湿式静电除尘(除雾)器技术介绍

湿式静电除尘(除雾)器技术介绍
线材生产立式湿式静电除尘器沉淀极的形状一般采用管状或多边形状,一台湿式静电除尘器只有一个电场,如果需要两个电场就得两台串联。
一般按沉淀极材质分为铅湿式静电除尘器、塑料湿式静电除尘器和玻璃钢湿式静电除尘器三种
一、湿式静电除尘器的工作原理 
湿式静电除尘器是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备,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。 湿式静电除尘器通常简称WESP,与干式静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。 湿式静电除尘器和与干式静电除尘器的收尘原理相同,都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电,荷电后的粉尘在电场力的作用下到达到集尘板/管。干式静电收尘器主要处理含水很低的干气体,湿式静电除尘器主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。在对集尘板/管上捕集到的粉尘清除方式上WESP与DESP有较大区别,干式电除尘器一般采用机械振打或
声波清灰等方式清除电极上的积灰,而湿式电除尘器则采用定期或不定期冲洗的方式,使粉尘随着冲刷液的流动而清除。 
二、湿式静电除尘器的结构及分类 湿式静电除尘器有几种结构形式,一种是使用耐腐蚀导电材料(可以为导电性能优良的的非金属材料或具有耐腐蚀特性的金属材料)做集尘极,一种是用通过喷水或溢流水形成导电水膜采用不导电的非金属材料做集尘极。 湿式静电除尘器还可分为横流式(卧式)和竖流式(立式),止推垫圈横流式多为板式结构,气体流向为水平方向进出,结构类似干式静电除尘器;竖流式多为管式机构,气体流向为垂直方向进出。一般来讲,同等通气截面积情况下竖流式湿式静电除尘器效率为横流式的2倍。 沉集在极板上的粉尘可以通过水将其冲洗下来。湿式清灰可以避免已捕集粉尘的再飞扬,达到很高的除尘效率。因无振打装置,运行也较可靠。采用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成导电膜的装置存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题,仅在气体含尘浓度较低;要求含尘效率较高时才采用;使用耐腐蚀导电材料做集尘极的湿式静电除尘器不需要长期喷水或溢流水,只根据系统运行状况定期进行冲洗,仅消耗极少量的水,该部分水可回收循环利用,收尘系统基本无二次污染。
 三、湿式静电除尘器的特点 WESP具有除尘效率高、压力损失小、操做简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。 湿式静电除尘器采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰,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。使用湿式静电除尘器后含湿烟气中的烟尘排放可达10mg/m甚至5mg/m以下,收尘性能与粉尘特性无关,适用于含湿烟气的处理,尤其适用在电厂、钢厂湿法脱硫之后含尘烟气的处理上,但设备投资费用较高,且需与其它除尘设备配套使用,其投资技术经济性和运行成本要从整体进行评价。 
四、立式湿式静电除尘器在我国的发展状况 我国从上世纪六十年代就开始湿式静电除尘器的研究和应用,但技术进步缓慢。直到上世纪八十年代随着改革开放的不断深入和对外交流的增多,通过引进技术和消化吸收,湿式静电除尘器开始在化工、冶金等行业的应用得到了突飞猛进的发展,同时也出现了一批专业制造湿式静电除尘器的公司,目前已有数百台套湿式静电除尘器应用在不同的行业,积累了丰富的设计、制造和使用经验。 目前在化工、冶金行业使用的湿式静电除尘器几乎都是竖流式(立式)的,下面先介绍该种设备的
