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对于湿法脱硫,一方面,通过脱硫浆液的洗涤作用可脱除烟气中的部分颗粒物;另一方面,由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出,也会形成PM2.5。脱硫塔对SO3的去除率很低,SO3以气溶胶的形式随烟气排出。吸收塔顶部设置的机械式除雾器对水雾、烟尘、重金属和气溶胶粒子的脱除能力有限。由于大量SO3的存在,进入烟囱的湿烟气处于酸露点以下,其冷凝液对烟囱造成腐蚀。因为现有湿法脱硫系统去除PM2.5细颗粒物的能力很弱,对汞和SO3气溶胶等的脱除也有限,从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象,或是有长长烟尾的“蓝烟”现象。
上述分析表明,在燃煤电厂传统工艺流程中,烟尘控制主要靠湿法脱硫前端的除尘装置实现,但不能控制后端湿法脱硫产生的细微颗粒粉尘。因此,无论除尘装置的除尘效率有多高、湿法脱硫能除去多少前端逃逸的烟尘,烟囱排放也一定包含湿法脱硫洗涤之后仍未脱除的前端逃逸烟尘、湿法脱硫自身产生并排出的PM2.5细微颗粒物和气溶胶。现行湿法脱硫工艺允许排出的雾滴含量是75mg/m3,其含固率约为20%,这意味着,现行湿法脱硫工艺容许排出的粉尘浓度就达到15mg/m3。烟囱排放要实现国家标准要求的30mg/m3或20mg/m3,在保证除尘装置除尘效率的基础上,还要尽量减少脱硫工艺产生的细颗粒物。
在目前的烟气治理岛工艺流程中,湿法脱硫之后没有对脱硫工艺产生的细颗粒物进行控制,还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及重金属等多种污染物直接从烟囱排出,处于一种自由开放状态。因此,在湿法脱硫装置之后,需要再有一道把关设备,湿式电除尘器是最佳选择。
图1国内燃煤电厂锅炉尾部现有的烟气治理岛的工艺流程
实现超低排放,消烟除尘一劳永逸
湿式电除尘器的工作原理与干式电除尘器类似,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。
由于湿式电除尘器采用水流冲洗,没有振打装置,不会产生二次扬尘。根据国外相关文献,湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10,尤其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果。所以,可以使用湿式电除尘器来控制电厂SO3酸雾,同时还具有联合脱除多种污染物的功能。
湿式电除尘器能够解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟问题,缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,节约防腐成本。其性能稳定可靠、效率高,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)、有机污染物(多环芳烃、二恶英)等,烟尘排放可达10mg/m3甚至5mg/m3以下,实现超低排放,彻底解决烟囱排放问题,达到“一劳永逸”的效果。
企业自主研发,核心技术关键难题有突破
上个世纪,国内已将湿式电除尘器应用于硫酸和冶金工业生产中。到目前为止,国内冶金工业还有使用湿式电除尘器的案例,其粉尘出口排放一直处于10mg/Nm3以下。由于湿式电除尘器存在腐蚀、污泥、污水等需要再处理的问题,加上当时国家对大气污染物排放标准要求比较低,湿式电除尘器没有在电力行业得到推广应用。
面对日益严峻的细微颗粒物污染问题,国内各大环保企业主动出击,有的自主研发,有的采用引进技术。在国内,湿式电除尘技术的自主研发已取得了可喜的成绩,不仅在核心技术上实现了突破,还迅速展开了工业应用,积累了宝贵经验。
湿式电除尘器的研发得到科技部的高度重视和大力支持,被列入国家863计划《燃煤电站PM2.5新型湿式电除尘技术与装备》课题,由高等院校完成湿式电除尘器理论方面的研究,企业完成湿式电除尘器应用方面的研究。
理论研究着重解决PM2.5的测试方法、湿法脱硫产物与湿法脱硫工艺过程的关系、湿法脱硫产物的物理特性、电场规律和收集性能等问题;应用研究着重解决湿式电除尘器的结构、极配、材料选择、防腐、水膜的均匀分布、水循环利用、高低压配套供电、加工工艺、安装工艺等问题。
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