浙能技术中心 台州第二电厂2×1000MW机组采用湿式静电除尘器可行性分析
项 目 80 500 100 120 150 180 符 号 单 位 Ω·cm Ω·cm Ω·cm Ω·cm Ω·cm 设计煤种 校核煤种 （晋北烟煤） （神府混烟煤） 3.80×1012 1.12×1013 1.40×1013 2.0×1013 8.0×1012 6.50×1010 9.50×1011 2.10×1012 2.90×1011 3.20×1010 7.2 普通电除尘器
2009年12月，中国环保产业协会电除尘委员会组织编制了《燃煤电厂电除尘器选型设计指导书》，并经业内18位资深专家多次审查，最后确定了以表观驱进速度ωk作为电除尘器除尘性能评价的基准。煤、飞灰成分直接影响着电除尘器的除尘性能，且其对电除尘器除尘性能的影响是煤、飞灰成分、电气控制综合作用的结果。但是如直接用煤、飞灰成分分析其对电除尘器性能的影响，则只能作定性的分析。而煤、飞灰成分直接影响着ωk值，ωk值的大小可评价电除尘器对粉尘的收尘难易程度。ωk值越大，电除尘器对粉尘的收集越容易。
根据台州第二发电电厂作为设计煤种的晋北烟煤，与六横电厂校核煤种相近，其表观驱进速度是：ωk=46.37，除尘性能评价为“较容易”。当选用6个电场的静电除尘器时，比集尘面积可达到120m2（m3/s）以上。可满足电除尘器出口粉尘浓度小于20 mg/Nm3。
初步设计时电除尘器是按五电场静电除尘器考虑的，六电场除尘器将增加长度6米左右，需将除尘器后布置的其他设备（包括烟囱向）后移6米，就可满足布置要求。原炉后布置图见附件四 7.3 袋式或电袋复合除尘器
目前袋式除尘器在国内600MW 燃煤机组，虽然在除尘占地比电除尘器减小较多，但是因袋式除尘器的烟气阻力在1500Pa以上，相比电除尘器增加5倍以上，对锅炉引风机的压头提出很高要求，运行经济性较差；同时在实际应用中滤袋使用寿命低，换袋成本高，往往1-2 年滤袋就会损坏需要更换，可靠性方面难以满足电厂运行要求，因此这里不推荐袋式和电袋复合除尘器应用于台二1000MW机组。袋式和电袋复合除尘器与电除尘器的比较详见附件二。
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7.4 转动电极电除尘器
转动电极电除尘器通过可转动的集尘极，使附着在极板上的粉尘随极板转移到非收尘区域，被正反两把转动清灰刷刷除，保持极板表面的清净，避免因极板积灰引起的反电晕，粉尘直接刷落于灰斗中能够基本消除二次扬尘，实现电极优化匹配，因此可以取得更高的除尘效率。因此转动电极一个电场能够发挥 2 个以上固定电场的作用，既减小了建设占地又节约了除尘功耗。
针对台州第二电厂煤灰资料分析，可初步认为采用二台三室五电场（4个固定电极+1个旋转电极）的转动电极式电除尘器，可保证出口排放浓度≤20 mg/Nm3 。
4+1转动电极电除尘器的占地尺寸与普通5电场电除尘器相当，因此对炉后的总布置基本无影响，完全满足原初步设计时的布置要求。 7.5 湿式静电除尘器
根据日本碧南电厂的经验，采用干式电除尘器+湿法脱硫系统+湿式静电除尘器的除尘方式，保证烟囱出口粉尘排放浓度长期稳定在2-5 mg/Nm3。
因此对于台州第二发电厂，可采用4电场干式电除尘+湿法脱硫+1电场湿式电除尘器方案可满足粉尘排放要求≤20 mg/Nm3 。如采用3电场干式电除尘则湿式电除尘器必须为2电场，这时干式除尘器出口的粉尘浓度将超过100 mg/Nm3，对脱硫系统运行影响较大，2电场的湿式除尘器的用水量也将加倍，无法达到系统水平衡要求。所以不推荐采用2电场湿式电除尘器。
因湿式静电除尘器独立布置在FGD后的烟道上，需对炉后设备布置进行较大的调整。详细的炉后布置图见附件五。 7.6 新标准对脱硫除雾器性能的要求
目前集团内机组的脱硫系统运行过程中，吸收塔安装的出口雾滴浓度一般在100mg/m左右；烟气中含有大量的石膏微液滴，在不设GGH时，饱和湿烟气在烟囱周围会产生显著的白色烟羽和一定的冷凝水飘落，形成所谓“石膏雨”现象。落在地面的液滴中含有一定的杂质，主要包括少量的SO2、SO3及石膏浆液、粉尘等。SO2、SO3与水反应形成硫酸或亚硫酸，使得液滴呈酸性，对电厂周边的建筑物、农田土壤及农作物、车辆漆面都有一定的污染、损害作用；含石膏浆液、粉尘的液滴落至地面，也使烟囱周边区域的卫生情况恶化，影响环境清洁状况。
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“石膏雨”现象同时伴随着“飘浆”和“飘雨”两种现象。“飘浆”现象的形成与吸收塔的设计、运行操作以及除雾器的效果有密切的关系；“飘雨”现象的产生主要基于吸收塔出口净烟气烟温的降低，带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝成液滴，烟气自烟囱排出后不能有效的抬升扩散到大气中，从而导致冷凝水的形成，继而出现飘雨，飘雨现象一般出现在锅炉负荷较低烟气流速较低，对烟气中水滴的抬升能力不足时。特别是当天气温度和气压较低，以及空气中相对湿度较大时，飘浆和飘雨的现象尤其严重；飘浆和飘雨现象的存在，对电厂及周边地区的环境产生了污染，甚至造成了设备的腐蚀。
一般情况下，烟囱出口白烟的长度随环境温度、相对湿度以及烟气温度等参数而变，可从数十米到数百米。白烟长度对环境的相对湿度相当敏感，环境湿度越大，白烟长度越长。在低温的冬天，若环境湿度较大，白烟长度可超过数百米甚至1Km。此外，白烟长度随环境温度的升高而缩短。根据经验，设置GGH后能避免或减少出现白烟。一般而言，FGD后冒白烟是很难彻底解决的，如果要完全消除白烟，必须将烟气加热到100℃以上。
“石膏雨”现象的形成原因主要是：国内脱硫系统中除雾器设计规范中要求出口雾滴浓度为75mg/Nm3，对应的最大液滴尺寸为20μm，而因各种原因运行时往往还高于设计值。雾滴主要以石膏浆液微液滴成份为主，因FGD浆液中石膏重量占20%左右，同样雾滴中石膏占20%。如果按雾滴浓度75mg/Nm3计算，烟气经过FGD后仅仅因机械携带就增加了石膏粉尘15 mg/Nm3。而湿法脱硫系统的喷淋塔对烟气中烟尘的除尘率，根据国内的运行经验为50%，即使电除尘出口烟气中烟尘浓度为20 mg/Nm3时，FGD出口处计算石膏粉尘后总的粉尘浓度为25 mg/Nm3，无法满足新排放标准小于20 mg/Nm3的要求。因此为满足新的排放标准，在电除尘出口的粉尘浓度小于20 mg/Nm3的同时，必须提高FGD出口除雾器设计要求，使除雾器出口雾滴浓度低于50 mg/Nm，即石膏粉尘浓度在10 mg/Nm以下。
