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微碳 · 濕電除塵除霧

1. 技術背景

        我國目前燃煤鍋爐99%進行脫硫,其中超過90%采用濕法脫硫,由于未能對外排煙氣實行顆粒物及水蒸氣的超低排放,而這恰恰是形成霧霾的根源。如果能有效解決濕法脫硫的排煙除濕脫白,不僅能根除霧霾污染,還能低成本實現環保達標、超低近零排放。

 

        我國濕排煙帶出水分的總量估算:
        燃煤鍋爐濕法脫硫系統排煙帶出的水分,以300MW機組為例,脫硫系統每小時排放到大氣的水份120m3/h,包括原煙氣帶水分71.8m3/h、脫硫增加40m3/h,年耗水量約100萬噸。燃燒噸標準煤放散煙氣10000Nm3/t、濕煙氣所含水分112g/Nm3,每燃燒1噸煤濕煙氣帶走水份1噸,主要包括煤帶水、燃燒空氣帶水、脫硫補充水,2014 年全國消耗煤36-37 億噸,燃煤煙氣帶入大氣水份高達30多億噸。加上電廠冷卻塔的排水,總量超過100億噸。      

        其次是天然氣燃燒,煤改氣一直被國家做為控制大氣污染的主要技術措施。天然氣燃燒溫度高導致排煙氮氧化物含量高,需要面對的問題是每燃燒1單位體積的天然氣,會產生2倍體積的水蒸汽。2014年我國天然氣消耗量1800億立方米,則產生3600億立方米水蒸汽,折合近3億噸水分。北京一個采暖季燃燒天然氣排放水分超過2000萬噸、平均每天15萬噸。僅此兩項,我國分散濕煙氣每年就人為增加30多億噸的水分進入大氣,加上冷卻塔、鋼鐵、化工等其它行業,我國工業煙氣排放總量水平超過100億噸,夾帶著檢測達標后的殘余污染物成分、特別是檢測不出的溶解鹽,并且主要集中在京津冀、長三角、珠三角等經濟發展區域,分布極不均勻。由于煙氣中二氧化硫等污染成分降低,按照設計規范許多非電行業排放煙囪又比以前降低??梢源_定這一點就是我國近年來大氣環??刂浦笜酥鹉甏蠓諊?、但霧霾卻加重的原因,是我國大氣污染控制從標準和技術規范層面必須盡快解決的問題。

2. 微碳濕式電除霧工藝綜述

       微碳科技公司濕式電除塵除霧器是一種用來處理含微量粉塵、水霧的新除塵除霧設備,主要用來除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2.5等有害物質,是治理大氣粉塵污染的理想設備。

 

       濕式電除塵除霧器通常簡稱WESP,與干式電除塵器的除塵基本原理相同,要經歷荷電、收集和清灰三個階段。

 

       濕式電除塵其實就是一種新型的,專門用來處理現在環境當中所存在的一些難以處理干凈的灰塵顆粒等,并且它還能夠有效地除去濕性氣體當中的灰塵、臭味以及酸霧等有害人體健康的氣體或物質。

 

       濕式電除塵除霧器在市場上只要有兩種結構形式,分別是按照它所使用的材料來進行的分類。一種是使用的比較耐腐蝕的導電材料所做成的集塵極;另外一種通過噴水或者是溢流水從而形成的導電水膜或者是非金屬的材料所做成的集塵極。

 

       濕式電除塵除霧器的工作原理:它主要是通過荷電、收集以及清理灰塵這三個階段來進行工作。即是由高壓電暈放出電使得粉塵或霧滴沾上荷電,沾上荷電的粉塵或霧滴會在電場力的作用之下收集到集塵板上。

4. 微碳濕式電除霧工藝原理

        微碳濕式電除塵除霧器的主要工作流程:將水霧噴向放電極和電暈區,水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化,電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并,共同對粉塵粒子起捕集作用,最終粉塵粒子在電場力的驅動下到達集塵極而被捕集。水在集塵極上形成連續的水膜,將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。

        靜電除塵器的除塵過程可分為四個階段:

        (1)氣體的電離

        (2)粉塵獲得離子而荷電

        (3)荷電粉塵向電極移動

        (4)將電極上的粉塵清除

       

