湿式静电除尘相关内容整理

湿式静电除尘（WESP ）

一、基本原理

在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝并，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜使极板清灰，保持极板洁净。同时由于烟气温度降低及含湿量增高，粉尘比电阻大幅度下降，因此湿式电除尘器的工作状态非常稳定。

WESP 技术工作原理：

在除雾器的阳极板(筒) 和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，阴阳两极间的气体发生充分电离，使得除雾器空间充满带正、负电荷的离子；随工艺气流进人除雾器内的尘(雾) 粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电，带电尘(雾) 粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，分别向阴、阳极运动；到达两极后，将各自所带的电荷释放掉，尘(雾) 粒本身则由于其固有的黏性而附着在阳极板(筒) 和阴极线上，然后通过流体冲洗的方法清除。

二、效果与作用

可有效去除SO3、重金属、微细粉尘（PM2.5）、细小液 滴、等，去除效率可达90％以上

直接效果

可大大降低烟气的不透明度（浑浊度）

基本上解决了湿法脱硫带来的问题

间接效果 SO3和水雾的大量去除，可以有效降低烟囱防腐的防腐等级 可以满足更高的环保要求

减少水耗、降低运行费用

三、技术特点

1、单体处理烟气量较小，一般不超过5万m3/h。

2、设计烟气流速较低，一般为1m/s左右。

3、集尘极多采用PV 或FRP 材质。

四、优点

1、不受比电阻影响

2、没有二次扬尘

3、极板上无粉尘堆积

4、无运动构件

5、脱除SO3酸雾，缓解烟道、烟囱腐蚀

6、有效捕集PM2.5

五、现役工艺流程及烟气参数

流程图：

8.8m2湿式静电除尘器的技术性能参数：

外形尺寸：Φ5500，H17200mm ；

煤气输送量：24000m3/h~25000m3/h；

进口煤气压力：800Pa~1600Pa；

沉淀极（管式）：120根，L4500mm ，Φ325mm ×8mm ；

电晕极：120根，L4500mm ，Φ4.5mm ；

耗水量：连续冲洗水51m3/h；

间断冲洗水60m3/h；

除尘效率：＞90%；

过滤面积：8.8m2；

电源装置：0.4A/60kV

六、具体案例

1、山东山大能源环境有限公司

该公司采用两种除雾方案： 在湿式静电除雾器段扩径降速

低流速一级除雾方案 内部流速2m/s左右

湿式静电除雾器段直径19.8m （吸收塔直径

）

高流速两级除雾方案 （14m ）

采用两级上下串联布置

3.96m/s左右

项目

气体分布 低流速一级除雾方案 高流速两级除雾方案 需设导流板，气体均匀性不需设导流板，气体均匀性

较差

烟气阻力

装置高度

土建支撑

主要性能参数：

压降：约200Pa

工艺水：主要用于冲洗，不需要另外增加。

脱除率/排放指标：

水雾液滴： ﹤10mg/m3

SO3: 80%-95%,﹤10mg/m3

微细烟尘: 90%-95%

不透明度: ﹤5%

Hg: 70%-90%

2、福建上杭瑞翔纸业湿式电除尘工程

这台湿式电除尘器为立式布置，烟气从电除尘器上部进入，经引风机从烟囱排出。经测试，湿式电除尘器入口含尘浓度达513mg/m3，出口排放仅为9.3mg/m3。对捕集到的粉尘进行粒径分析，PM10以下粉尘占90%，PM2.5以下粉尘占30%，表明湿式电除尘器对细微粉尘具有高效脱除效果；对喷淋水与排出水的pH 值对比测试，pH 值由7变为3，表明湿式电除尘器对SO 3具有很高的脱除能力。 约150Pa 较低 较易 较好 约200Pa 较高 较难，但能实现