对台州第二发电厂在采用六电场静电除尘器，4电场固定电极加1电场转动电极电除尘方案时，在电除尘出口的粉尘浓度小于20 mg/Nm3，同时脱硫系统除雾器出口的雾滴浓度限制在50 mg/Nm3以下，这时才能满足新标准对粉尘排放的要求。
影响除雾器出口的液滴浓度的因素主要有：吸收塔内烟气流速，吸收塔气流
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分布均匀性，除雾器的层数及形式。为了提高除雾器的除雾效率，除了在将目前常用的二层平板型除雾器，更改为二层屋脊型加一层管式除雾器。还必须对吸收塔内的烟气流速和气流分布进行优化。这些都将增加脱硫系统吸收塔的设备投资。
7.7 各方案对污染物除去除能力对比
? 各方案对烟气中粉尘去除能力对比（初步估算） 六电场静电除4个固定电极+1尘方案 个转动电极方案 电除尘器进口烟气量3027636/122 3027636/122 和温度（Nm3/h,℃） 电除尘器进口粉尘浓23.737 23.737 3度（g/ Nm） 干式电除尘器电场数6 4+1 （个） 99.91 99.91 干式电除尘器除尘 （%） 干式电除尘器出口粉20 20 尘浓度（mg/ Nm3） 吸收塔进口烟气量和3114720/98 3114720/98 温度（Nm3/h,℃） 吸收塔除尘效率（%） 50 50 吸收塔出口烟气量和3147600/50 3147600/50 温度（Nm3/h,℃） 吸收塔出口粉尘浓度10 10 3（mg/ Nm） 吸收塔除雾器出口雾50 50 3滴浓度（mg/ Nm） 吸收塔出口粉尘浓度20 20 3（mg/ Nm）（考虑石膏带出） 湿式电除尘器电场数 （个） 湿式电除尘器除尘效 率（%） 湿式静电除尘出口烟 气量和温度（Nm3/h,℃） 烟囱出口粉尘浓度20 20 （mg/ Nm3）（考虑石膏带出） ? 各方案对烟气中SO3的去除情况对比（估算）
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4电场干式+1电场湿式电除尘方案 3027636/122 23.737 4 99.80 47.47 3114720/98 50 3147600/50 23.7 75（100） 38.7（43.7） 1 70 3179080/49 11.6（13.11） 浙能技术中心 台州第二电厂2×1000MW机组采用湿式静电除尘器可行性分析
六电场静电4个固定电极+14电场干式电除尘+1除尘方案 个转动电极方案 电场湿式电除尘方案 省煤器出口SO3浓度12.5 12.5 12.5 （mg/ Nm3）（估算） SCR出口SO3浓度（mg/ 43.5 43.5 43.5 Nm3）（转化率1%） 电除尘对SO3去除率20 20 20 （%） 电除尘出口SO3浓度34.8 34.8 34.8 3（mg/ Nm） FGD除去SO3的效率50 50 50 （%） FGD出口SO3浓度（mg/ 17.4 17.4 17.4 3Nm） 湿式电除尘器除SO3效 90 率（%） 烟囱出口SO3浓度（mg/ 17.4 17.4 2 Nm3） 注：燃煤含硫量以1%计算时【5】，锅炉出口的SO2浓度为2500 mg/ Nm3，锅炉内0.4%的SO2转化为SO3约为12.5 mg/ Nm3，SCR的转化率为1%时，转化的SO3的浓度31.5 mg/ Nm3 8. 台州第二电厂应用湿式电除尘器存在的主要问题
8.1 炉后总布置问题
日本三菱公司针对台州第二电厂的烟气粉尘特性，认为采用4电场干式除尘器加1电场湿式静电除尘器的方案可满足烟囱出口烟气粉尘排放≤20 mg/Nm3。初步设计了湿式静电除尘器的主要技术参数，方案详见附件二。
根据此方案，华东院对台州第二发电厂的炉后总布置进行了调整。初步推荐的方案为将两台炉中心距110m（因汽机房长度加长了一跨10m），脱硫系统吸收塔布置在两台炉后靠外侧，两台吸收塔中心距达168m,吸收塔中心线比烟囱中心线向后推5.3m，以布置低温省煤器。湿式静电除尘器布置吸收塔出口与烟囱之间的场地上。这样布置后锅炉K7柱到烟囱中心线的距离由原5电场除尘器的初设方案的129.7m，扩展为136.7m，即将烟囱向后推了7m。每台炉全部增加引风机出口全尺寸烟道17m，FGD出口的净烟道100m左右，新增烟道总重650吨左右。考虑到台州第二发电厂的厂址上在炉后部的设备基础为软土地基，设备和烟道的增加将增大设备基础和烟道支架费用（初步1000万元费用计入），如烟囱推后必
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浙能台州第二发电厂
2×1000MW机组采用湿式静电除尘器
可行性报告
（修改稿）
浙能技术中心 2011 年12月
编 写：赵宁宁 陶秋根 张国鑫 柴璟 徐启创
审 核：朱云水
批 准：谢尉扬
目 录
1. 项目背景 ................................................................................................................................... 1 2. 燃煤电厂污染物排放的现状 ................................................................................................... 2