        濕式電除塵除霧器脫除的對象是粉塵和霧滴。由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別,其工作原理也有所差異。首先由于水滴的存在對電極放電產生了影響,要形成發射離子,金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量,才能克服電離能而越過表面勢壘成為發射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后,將原來的“金屬一空氣”界面分割成“金屬一水”界面和“水一空氣”界面,后兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多。這樣,金屬表面帶水后,將原來的高勢壘分解為兩種低勢壘,大大削弱表面勢壘對自由電子的阻礙作用,使電子易于發射。另外,水中的多種雜質離子在電場作用下,也易越過表面勢壘而成為發射離子。這些都改變了電極放電效果,使之能在低電壓下發生電暈放電。其次由于水滴的存在,水的電阻相對較小,水滴與粉塵結合后,使得高比電的粉塵比電阻下降,因此濕式靜電除塵的工作狀態會更加穩定;另外由于濕式電除塵除霧器采用水流沖洗,沒有振打裝置,所以不會產生二次揚塵。

 

        濕式電除塵除霧器金屬放電線在直流高電壓的作用下,將其周圍氣體電離,使粉塵或霧滴粒子表面荷電,荷電粒子在電場力的作用下向收塵極運動,并沉積在收塵極上,水流從集塵板頂端流下,在集塵板上形成一層均勻穩定的水膜,將板上的顆粒帶走。
 

圖 濕式電除塵除霧器結構圖

圖  濕式電除塵除霧器工作原理圖

       作為一種先進的煙氣治理技術,濕式電除塵除霧器已在歐美、日本乃至中國開始廣泛應用,效果很好。目前,濕式電除塵技術在燃煤鍋爐上取得成功應用,可達到5mg/m3超低排放的先進水平,還可有效收集微細顆粒物(PM2.5 粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)和有機污染物(多環芳烴、二惡英)等,其穩定可靠、效率高,徹底解決了煙囪排放問題,實現超低排放,有了“一勞永逸”的效果,為企業的生存提供了可靠的保證。

 

       幾種常見除塵技術特點比較如下:

圖  燃煤鍋爐尾氣治理工藝流程及效果

3. 濕式電除塵除霧器的特點

       (1)能提供幾倍于干式電除塵器的電暈功率,適用于去除亞微米大小的顆粒,能有效收集黏性大或高比電阻粉塵

       (2)除塵效率非常高,并且壓力損失非常小

       (3)獨特的噴水清灰工藝能有效控制二次揚塵發生

       (4)利用噴水對集塵極始終保持清潔,提高單位面積的集塵效率,達到更低的排放濃度

       (5)設備本體結構小,設備布置緊湊,占地面積??;可與其他的任何煙氣治理的設備相配套使用

       (6)沒有運動部件,維護非常方便,維修費用便宜

       (7)停工期比較短暫,可以在煙氣露點溫度之下工作

       (8)可同時解決PM2.5微細粉塵、石膏雨和SO3氣溶膠排放問題,是控制燃煤大氣污染物的最先進的技術之一,是實現超低排放,治理霧霾,打贏藍天保衛戰的關鍵技術。

5. 常見除塵技術比較

常見除塵技術比較

項目

常規干式電除塵器

旋轉電極式電除塵器

袋式或電袋復合除塵器

濕式電除塵器

除塵性能

受燃料、灰分的影響,對設計煤種可以保證達標排放,但無法控制復合污染物。

煤種變化,煤粉排放都能達標,能清除部分PM2.5、汞。

煤種變化,煤粉排放都能達標,能清除部分PM2.5、汞。但布袋發生破損的時候,性能會急劇下降。

不受燃料、灰分的影響,能保證出口低濃度,同時有效控制PM2.5、SO3酸霧、氣溶膠、汞、二噁英等復合污染物。

最小排放濃度

100mg/m3

80-30mg/m3

50-20mg/m3

<15mg/m3

清灰方式

振打

清灰刷

脈沖噴吹

水沖洗

平均阻力損失

200-300Pa

200-300Pa

800-1500Pa

200-300Pa

維護及檢修

消耗品少、維護容易。需停爐檢修。

運動部件多,維護費較高,需停爐檢修。

濾袋需更換,維護費較高。但能在線分室檢修。

沒有運動部件,容易保養。但需耗水。

安全性

對煙氣溫度影響及煙氣成分不敏感。

對煙氣溫度影響及煙氣成分不敏感。

高溫煙氣雖可外排,但對濾袋影響較大。

需在飽和溫度下運行。

鍋爐點火的燃料限制

油類和煤燃料,在啟動時都可以使用。

油類和煤燃料,在啟動時都可以使用。

不能使用油類燃料,啟動需用旁路煙道。

油類和煤燃料,在啟動時都可以使用。

圖  濕式電除塵除霧設備圖

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