3、上海长兴岛第二发电厂湿式电除尘工程

上海长兴岛第二发电厂装机容量为2×12MW ，配套两台燃煤锅炉，电厂位于上海市区和崇明岛之间，属于污染物排放重点控制地区，两台机组各配备一台三电场干式电除尘器。由于排放标准提高，为满足SO 2和粉尘的排放要求，决定在电除尘器之后建设湿法脱硫，并在湿法脱硫之后增设湿式电除尘器，以满足SO 2及10mg/m3粉尘排放要求。

现场测试结果表明，湿式电除尘器出口粉尘排放浓度为

6.1mg/m3，测试时出口烟道处的采样装置是干燥的，说明湿式电除尘器对粉尘与水雾均有很强的脱除作用。湿式电除尘器的循环水pH 值由喷淋时的7降低至2～3，表明湿式电除尘器对SO 3去除率相当高。灰水循环处理系统运行稳定，完全能满足循环用水的要求，可大大减少湿式电除尘器的用水量。

4、华电淄博热电有限公司湿式电除尘工程

淄博热电有限公司6#炉330MW 机组，锅炉烟气除尘配备两台双室四电场电除尘器和1个湿法脱硫塔，原设计是按《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—1996) 执行的，设计烟囱出口最大烟尘浓度50mg/m3。根据淄博市环保局关于落实“提前执行《火电厂大气污染物排放标准》”的通知，自2013年3月1日起，烟气污染排放应执行20mg/m3的排放标准。据此规定， 6#机组烟气除尘和脱硫必须进行改造，在脱硫塔后与烟囱水平烟道之间增设一台湿式电除尘器。烟

气经前端干式电除尘器，进入一级脱硫、二级脱硫，再进入湿式电除尘器最终把关处理后，进入烟囱排放，从而达到排放标准。

5、新型烟气治理岛工艺流程(湿式电除尘器)

新型烟气治理岛工艺流程(一) ：

由脱硝、电除尘器、湿法脱硫、湿式电除尘器组成，烟气从湿式电除尘器后进入烟囱，如下图所示。

新型烟气治理岛工艺流程(二) ：

由脱硝系统、低温省煤器余热利用装置+低低温电除尘器、湿法脱硫系统、湿式电除尘器组成，烟气经湿式电除尘器后进入烟囱排放，如下图所示。

七、主要存在的问题

1、烟气带水

烟气带水是指经除尘器后烟气中携带的机械水滴和烟气中的水蒸气在尾部烟道冷凝形成的水滴两部分。对湿式除尘器来说，这两部分随烟气带走的水是不可避免的，只要烟气中所携带的机械水滴量还不致影响除尘器和引风机安全运行，就不认为是烟气带水严重。但如烟气携带水量过大，就会造成除尘器尾部烟道、引风机进气箱积灰，从而引起烟道阻力增加及风机震动。严重时引风机运行10天左右就要被迫停运清灰。这不仅污染环境，也威胁安全生产。

2、腐蚀

湿式除尘器排烟温度只有60℃左右，远低于酸露点温度，因此，除尘器本身以及尾部烟道甚至烟囱都受到酸腐蚀。

3、二次污染

湿式除尘器排灰水量很大，目前我国燃煤电厂都是将灰水直接排入灰场，灰水在灰场沉淀，有害物质随水渗入地下，污染地下水源。

此外，排烟温度低，不利于烟气扩散，易于造成局部高硫，高氮环境。

4、耗水量大

湿式除尘器平均每标准立方米烟气耗水为0.33~0.4公斤。因此，对缺水地区造成了很大压力。有的地区在枯水期间迫使电厂停产或半停产，增加了电力紧张，影响了电厂的经济效益。

5、运行维护管理

湿式除尘器的运行维护管理是电厂薄弱环节。目前还没有统一的维护管理规程，有些电厂运行中无专人管理，无人巡视检查，基本处于无人管理状态，设备完好率差。

八、烟尘浓度测量方法

1、滤膜称重法

滤膜称重法的基本原理是以规定的流量采样，将空气中的烟尘颗粒沉集于高性能滤膜上，称滤膜采样前、后的质量，由质量差求得沉集的烟尘颗粒质量，再根据采样空气体积，计算出烟尘颗粒的质量浓度。