2.1电除尘器运行主要状况 .................................................................................................... 2 2.2 脱硫系统对烟气排放的影响 ....................................................................................... 4 2.3 其他污染物排放情况 ................................................................................................... 4 3. 湿式电除尘器的工作原理 ................................................................................................... 5
3.1 湿式电除尘器工作原理 ............................................................................................... 6 3.2 影响湿式静电除尘器除尘效率的主要因素 ............................................................... 6 3.3 湿式静电除尘中水的作用 ........................................................................................... 7 3.4 湿式静电除尘器与干式静电除尘器比较 ................................................................... 7 4. 湿式电除尘器的分类和结构特点 ....................................................................................... 8
4.1 基本型式： ................................................................................................................... 8 4.2 湿式静电除尘器的布置方式 ....................................................................................... 9 4.3 水冲刷方法 ................................................................................................................. 10 4.4 结构材料 ..................................................................................................................... 11 5. 湿式静电除尘器对各种污染物去除能力 ......................................................................... 11
5.1 湿式静电除尘器对PM2.5和SO3的去除机理 .......................................................... 12 5.2 湿式静电除尘对石膏粉尘和液滴作用 ..................................................................... 13 6. 湿式电除尘器的应用情况 ................................................................................................. 14
6.1 湿式静电除尘器在北美应用情况 ............................................................................. 14 6.2 日本三菱湿式静电除尘器技术 ................................................................................. 16 6.3 日立的湿式静电除尘技术 ......................................................................................... 17 6.4 碧南电厂湿式静电除尘器运行情况 ......................................................................... 18 6.5 鞍钢第二发电厂湿式静电除尘器应用情况 ............................................................. 19 7. 台州第二发电厂烟气污染物排放控制几种可能方案比较 ................................................. 20
7.1 台州第二发电厂锅炉概况 ......................................................................................... 20 7.2 普通电除尘器 ............................................................................................................. 22 7.3 袋式或电袋复合除尘器 ............................................................................................. 22 7.4 转动电极电除尘器 ..................................................................................................... 