湿式静电除尘器在烟气治理中的应用

当前我国大气环境形势严峻，在传统煤烟型污染尚未得到有效控制的情况下，以臭氧、细颗粒物（PM2.5）和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，部分区域和城市大气雾霾现象突出，许多地区主要污染物排放量超过环境容量，威胁到人民的身体健康。电除尘器因其具有除尘效率高、适应范围洸、运行费用低、可靠性高、使用方便且无二次污染等优点被广泛的应用于工业领域的烟气处理。常规的除尘器普遍存在除尘效率低和二次扬尘问题，无法满足对细微颗粒物污染的减排要求。因此，立足中国国情，寻找高效除尘设备迫在眉睫。湿式电除尘器（WESP）拥有控制复合污染物的强大功能，它对微细的、黏性的或高比电阻粉尘及烟气中酸雾、汞等的收集都是比较理想的。这一高效复合污染物控制技术的潜能正在不断被挖掘，各种新的湿式电除尘技术及装备在国外相继涌现并得到成功应用，为国内燃煤企业提供了一个既能满足极低排放，又能控制复合污染物的可靠技术。

WESP 工作原理及结构特点

2.1 工作原理

接通高压直流电源后，两极之间形成了非均匀高压静电场。在电场的作用下，电晕线周围产生电晕层。电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子，这个过程叫电晕放电。烟气进入电场时，酸雾、烟尘等颗粒被荷电。荷电后的酸雾、烟尘等颗粒静电凝聚作用加强，粒径增大，荷电量增加，在电场力的作用下迅速抵达阳极（沉淀极）。大量的酸雾及粉尘颗粒不断地被驱向阳极，同时迅速释放电荷，从而达到酸雾、烟尘等气溶胶微粒与烟气分离的目的。

WESP 运行的三个阶段与干 ESP 相同：荷电、收集和清灰。只是湿式静电除尘脱除的对象有粉尘和雾滴，但是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。由于水滴存在，使得将原来的“金属—空气”界面分割成 “金属—水”界面和“水—空气”界面，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，使得高比电阻的粉尘比电阻下降，因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定；另外由于湿式静电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘。相比于传统的干法电除尘，湿式电除尘具除尘效率不受粉尘特性影响，不受灰分、比电阻影响，除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘等优点[3]。

2 结构类型

WESP 主要由进出口烟道、除尘器壳体、导流板、整流格栅、阳极收集板、阴极线、绝缘箱、冲洗水系统、电源及控制系统等组成。在结构上有板式和管式两种，管式湿式电除尘器一般由一根或一组呈圆形、六角形或方形的管子组成，电晕极放置在管子中间，把管子的内壁作为收尘的表面，含尘气体自上而下从管内通过。板式湿式电除尘器的集尘板呈平板状，极板间均匀布置电晕线。板式和管式各有优缺点，详见表 1。在布置形式上主要包括独立布置和与 WFGD 整体布置两种。新建工艺中，可以将 WESP 与烟气脱硫系统进行一体化设计，结构紧凑，流程简洁，占地面积小，布置灵活。改造项目中，可以在不改变现有脱硫及除尘设施的情况下，安装在脱硫塔后，可以垂直布置，也可以落地布置。

3 清灰方式

WESP 一般采用水喷淋湿式清灰。在除尘过程中，对于沉淀到极板上的固体粉尘，一般是用水清洗沉淀极板，使极板表面保持经常有一层水膜，当粉尘沉到水膜上时，随水膜流下，从而达到清灰的目的。形成水膜的方法，既可以采用喷雾方式，也可以采用溢流方式。

湿式清灰的关键在于选择性能良好的喷嘴和合理地布置喷嘴。一般选用喷雾效果好的小型不锈钢喷嘴或铜喷嘴。清灰的喷嘴布置是按水膜喷水和冲洗喷水两种操作制度进行的。

清灰用水一般循环使用，当悬浮物或其他有害物质超过浓度时要进行净化处理，符合要求后再使用。

4 材料选择

由于湿式电除尘器处理的是低温饱和湿烟气，易引起腐蚀，需合理地选择各部件的结构材料。

壳体是安全的部分，通常采用普通钢，内表面需涂防腐材料，安装时需严格控制壳体内表面破损，防治产生腐蚀，如焊接点、构件连接处及盖板等。

沉淀极需具有较强的抗腐蚀能力。目前，沉淀极材料选择呈现多元化趋势，根据场合不同，选材不仅仅局限于传统的刚性、耐腐蚀的不锈钢或合金材料也可采用非金属导电材料如导电玻璃钢和纤维制的柔性电极。

放电极的抗腐蚀性能应高于其他部件，因为其表面易造成粉尘液结，局部腐蚀较快。一般采用采用耐腐蚀的不锈钢或合金材料。