由于受滤膜性能影响，大多测量采用PM10和PM2．52个标准的烟尘颗粒物。如，武汉分析仪器厂FC —2B 型粉尘采样器，采用滤膜称重原理，采集作业场所空气的烟尘，适用于冶金、矿山、陶瓷等有粉尘危害的作业场所定点采样，流量达到25L/min，精度为2．5级，时间精度小于2s 。

该方法原理简单，测定数据可靠，测量不受颗粒物物理性质的影响。但操作烦琐费时（一般3～24h ）、噪声大。

2、β射线吸收法

β射线吸收法测量装置由β射线源、滤膜支架及探测器等组成。当含尘样气通过滤膜时，颗粒被过滤在滤膜上，经过一段时间后，转动轴带动滤膜移动并使被滤颗粒进入测量区域，测量区域上部发出的β射线透过颗粒介质后衰减并被接收，根据β射线的衰减程度即可确定被滤尘样的质量，进而求得被测粉尘的质量浓度。

该方法测量的动态范围宽，准确度及灵敏度高，且测量结果只与粒子的质量有关。但该方法存在安全隐患，同时，系统要求增加各种屏蔽措施，结构设备复杂且昂贵。

3、压电晶体差频法

压电晶体法采用石英谐振器作为敏感元件。其工作原理是使空气以恒定流量通过切割器，进入由高压放电针和微量石英谐振器组成的静电采样器，在高压电晕放电的作用下，气流中的颗粒物全部沉降于测量谐振器的电极表面上，因电极上增加了颗粒物的质量，其振荡频率发生变化，根据频率变化可测定烟尘颗粒物的质量浓度。

典型仪器是日本加野麦克斯的3511粉尘计，该仪器的核心是压电晶体。将浮游粉尘收集到压电晶体上，通过石英频率的变化测试粉尘质量，测量浓度范围为0．02～10mg/m3，灵敏度为0．005μg/Hz。 但由于压电晶体每做完一次测试后需要重新清洁后才能进行下次测试，所以，这种测试方法不能进行长时间在线检测。

4、微量天平振荡法

测量原理是基于锥形元件振荡微量天平原理，核心部件为锥形元件振荡器。锥形元件振荡器在其自然频率下振荡，振荡频率由振荡器件的物理特性、参加振荡的滤膜质量和沉积在滤膜上的颗粒物质量决定。仪器通过采样泵和流量计，使环境空气以一恒定的流量通过采样滤膜，颗粒物则沉积在滤膜上。测量出一定间隔时间前、后的2个振荡频率，就能计算出在这一段时间里收集在滤膜上颗粒物的质量，再

除以流过滤膜的空气的总体积，得到这段时间内空气中颗粒物的平均浓度。

以本方法为测量机理的代表仪器是美国RP 公司的TEOM 系列RP —1400a 监测仪，该仪器直接和实时测量室内（外）环境中小于10μm 的烟尘质量浓度。其技术特点是高精度，小时平均质量浓度为±

1．5μg/m3，24h 平均质量浓度为±0．5μg/m3，高分辨率为0．01μg/m3。

微量天平振荡法适用范围很广，现代主要用于空间环境表面污染（分子污染和颗粒物污染）的监测，又因其高灵敏度、高分辨率及实时在线监测、输出数字化等优点在电化学和生物领域备受关注。

5、黑度法

此方法又叫林格曼黑度法。它是基于监测人员用有不同黑色面积的玻璃片对排放烟尘的黑度进行目测，然后与林格曼黑度（共分六级）对比后，确定被测烟尘的黑度，再按林格曼黑度级与烟尘浓度对照表得到烟尘排放浓度。这种方法使用简单、方便，操作人员很容易掌握使用，但显然这种方法不够科学，也不够可靠，无法获得烟尘的绝对浓度。以黑度法为测量机理的仪器，如青岛高通分析仪器有限公司的LGM —A1型林格曼烟尘黑度计，其测量精度为0．5%。 黑度法只是粗略了解烟尘的黑度等级而不需要获得其绝对浓度，主要用于烟尘黑度监测，应用于锅炉、工业炉窑、火电厂及炼焦炉等场所。