23 7.5 湿式静电除尘器 ......................................................................................................... 23 7.6 新标准对脱硫除雾器性能的要求 ............................................................................. 23 7.7 各方案对污染物除去除能力对比 ............................................................................. 25 8. 台州第二电厂应用湿式电除尘器存在的主要问题 ......................................................... 26
8.1 炉后总布置问题 ......................................................................................................... 26 8.2 冲洗水的水量 ............................................................................................................. 27 8.3 加入NaOH量的计算 ................................................................................................... 27 8.4 湿式静电除尘器的腐蚀和喷嘴的寿命问题 ............................................................. 28 9. 几种方案技术经济性比较 ................................................................................................. 28 10. 湿式静电除尘器的社会效益 ............................................................................................. 29 11. 初步结论 ............................................................................................................................. 29 参考文献：..................................................................................................................................... 31
附件一、日本湿式静电除尘技术考察报告 ................................................................................. 33 附件二电除尘、袋式、电袋电复合除尘技术经济比较 ............................................................. 42
一、 袋式除尘器 ................................................................................................................. 42 二、 电袋复合除尘器 ......................................................................................................... 43 三、 三种除尘技术比较 ..................................................................................................... 44 附件三：日本三菱公司针对台二电厂的湿式电除尘初步方案 ................................................. 46 附件四：初设炉后布置图 ............................................................................................................. 54 附件五：湿式静电除尘器布置图 ................................................................................................. 55
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1. 项目背景
近年来随着火电装机容量不断增长，排放污染物的总量增加对大气环境造成了很大压力，为落实国家的科学发展观，新颁布的火电厂污染物排放标准(GB13223-2011)将于2012年1月1日正式实施。对重点控制地区的燃煤机组污染物排放要求大幅提高：烟尘浓度≤20 mg/Nm3；SO2浓度≤50 mg/Nm3；NOx浓度≤100 mg/Nm3；汞及其化合物≤0.03 mg/Nm3。新建机组必须根据新标准进行设计和建设，使用新办法、新工艺全面降低污染物排放水平；已投产机组因原设计标准较低以及实际燃用煤质变差等原因，烟尘排放水平普遍达不到新标准的要求，特别是脱硫改造后由于吸收塔出口烟气中携带石膏液滴量较大，在未设置GGH的部分机组容易出现石膏雨现象，迫切需要采取有力措施，消除石膏雨的影响。
