，损伤肺部组织，甚至进入血液循环，引发多种疾病。

PM2.5粒径小，在大气中的停留时间长、送距离远，PM2.5一旦进入到大气中，控制和治理难度极大。因此，只能通过对污染源头进行有效控制，才能达到较好的PM2.5防治效果。为此，中国政府颁布了全世界最严格的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，标准要求火电厂粉尘排放浓度低于30mg/Nm3，重点地区低于20mg/Nm3。

同时将PM2.5纳入环境空气质量标准，作为重点大气污染物进行监控。2013年起在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市率先开展PM2.5与臭氧等项目监测，2015年覆盖所有地级以上城市。

众多测试结果表明，大多燃煤电厂排放的颗粒物中PM2.5占50%以上。在未来相当长的时间内，我国以煤为主的能源供应格局不会发生根本性的改变，预计2015年电力装机容量将达到1470TW，2020年可能达到1840TW。可以预见，燃煤电厂产生的PM2.5是我国PM2.5治理过程中一个需要重点解决的问题。

1、燃煤电厂湿法脱硫出口PM2.5分布特征研究

针对某660MW机组不同工况下湿法脱硫系统出口的PM2.5含量进行了测试，结果如图1所示：

4个工况的机组负荷均为满负荷660MW，但由于燃煤种类不同，脱硫系统运行状况不同，对PM2.5在粉尘中的分布特性产生了影响。由图可见，4个工况下的总粉尘浓度分别为23.14mg/Nm3、14.78mg/Nm3、11.05mg/Nm3和6.10mg/Nm3，其中PM2.5占总粉尘比例分别为84.75%、62.58%、73.67%和80.67%，说明在经过上游环保设备治理过后，烟气中粉尘含量极低，PM2.5占大多数，据此次试验结果该比例超过60%，由此可知，在脱硫装置之后对粉尘进行深度脱除的主要对象应为PM2.5，因此湿式电除尘器对PM2.5的脱除效率的提升将有助于其整体除尘效率的提升。见图1。

2、干/湿式电除尘器放电及收尘特性对比研究

实验对比研究了干、湿式条件下电除尘器的除尘性能。阴极线选用针刺线，停留时间约为1s，入口粉尘浓度为29mg/m3，喷嘴选用实心锥喷嘴，喷淋流量为60L/h。为更好地证明液滴对脱除效率的影响，采用超声波加湿器雾化产生液滴，将液滴通入管道内，与不通入液滴的情况进行对比。

由图2和图3可知，干、湿式电除尘器电流密度和除尘效率随着电压上升而上升，湿式电除尘器除尘效率高于干式电除尘器，且加湿后干、湿式电除尘器除尘效率均有所提高。分析原因为：

一方面，湿式电除尘器中由于反应器内部烟气处于饱和状态，存在水蒸气与液滴，水蒸气以细颗粒物为凝聚核凝结成液滴，细颗粒物被液滴捕捉表面湿润性增加，在液滴液桥力的作用与颗粒本身所受电场力的作用下，小颗粒更易团聚成大颗粒，大颗粒更易受到电场力作用被极板捕集，从而提高了除尘效率。加湿后干、湿式电除尘器除尘效率均增加很好的证明了液滴对颗粒物团聚的作用;

另一方面，湿式电除尘器阳极板上覆盖水膜，细颗粒物运动到极板之上，受极板表面液体粘性力作用，不会出现反弹，避免了干式静电除尘器二次扬尘现象，大大提高了细颗粒物脱除效率;再者，水膜降低了原来干电收尘集上颗粒与极板之间的电势，更利于颗粒的捕集。

此外，还对湿态与干态条件下进口处粉尘形貌变化进行了表征。采用电子显微镜拍摄，放大倍率均为5000倍，采用镀锌片作为颗粒物的载体，可清晰观测到10μm左右颗粒物形态。从图3中可看出，在湿态状态下，大颗粒物明显减少，细颗粒物团聚增强，且颗粒边缘清晰度降低。由此可见，液滴对10μm及以下的颗粒物具有一定的清洗作用，同时对细颗粒物具有团聚的作用。

3、测试结果

针对某600MW燃煤机组的的实际工况条件对湿式电除尘器各部件进行了制作，并在多个燃煤机组烟气超低排放改造工程现场进行应用。

针对某600MW燃煤机组工程化应用在100%负荷及50%负荷条件下进行了测试，测试结果详见表1和表2，出口烟尘浓度均满足设计值，也大大低于超低排放标准，同时湿电对三氧化硫、汞及雾滴的协同脱除作用也非常明显。

4、结论

随着烟气超低排放技术的全面推广，湿式电除尘器也受到了关注，湿式电除尘器作为深度除尘净化装置，对降低烟尘，尤其是PM2.5有着较好的效果，同时对三氧化硫、汞及雾滴的协同脱除作用也非常明显，值得在火电厂超低排放工程实施中大力推广。