结构形式: 
 
科普展品制作  4.1 铅湿式静电除尘器 
早期管状沉淀极采用的是铅制,优点是铅的导电性能好又能耐腐蚀,而且铅材柔软,在现场加工方便,所以在上世纪八十年代前后铅湿式静电除尘器得到广泛的应用。 但是铅湿式静电除尘器也有很多缺点,如为了避免闪络损坏铅沉淀极,需把电压降低到无火花操作的程度,相应的除尘(雾)效率会有所下降,同时铅材价格较贵且不能在制造厂预制成组合件,而必须使用大量铅焊工在现场进行单件逐个组装,劳动效率低下,尤其是铅蒸汽对人体有害,经常接触铅易发生铅中毒,因此目前铅制湿式静电除尘器的使用已逐渐减少,但仍不失为一种技术成熟且高效的静电除雾设备。 铅湿式静电除尘器简图

  4.2塑料湿式静电除尘器 
随着石油工业的发展,塑料制品在工业中的应用逐步普及,从上世纪八十年代开始,用硬聚氯乙烯管替代铅材作为沉淀极的塑料湿式静电除尘器应运而生,塑料的价格比铅要低很幻听的中药
油田专用设备
多,而且塑料管可在闪络范围内的最高电压下操作,闪络不会破坏硬聚氯乙烯管,因此可用于较高的电压,从而获得比铅湿式静电除尘器更高的除尘(雾)效率。 由于塑料管的刚度和强度都要优于铅管,因此塑料管制湿式静电除尘器可以不设置外壳,只是把塑料管束直接固定在上下管板之间,上下管板则与上下进出气箱连接,带尘(雾)的烟气从下部进气管进入下进气箱后均匀进入各个沉淀管,在沉淀管内完成除雾后净烟气经过上出气箱外排完成除尘(雾)过程。由于塑料湿式静电除尘器大部分构件都可以在工厂预制,现场组装即可,因而安装费用低、精确度高、时间短、效率高。 但是塑料制湿式静电除尘器也有其局限性,由于塑料本身存在着容易老化、使用寿命较短的缺陷,尤其是在夏季强烈阳光下或冬季极端低温情况下管子容易产生裂纹,因此使用范围受地区的影响较大,存在一定的局限性。另外,由于塑料是不良导体,本身不能导电,其导电性是靠内壁形成的液膜来进行的,但因为塑料的表面是疏水的,这使的在它表面形成一层连续的液膜非常困难,一般只有70~80%。尽管在塑料湿式静电除尘器沉淀极的上部都设有喷淋冲洗装置,在使用前必须用水喷淋湿沉淀管内壁,根据使用经验其空载伏-安特性基本上与铅湿式静电除尘器相同,且在使用一段时间后,塑料管大部分内表面即具有亲水性,但总有少部分表面存在不连续的液膜影响其伏-安特性。 塑料湿式静电除尘器(塑料湿式静电除尘器简图)
  4.3玻璃钢湿式静电除尘器 
鉴于铅湿式静电除尘器和塑料湿式静电除尘器存在的不足,上世纪八十年代后期化工行业从日本引进了几台导电玻璃钢湿式静电除尘器,它克服了一般塑料湿式静电除尘器需要借助液膜来导电的缺点,沉淀极管采用导电玻璃钢来制作,虽然由于当初所选材料阻燃性较差等原因先后发生了两次火灾事故,但国内的同行们通过引进技术学习了先进的设计理念,很快设计出了国产的玻璃钢湿式静电除尘器并广泛使用。 加拿大等国曾研制过蜂窝式静电除尘器并获得成功,蜂窝式静电除尘器既具有板式和方管式静电除尘器沉淀极板内外两侧表面都被使用的优点,又具有管式静电除尘器具有较好气流分布和电场分布特性,湿式静电除尘器和干式静电除尘器都是利用静电高压沉积原理来捕集微小颗粒的设备,因此如果把蜂窝型沉淀极的结构应用到湿式静电除尘器上也应该有同样的效果。
要把铅管和塑料管做成蜂窝式的是比较难的,而玻璃钢则很容易做到这一点,蜂窝式沉淀电极的结构见下图,其具有结构紧凑、尺寸精确、最大限度利用空间、管壁内外表面都能有效利用且能在制造厂直接制作安装简单等特点。
沉淀电极所用玻璃钢的层状结构从内到外依次为:
一层炭纤维垫(30g/m2),
2层短切纤维条状垫(450g/m2),
3层0.4mm厚的玻纤布(300g/m2)
以及一层玻璃表面垫(50g/m2),
叉车轮辋树脂采用乙烯基树脂,其中含有高含碳量(>98%)石墨、阻燃剂等,这种材质的玻璃钢具有强度高、刚性好、导电性能好、阻燃等优点,具体性能见下表 玻璃钢湿式静电除尘器简图
  蜂窝式沉淀电极的结构简图
4.4立式湿式静电除尘器结构介绍