目前国内燃煤锅炉主要采用的除尘方式：静电除尘+湿法脱硫、静电除尘+袋式除尘、袋式除尘等。目前已投产的燃煤电厂95%均采用电除尘器，但是为达到更低的烟尘排放值，电除尘器必然会向更多的电场数、更大的比集尘面积的方向发展，使设备投资和运行费用大幅提高。同时常规电除尘器还存在除尘效率受粉尘的比电阻影响较大，其他污染物除去效果不明显等弱点。集团内电厂正在进行高频电源技术改造，在达到节能的基础上，还大幅度地提高了除尘效率等。新标准的实施，对高效静电除尘器提出了巨大的挑战，集团公司迫切需要对国内外的除尘新技术、新工艺（电袋、袋式、移动电极、湿式电除尘等）进行全面论证研究。为了应对日益严重石膏雨和SO3酸雾的威胁，尤其需要掌握湿式电除尘的除尘新技术，为集团公司对现有电厂的除尘改造及新机组的建设推广应用做好技术准备和论证工作。
湿式静电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中，在1986年后国外燃煤电厂也开始采用湿式静电除尘器，除去烟气中微细粉尘和酸雾等污染物，取得了良好的效果。根据集团要求，由台州第二发电厂筹建处与浙能能源技术有限公司联合组织华东电力设计院以及天地环保等单位对湿式静电除尘器应用可行性开展技术经济研究，全面了解和掌握湿式静电除尘器的设计、安装和运行实际情况，为此项新技术在集团公司内新建电源项目应用做好技术准备和论证工作。
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废水处理负担。
? 湿式电除尘器壳体内表面鳞片衬里耐温只能达到80℃水平。
? 喷嘴、滤网为易损件，更换周期较短。三菱提供数据为喷嘴的寿命在5~10
年。还增加了循环水泵、废水泵和加碱泵等转动机械，运行和维护费用较干式除尘器高。
三菱湿式电除尘器的系统图：
6.3 日立的湿式静电除尘技术
日立的湿式静电除尘器于2001年开始应用于中部电力的碧南电厂4、5号1000MW机组上，日立的湿式电除尘技术与三菱重工基本一致，只是在喷嘴型式和布置方式、放电极的形式、集尘极板的形式上有所不同外，其最大的差异就是极间距较小只有300mm，在对放电极进行水冲洗时必须要断电。 日立湿式静电除尘器的主要技术差异：
? 放电极采用带芒刺片的钢管制成，由于圆柱电容容量大，因而能产生强电场:芒刺尖端放电效果好，能产生强电流，即气体电离效果好。集尘板采用大平板设计，极间距300mm。
? 集尘极与放电极的喷淋水由不同管道提供，在电除尘运行过程中集尘极一直保持喷淋状态，而放电极一般一天只喷淋一次，放电极喷淋时电除尘需暂时
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停电几分钟。
? 集尘极喷淋的喷嘴在设计上指向性较强，可避免将水喷淋到放电极上，对烟气的洗涤作用较三菱喷淋方式较弱。
? 湿式电除尘中的烟气流速较高，达到3.6m/s左右，除尘效率较低只有60～70%。
? 日立湿式电除尘器的壳体、喷嘴、放电极和集尘极等与烟气和水接触的部件均采用SUS317耐蚀不锈钢制作，基本上不会腐蚀现象发生。
6.4 碧南电厂湿式静电除尘器运行情况
碧南电厂1-3号机组为超临界700MW机组，4-5号机组为超临界1000MW机组，设计煤种为灰份10%左右的高发热量无烟煤；烟气排放处理方式为：1-3号机组采用锅炉出口+SCR+干式静电除尘器+烟气换热器+FGD+湿式静电除尘器+烟气换热器的方式，4-5号机组采用锅炉出口+SCR+烟气换热器+2电场固定电极和1电场转动电极的干式电除尘器+FGD+湿式静电除尘器+烟气换热器的方式，其中烟气换热器主要用高温烟气加热脱硫后的低温烟气提高排烟温度，使烟囱出口处烟气温度达到90℃左右，因烟气内含尘量极低且排烟温度高无水蒸汽凝结，烟
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囱排放的烟气基本透明。
碧南发电厂4-5号机组烟气排放处理流程：
碧南电厂5台机组均在湿式脱硫系统后设置湿式静电除尘器，其中1-3号机为三菱重工产品，分前后二电场，壳体为鳞片衬里，喷嘴、极板和极线均为SUS316L不锈钢，总的长度12.44米。4、5号机为日立公司产品，只有一个电场，壳体、喷嘴、极板和极线均采用SUS317耐蚀不锈钢，长度在9米左右。投产后运行情况良好，排放烟气中粉尘浓度长期保持在2-5 mg/Nm3水平，在煤质较好情况最低达到1 mg/Nm3，运行十五年来，经介绍壳体和内件未发生严重的腐蚀问题。运行过程中循环水流量在80～100t/h左右，循环泵为45KW，每台机组补水量为35t/h，每台机组每天消耗20%的NaOH溶液100～500Kg（根据煤中含硫量不同）。
碧南电厂污染物排放情况 项 目 SOX 机组 保证值 实测值 800ppm（锅炉出口） 871ppm（锅炉出口） 28 ppm（FGD出口） 25 ppm（FGD出口） 30ppm（SCR出口） 15ppm（SCR出口） 电除尘出口150 mg/Nm3 FDG出口17.5 mg/Nm3 烟尘 湿式电除尘出口5 mg/Nm 4-5号机 <5mg/Nm3 20g/Nm3（锅炉出口） 电除尘出口30mg/Nm3 FDG出口7.1 mg/Nm3 湿式电除尘出口5mg/Nm3 6.5 鞍钢第二发电厂湿式静电除尘器应用情况
2006年建成的鞍钢第二发电厂是燃气—蒸汽联合循环发电厂，总装机容量
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31-3号机 <30ppm 4-5号机 <15ppm NOX 1-3号机 <28 ppm 150 ppm（锅炉出口） 4-5号机 <25ppm 150 ppm（锅炉出口） 1-3号机 <5mg/Nm3 20g/Nm3（锅炉出口） 浙能技术中心 台州第二电厂2×1000MW机组采用湿式静电除尘器可行性分析
300MW（燃机183.3MW，汽机117MW）。燃料为低热值高炉煤气（约47Nm3/h）和焦炉煤气（约3万Nm3/h）的混合气体，煤气从高炉、焦炉出来后已经过除尘、脱硫处理。湿式静电除尘器安装在煤气压缩机前，对煤气再进行除尘净化，除尘净化后的煤气经压缩后进入燃气轮机燃烧。湿式电除尘器、煤气压缩机、M701S(F)高炉煤气燃气轮机均由日本三菱重工提供。