6、浊度法

该方法将光源与探测器分别安装在烟道两侧，光遇到烟尘颗粒后由于吸收、散射等作用使光强衰减，探测器接收的是颗粒的透射光。根据郎伯—比尔定律，透射光强与颗粒的大小和浓度相关，这就为烟尘颗粒物浓度测量提供了尺度，通过计算介质的浊度，得到烟尘的质量浓度。

该方法原理简单、技术成熟，广泛用于工业烟囱、煤矿瓦斯监测，但用于浓度测量时必须预先知道被测对象的粒径分布或者平均粒径，具有一定的局限性，即在浓度极低时，光强变化不大，浓度极高时，光强衰减过大，从而信噪比大大降低，因此，在这种特殊情况下，效果较差；当烟尘组分发生变化时，测量结果也会出现偏差；由于光源、探测器及反射镜等需要分立安装，因此，需要严格对准；反射镜等光学镜片附着烟尘后，也会影响测量结果。

7、光散射法

光散射法基于光散射原理，当光束入射到颗粒（不管是固体颗粒、液滴或者气泡）上时，将向空间四周散射，光的各个散射参数与烟尘颗粒的浓度密切相关。将探测器安装在某一散射角处，获得散射光强数据后，基于散射理论对烟尘浓度进行反演。

代表仪器有LD —3F 防爆袖珍型电脑激光粉尘仪，可以直接读取质量浓度，适用于室内外环境中可吸入颗粒物（PM10）浓度的检测，测定范围为0．01～100mg/m3或者0．001～10mg/m3；灵敏度为0．01或者0．001mg/m3；测量精度为±10%。

光散射法之所以获得广泛应用是因为相比其他测量方法具有如下显著优点：适用性广，除了测量固体颗粒（粉末）外，还可以测量液体颗粒（液滴）、气体颗粒（气泡），而不用知道颗粒的化学组成；粒径测量范围宽，从几个纳米（10－3μm ）到约103μm ，甚至更大；测量准确、精度高、重复性能好，对单分散系高分子聚合物标准粒子的测量误差和重复性偏差可以限制在1%～2%之内。

九、氧化锆测氧技术

1、原理

氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P 小于空气氧含量P0（20.6%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反应：

O （P0）+4e-→2O-2

氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应：

2O-2 →O （P0）+4e-

由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧 离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，

便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E, 该电势信号符合" 能斯特" 方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P)

式中R 、F 分别是气体常数和法拉第常数，T 是锆管绝对温度（K ）, P0是空气氧含量（20.6%O2）, P 是烟气含量。

在一定的高温条件下（一般）600℃），一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量可由表格查询。

在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时， 其输出电势E 值为 0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势， 此值的大小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。鉴于此，CE 系列氧分析仪采取了" 双参数校正法" ，对探头本底电势作特殊处理，弥补了锆管的离散性缺陷，延长了探头的使用寿命。