 沉淀极的长度一般是4~6m,德国Lurgi公司曾用硬聚氯乙烯管制的最长为5.4m,电晕电极悬挂于每根沉淀电极的中心,电晕线与沉淀极管中心线的偏差不得大于2mm,其上端固定在阴极框架上,阴极框架通过吊杠固定在绝缘箱上,下端则通过悬调一个重锤使电晕线张紧。这种结构电晕线仅靠重力拉紧,在低气速的情况下使用情况良好,但存在着电晕线径向不固定、容易晃动、不适于操作气速较高的情况。 绝缘箱的作用是保证接地的壳体与高
压直流电保持绝缘,根据设备的规模大小,一般每台湿式静电除尘器配置2~20个顶部绝缘箱,由于高压电是通过绝缘箱的瓷瓶与壳体保持绝缘的,为此,除设置电加热器外,有时还设置气封和砂封等辅助设施来隔绝或减少炉气与瓷瓶的接触
气封是在绝缘箱和湿式静电除尘器本体的连接管上装Ф8的气孔喷嘴数个,在正常运行时,压缩空气由气孔进入并喷向绝缘箱中心,空气流封住了烟气流向瓷瓶的扩散,从而保证了瓷瓶的绝缘性能,被吸入的空气必须经过过滤、硅胶干燥和蒸汽管加热。
砂封是在绝缘箱内用黄砂填充套筒和壳体之间的环隙,以阻止烟气进入绝缘箱内。
 4.5玻璃钢湿式静电除尘器在燃煤电厂的应用展望 
在国外,由于湿式静电除尘器的诸多优点和高效简洁的特点而被喻为“最先进技术”和“最大可完成控制技术”,在发达国家湿式静电除尘器在电厂的应用有三十多年的历史,据不完全统计目前已有百台应用在欧美日本等国的电厂。目前国内大型燃煤电厂普遍应用湿法脱硫,脱硫吸收塔排出烟气中经常出现含水偏高等现象,目前电厂的脱硫装置相当部分是有GGH的,吸收塔的烟气排放温度高,对塔顶的除雾和烟囱的防腐要求不高,但GGH的投资
和运行成本高,排放温度高造成一定的能源浪费。 随着国家对节能减排要求的不断提高,取消GGH、降低吸收塔的反应温度成为脱硫的一种发展趋势,可以更加有效的回收热能,但由于低温反应将产生更多的水雾,原来塔顶的机械除雾器已不能满足除雾的要求,势必给烟囱防腐增加新的要求,因此在塔后安装湿式静电除尘器势在必行。随着国家节能减排的不断推进和环保指标的日益严格,特别是在无GGH湿法脱硫低温吸收塔中,由于机械式除雾器效率的限制,排出的烟气中偏高的含水量对烟囱提出了更高的防腐要求 ,如果在吸收塔后部配置一台湿式静电除尘器将使问题得到彻底的解决。 
 脱硫中的低温吸收能最大限度回收热量,并且取消GGH而烟囱不进行防腐改造将给业主节省大量的投资和运行成本,但对吸收塔上部的除雾要求也随之提高,原来采用的机械式的除雾器已不能满足除雾的要求,而且随着环保要求的进一步提高,人们对电厂所排放的微细颗粒如微细粉尘、酸雾以及气溶胶、重金属、有机污染物等的认识不断提高,开发高效成套复合污染控制技术已成为国内外研究的焦点,很显然,湿式静电除尘是目前唯一能满足这方面要求的设备。 1907年世界上首台湿式静电除尘器应用在铜冶炼酸雾的去除上,到目前为止已有超过1000多台湿式静电除尘器在世界各地的多个行业中投入商业运行中,以化工、冶金、水泥的行业居多,在燃煤电厂中的应用时间相对较短,目前只在美国、德国
、日本等发达国家有研究和应用。 尽管国内湿式静电除尘器的研究和开发比较晚,但在化工、冶金等行业的应用发展很快,目前已有30多年的使用经验,尤其在化工行业,已经有一批专业的湿式静电除尘器制造厂和用户,积累了非常成熟的设计、使用经验。 尽管湿式静电除尘器在我国有过多年的使用经验,但是使用在化工、冶金等行业,气速一般在1m/s以下,而燃煤电厂烟气量巨大,如果仍按此气速进行设计那么设备必然庞大甚至无法搁置在吸收塔顶部,因此开发高气速高效静电除雾器势在必行。 本人曾主持过高气速湿式静电除尘器的研制试验,在老式湿式静电除尘器的气速试验中,当气速大于1m/s 时除尘(雾)效率开始下降,当大于1.2m/s时下降速率迅速加大。从理论上讲电晕极线的比电流在0.15~0.2mA/m、停留时间在4s左右就能确保除雾效率大于99%,当气速加快停留时间变短时要保证相同的除尘(雾)效率就必须加大电晕极线的比电流。比电流与电晕极线的形式有很大的关系,因此在高气速状态下可以通过更改电晕线提高电晕电线的比电流来维持高效率。 本人曾经参加过对多种电晕线进行的试验,得出其伏安特性见下表:

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