湿式静电除尘器为水平板式、单电场，处理煤气量560,000Nm3/h，设计除尘效率为80%，。本体包括整流变为日本三菱重工提供，辅助系统（泵、管道）为三菱重工设计、国内采购。湿式电除尘器前后未装粉尘浓度检测装置，日本三菱重工曾经人工取样检测过湿式电除尘器前后的装粉尘浓度，但具体数据不详。
湿式电除尘器外壳材料为20G，内部构件为SUS304。气体通道数：46个，通道宽度（同极距）：300mm，有效电极高度：7.6m，有效电场长度：3.299 m，喷水管：3根，喷嘴数合计：60个。循环水流量：42m3/h，压力0.25Mpa。
运行后主要问题：个别放电极尖头处存在积垢现象，但不影响除尘效率。喷嘴在2009年进行了更换。电除尘器的故障主要是电场内进入异物、喷淋水雾化不良、放电极结垢等。湿式电除尘器后本体维护工作量很少，但废水坑中的灰泥每年机组检修时需进行清理，给水泵、废水泵需定期保养维护
7. 台州第二发电厂烟气污染物排放控制几种可能方案比较
7.1 台州第二发电厂锅炉概况
台州第二发电厂锅炉为东方锅炉厂有限责任公司生产的超超临界参数变压运行、带中间混合集箱垂直管圈水冷壁直流炉、单炉膛、一次中间再热、采用前后墙燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、半露天布置燃煤锅炉。锅炉的最大连续蒸发量3100t/h,过热蒸汽压力 28.35 MPa,主（再）热蒸汽温度605/ 603 ℃，锅炉保证效率94.35％
燃煤和飞灰的特性
项 目 收到基碳 工业 分析 收到基氢 收到基氧 符 号 单 位 Car Har Oar % % % 设计煤种 校核煤种 （晋北烟煤） （神府混烟煤） 57.3 3.5 7.57 53.11 3.32 8.77 第 20 页
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项 目 收到基氮 收到基硫(全硫) 游离二氧化硅 收到基灰份 收到基水份(全水元素分份) 析 空干基水份 干燥无灰基挥发份 符 号 单 位 Nar St，ar SiO2(F) Aar % % % % 设计煤种 校核煤种 （晋北烟煤） （神府混烟煤） 0.78 0.85 0.54 20 10 2.2 36 22000 50 48.96 33.58 4.25 4.2 1.2 0.7 0.76 1.32 3.5 1.53 >1400 >1400 >1400 1.72 0.85 0.95 2.76 18 15 3.74 39 20900 65 49.19 22.1 8.34 6.82 0.61 1.23 0.58 1.34 5.47 4.32 1250 1250 1350 2.31 Mt，ar Mad Vdaf % % % 收到基低位发热量 Qnet.ar kJ/kg 哈氏可磨指数 二氧化硅 三氧化二铝 三氧化二铁 氧化钙 灰成份 氧化镁 分析 氧化钾 氧化钠 氧化钛 三氧化硫 其他 变形温度(弱还原性) 软化温度(弱还原性) 流动温度(弱还原性) 磨损冲刷指数 测量电压（V） 测试温度（℃） 24 Ω·cm HGI SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Ti2O SO3 DT ST FT Ke % % % % % % % % % % ℃ ℃ ℃ 飞灰比电阻 1.25×1010 1.20×1010 第 21 页
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尘效率的影响最为显著，其次是水量，粉尘浓度的影响最小。静电和水雾相结合可显著地提高了除尘效率【7】。 3.3 湿式静电除尘中水的作用
湿式静电除尘器中的水主要以雾化的水滴存在，根据国内研究水雾对湿式电除尘的除尘效率的提高有一系列的影响，主要机理：
? 水雾可以保持放电极清洁，使电晕一直旺盛；雾粒击打在集尘极上形成薄而
均匀的水膜，它可以阻止低比电阻粉尘的“二次飞扬”对高比电阻粉尘起到调质作用而防止了“反电晕”现象的发生；对粘滞性强的粉尘又可防止粘挂电极；它还适合于收集那些易燃、易爆的粉尘。
? 水雾直接喷向放电极和电晕区，放电极还兼起雾化器的作用，采用同一电源
可实现电晕放电、水的雾化、水雾和粉尘粒子荷电，实现了静电和水雾的有机结合。
? 水雾直接喷向放电极，荷电量高，这种高荷质比水雾在电场中的碰撞拦截、
吸附凝并作用可大大提高除尘效率。
? 水雾击打到集尘极上形成水流流下，使集尘极始终保持清洁，省去了振打装
置，同时避免了干式除尘由于振打清灰带来的一系列问题。
? 将水雾喷向放电极和电晕区使水雾进一步雾化的方法，静电并不和喷雾装置
直接接触，所以几乎不存在绝缘问题。这种方法完全有别于“电晕放电使水雾化”的除尘技术，后者由于水与电直接接触，绝缘几乎不可能，实际上很难实现工业应用。
? 芒刺电极能产生很强的静电场，、同时具有很好的电晕放电能力，静电和水
雾协同作用，具有很高的除尘效率。 3.4 湿式静电除尘器与干式静电除尘器比较 干式静电除尘器与湿式静电除尘器比较表 项目 单位 【8】
干式静电除尘 湿式静电除尘 电晕放电库仑力 电晕放电库仑力 粉尘收集机理 粉尘收集机理 电极上粉尘清除方 法 机械振打 冲洗 第 7 页
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项目 粉尘处理 单位 干式静电除尘 湿式静电除尘 干输灰或水冲水冲灰 灰 应用条件烟气低于饱和温度 ℃ 烟气高于饱和温度 ℃ 粉尘比电阻 不适用 适用 适用 不适用 不受限制 实际低于1.0 Ω·cm 104～1012
出口粉尘浓度的极mg/Nm3 5～20 限 SO2浓度的极限 mg/L m2 无限制 大 有 好 不需要 一般 作用有限 不适用 不适用 100～200 小（占干式的1/2～1/3） 无 较好 需要 较长 适用 适用 适用 其它方面集尘面积 转动部件 密封性能 水处理设备 寿命 除去污染物PM2.5粉尘 SO3微液滴 汞及氧化物 4. 湿式电除尘器的分类和结构特点