2、技术规格

测氧范围：0—20.6%O2或0--10%

仪器精度：系统测氧基本误差≤±2%满量程值

变送器精度：1.0级（≤1.0%满量程值）

温控精度：恒温点的700±1℃

响应时间：≤3秒（达到90%的响应）

报警输出：上、下限节点输出，可选“常开”或“常闭”点 模拟量输出信号：4—20 mA ADC（负载0Ω—750Ω）对应氧量

0—10%O2或者0—20.6%O2

本底修正范围：-20 mV—+20 mV 9、数显形式：LED 四位数码管

显示

电源：AC220V ±15%

功耗：

加热功率：约50W （平均值）可提供150W 输出功率

环境条件：温度-20℃—60℃ 相对湿度

检测器约10Kg ，转换器约5Kg

标定方式：叁参数标定。空气点、标准气点、工况点。

一、问题整理

1、背景数据查询（不同煤种），O2含量测量

2、通过燃烧设计减少NO

3、超细煤粉再燃减少NO

4、气旋补氧时的温度，加O2的安全性，为何没有补氧先例

5、ESP 处烟气各成分含量

6、SO3、NO2电离时的反应，腐蚀性问题

二、锅炉厂相关参数

1、330MW 机组锅炉运行排放烟气参数

330 MW机组配套的锅炉是无锡锅炉厂生产的UG-1217/18.4-M，亚临界一次中间再热自然循环汽包炉，丌型露天布置，平衡通风，单炉膛，四角切圆燃烧，固态排渣。制粉系统采用双进双出钢球磨正压冷一次风机直吹式，每台锅炉配三台MGS-4360型磨煤机，一台磨煤机对应二层一次风。煤粉细度R90=6%。主蒸汽汽温采用二级喷水减温，再热汽温采用烟气挡板调温和喷水减温。每台磨煤机对应2层共8只燃烧器，三台磨煤机共有6层24只燃烧器; 从下到上分别是A 层、B 层、C 层、D 层、E 层、F 层，其中A 层、B 层是2-1磨煤机连接的燃烧器，D 层、E 层是2-3磨煤机连接的燃烧器。为节约点火用油，B 层火嘴采用烟台龙源电力有限公司的微油点火装置对2-1磨煤机进行改造，将B 层火嘴改造为出力为160kg/h的微油点火燃烧器, 设计煤种机组负荷350MW 时对应的煤量是158.101t/h。

表1锅炉主要设计参数

煤种

项目 单位 VWO T-MCR THA TRL 50%THA 高加全切 过热器出口流量 t/h 1190 1122 1052 1122 512 860 过热器出口温度 ℃ 543 543 543 543 543 543 过热器出口压力 MPa 18.4 18.4 18.31 18.4 17.81 18.1 再热器出口流量 t/h 976.7 925.6 871.1 920 439.1 840.8 再热器进口压力 MPa 4.02 3.82 3.6 3.79 1.78 3.53 再热器出口压力 MPa 3.8 3.62 3.4 3.59 1.68 3.34 再热器进口温度 ℃ 327.4 323.8 316.1 322.8 287.5 321 再热器出口温度 ℃ 542 542 542 542 542 542 省煤器进口温度 ℃ 285 281.4 277.1 281 235.3 178.7 减温水温度 ℃ 180.6 180.6 177.8 180.6 151.1 178.9 表2锅炉设计煤种和校核煤种的煤质资料

项目 符号 单位 设计煤种 校核煤种 收到基低位发热量 Qnet.ar KJ/Kg 21642 20040 收到基水分 Mar % 6.42 6.0 干燥无灰基挥发分 Vdaf % 14.0 20.04 收到基灰分 Aar % 27.31 32.327 收到基碳 Car % 56.80 52.638 收到基氢 Har % 2.49 2.837 收到基氧 Oar % 3.65 3.686 收到基氮 Nar % 1.02 0.645

收到基硫 Sar % 2.31 1.867 可磨系数 HGI 6 8 灰变形温度 DT ℃ 1200 1320 灰软化温度 ST ℃ 1270 1340 灰流动温度 FT ℃ 1340 1400 表3各炉排放烟气数据

项目 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1

O2 3.8 4.4 4.75 4.98 5.9 5.3 5.2

NO(PPM) 491 386 380 366 345 522 611 NO(mg/m3) 650 539 509 490 467 674 847

NOx(mg/Nm3)(计算值)

867 745 719 702 710 985 1230

机组负荷(MW)260 260 250 270

三、SO3与NO2的电离反应

见《湿式吸收法同时烟气脱硫脱氮技术进展》

四、各种粉尘粉末爆炸浓度极限

见word 文档《各种粉尘粉末爆炸浓度极限全收录》 4-2 5.1 602 810 1169