近100年湿式静电除尘器为冶金工业和其他行业作为一种控制烟气中硫酸、颗粒有效手段广泛应用。目前全世界范围内投入运行的湿式静电除尘器超过1000 个装置。 4.1 基本型式：
湿式静电除尘器在结构上有两种基本型式：管式和板式。管式静电除尘器的集尘极为多根并列的园形或多边形金属管，放电极均布于极板之间，管状湿式静电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。板式静电除尘器的集尘极呈平板状，可获得良好的水膜形成的特性，极板间均布电晕线，板式湿式静电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。
第 8 页
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在相同的集尘面积时，管式静电除尘器内的烟气流速可以是设计为板式除尘器的两倍，因此在达到相同除尘效率时，管式除尘器的占地面积要远小于板式除尘器。
4.2 湿式静电除尘器的布置方式
垂直独立布置
在化工和冶金行业应用的大型湿式静电除尘器一般为垂直烟气流独立布置，一般为模块化设计的管式设计，这种设计便于安装和解列维修，但其需要额外的布置空间。
水平独立布置：在美国的AES Deepwater电厂和日本的火力发电厂中湿式静
【9】
电除尘器采用水平烟气流独立布置。如图所示
第 9 页
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水平布置在吸收塔后烟道
垂直组合布置：2000年以后，较早采用湿式石灰石石膏法脱硫系统的加拿
【9】
大New Brunswick电力公司的Dalhousie和Coleson Cove电厂（315MW机组），
采用的湿式静电除尘器对吸收塔除雾器进行改造，即将湿式除尘器布置在吸收塔的上方替代原有的机械除雾器，这种方式可以使成本和运行费用也是最低的，占地面积也很小。
布置在吸收塔上方的湿式静电除雾器
4.3 水冲刷方法
常用的冲刷方法有【7】：自冲刷：就是利用捕集的液滴来湿润集尘极(此方法适用于捕集颗粒为液体颗粒)；喷雾冲刷：雾化喷嘴采用水或空气或水和空气连续地冲刷集尘极，使雾化液滴和颗粒在集尘极表面形成一层冲刷膜；液膜冲刷：采用连续的液膜冲洗集尘极。由于液膜能充当集尘板，管状式、极式的集尘板只不过是它的支承物。因此，冲刷液是否具有导电性能极为重要。其次，液膜的物
第 10 页
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理特性和分布情况也很重要。 4.4 结构材料
影响湿式静电除尘器运行可靠性的重要因素是结构材料的选择，这是因为湿式静电除尘器通常在低于冲刷液的绝热饱和温度下运行，易引起腐蚀。因此，需合理地选择各部位的结构材料。
从结构材料上讲，壳体是湿式静电除尘器中最安全的，通常采用普通钢，为防止腐蚀，其内表面需涂有薄层防腐材料，安装时还需严格壳体内表面的易腐蚀性，如焊接点、构件连接处及盖板等。
集尘板表面需具有较强的抗腐蚀能力。同时应将易产生腐蚀的联接点减至最小，因为集尘极一旦发生故障。不仅会扰乱电场，而且会产生火花，引起除尘性能的下降。
放电极的抗腐蚀性能应高于其它部件，因为其表面易造成粉尘液结，局部腐蚀较快，因此，需有特殊的保护措施。
各种不锈钢和钛在模拟湿式电除尘中腐蚀环境下失重情况对比【6】
5. 湿式静电除尘器对各种污染物去除能力
据国外相关文献表明，湿式静电除尘器对酸雾、有毒重金属以及 PM10，尤
第 11 页
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其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果。可以使用湿式静电除尘器来控制电厂的SO3酸雾，具有联合脱除的前景。根据国外湿式静电除尘器的研究和应用表明，在湿法脱硫系统后布置湿式电除尘器可以有效地去除烟气中的PM2.5粉尘、SO3
【8】和汞及氧化物等污染物。
美国在2000年在Bruce Mansfield电厂的2#机组（835MW燃用3%高硫煤）安装了一个试验性的湿式静电除尘装置（管式安装在FGD上部），以测试湿式电除尘对多种污染物的去除率。在2003年的试验表明，湿式静电除尘器在较高的
【9】烟气流速下对污染物的去除率都达到较高水平。
烟气流量烟气流速SO3酸雾 粉尘 （acfm） 8000 15000
（m/s） 3 4.5 88% 65% 93% 70% 单质汞 氧化汞 化合汞 36% 26% 76% 50% 67% 67%
5.1 湿式静电除尘器对PM2.5和SO3的去除机理
在电除尘器中对粉尘颗粒有两种类型的荷电过程，对于直径大于1μm的颗粒来说场荷电是主要作用，颗粒碰撞沿电力线运动的负离子而带电，这时电压的强弱是影响这个过程的最主要因素。对直径大于0.5μm的颗粒来说扩散荷电是主要作用，亚微米粒子在随机运动时与负离子碰撞而带电，注入的电流密度是影响扩散放电最重要的因素。湿式静电除尘中，因放电极被水浸润后，电子较易溢出，同时水雾被放电极尖端的强大电火花进一步击碎细化，使电场中存在加上大量带电雾滴，大大增加亚微米粒子碰撞带电的机率，而带电粒子在电场中运动的
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速度是布朗运行的数十倍，这样就大幅度提高了亚微米粒子向集电极运行的速度，可以在较高的烟气流速下，捕获更多的微粒。
国外的研究表明，在高于露点温度以上时，烟气中的SO3在205℃（400F）以下时，主要以H2SO4的微液滴形式存在【9】。其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米颗粒范畴。这也是干式静电除尘器和FGD对SO3的去除率较低的主要原因。湿式静电除尘器对亚微米颗粒的高捕获率，可对SO3的微液滴起相同作用。
因此湿式静电除尘能够高效地去除亚微米粒子，雾滴，小至0.01μm的微尘，
【8】
除尘效率根据运行的电场数不同一般都可达到99.9 %以上。
5.2 湿式静电除尘对石膏粉尘和液滴作用
国外因湿式脱硫的吸收塔出口的除雾器设计的要求较高，除雾器出口所携带的液滴浓度只有20mg/Nm3，基本上没有石膏液滴带出，所以没有相关研究资料。国内已投用吸收塔的除雾器出口雾滴浓度设计为75mg/Nm3，而运行时往往还高于设计值，造成吸收塔出口有大量的石膏液滴带出，针对湿式静电除尘器对石膏以及石膏液滴的去除机理，可以作如下分析：
对于电除尘对石膏粉尘的去除机理，我们查阅了相关资料【12】，总结如下： 根据电除尘的除尘效率计算公式（多依奇公式）
其中S为比集尘面积，ω是粉尘在电场中的理论驱进速度，理论驱进速度是直接反映粉尘在电晕场中运动的难易程度的指标，查阅相关资料得石膏粉尘的理论驱进速度为0.16~0.2m/s，煤粉炉灰的理论驱进速度为0.1~0.14 m/s，当比集尘面积为10m2/(m3/s)条件下，可计算出电场对石膏粉尘的除尘效率为98%，煤灰为96.4%。可看出在相同条件中，石膏粉尘比煤灰更容易被捕获。因为湿式静电
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除尘工作原理与普通的电除尘相同，同时国外的相关资料也明确说明，这公式对湿式电除尘同样适用。因此湿式电除尘去除石膏粉尘效率要高于去除煤灰的效率。
在脱硫系统出口石膏是以CaSO4·2H2O的液滴形式存在，经过除雾器后，其粒径基本上在20μm以下。液滴的脱除一般采用湿式除尘技术，而湿式静电除尘器的水喷淋作用可以近似看作为一个重力喷雾湿式除尘。查阅相关资料，湿式除尘的效率计算公式【13】：
其中Et湿式除尘总能量消耗，△Pg是指烟气通过湿式除尘的压力损失，△PL
是指湿式除尘喷水压力，Qb是指湿式除尘的喷水流量，Qg是湿式除尘中烟气流量，其中α和β是与烟气中粉尘类型相关的常数。根据三菱提供的湿式静电除尘方案中各项数据计算可得Et=0.8，对应于石膏液滴的α和β目前还没有查到，但是当Et=0.8时对于各种酸雾（近似为微液滴），湿式除尘的效率均可达到70%以上。
虽然没有实际的测试数据说明，但是根据电除尘和湿式除尘的机理，已能说明湿式静电除尘器可有效地除去烟气中石膏粉尘和石膏液滴。
目前国外研究和运行经验表明，1电场湿式静电除尘器的除尘效率在70%左右，2电场的除尘效率在90%以上，这样湿式静电除尘器除去石膏的效率应高于除去粉尘的效率。也就是说如果吸收塔出口石膏液滴浓度在100 mg/m3时，进入1电场湿式静电除尘器后，最多不可能超过30 mg/m3（石膏粉尘浓度6 mg/m3），如果是2电场的湿式除尘器则会更低。可以达到国外吸收塔出口的水平，不会在烟囱出口出现石膏雨现象。
6. 湿式电除尘器的应用情况
6.1 湿式静电除尘器在北美应用情况
根据相关国外资料的介绍【12】，目前湿式静电除尘器在北美的火电机组中情况如下： 电厂 机组容量主要燃料 (MW) Deepwater 155 Pet Coke 12外置于FGD 第 14 页
WESP的模块和布置 WESP型式 3电场垂直浙能技术中心 台州第二电厂2×1000MW机组采用湿式静电除尘器可行性分析
电厂 机组容量主要燃料 (MW) 煤 WESP的模块和布置 WESP型式 板式 12模块内置于FGD 2电场垂直管式 Sherco 1&2 750 煤 Dalhousie 1&2 315total Orimulsion 1模块内置于FGD 1电场垂直管式 Dakota Gasification Coleson Cove 420 煤制气的废1模块外置于FGD 液 3电场水平板式 3×350 6#油 2模块内置于FGD 3电场垂直管式
布置在FGD内湿式静电除雾器示意图
目前在美国正在有6台新建的燃用高硫煤的600~750MW，采用在湿法脱硫系统后加装湿式静电除尘器，作为控制SO3酸雾的措施，以替代原有在电除尘器前烟道内喷氨除SO3酸雾的方案【15】。
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6.2 日本三菱湿式静电除尘器技术
三菱湿式静电除尘器从1975年开始应用，最早是用于处理化工厂的重油锅炉产生的烟气。目前用于处理锅炉后烟气共有25台套投入运行，其中燃煤锅炉为碧南700MW机组锅炉。业绩表如下：
三菱湿式静电除尘器的主要技术特点
? 采用水平板式湿式静电除尘器设计方式，独立布置在FGD出口烟道上。
除尘器内烟气流速2.4m/s。
? 采用雾化效果良好的喷嘴，在冲洗时放电极和集尘极同时通电，可保证
不产生有害放电现象。
? 放电极采用特殊形状和安装方法，不会因振动或腐蚀而损坏。 ? 对喷嘴排列形式和集尘极板型式进行优化，可保证对极板最佳的清洗效
果，同时喷出的雾化水，可以对烟气中粉尘和液滴起洗涤作用。
三菱湿式电除尘技术的主要问题
? 除尘原理与普通电除尘原理相同，喷淋水仅对集尘极板表面进行清洗作
用，提高了集尘效率，但是因除尘面积较小单一电场的除尘效率在70%左右，一般采用2电场时除尘效率在90%左右。
? 循环水需加入NaOH进行中和，如果烟气中SO3含量较高时，NaOH加
入量相应增大，运行成本增加，同时废水排入脱硫系统后也将加重脱硫
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将增加基础处理的难度和费用，这部分费用目前还没有进行详细估算。设置湿式静电除尘器后炉后的总布置图详见附件五。 8.2 冲洗水的水量
日本三菱方案中1电场湿式静电除尘器洗净水有两部分组成，一部分是从工业水补充来的冲洗水，一部分从集板上回流的循环水，总的洗净水量为170t/h。循环水因水中含沙量的增加，需要不断地向外排水，日本三菱要求的工业水补水量为80t/h，循环水的排水量也为80t/h，这样可以保持湿式静电除尘器系统内的水平衡。在日本国内湿式静电除尘器的排水到脱硫系统内，日本三菱方案中这80t/h直接排入脱硫吸收塔，循环水中的含沙量限定为1200 mg/L。而循环水中最大含沙量可达到2000mg/L,这样以实际的入口含尘量和出口含尘量计算，每小时最少有50t补水量，以保证循环水中含沙量不超标。
根据设计院台二初设中每台炉吸收塔正常补水量为112t/h，其中除雾器喷淋水量在70t/h左右，而湿式除尘器的排水中含沙量较高不宜作为除雾器喷淋用，只能采用工业水补水。湿式电除尘器的排水只能作脱硫系统制浆和吸收塔补水用。原来向脱硫补水112t/h中的50t/h先进入湿式电除尘器内作为冲洗水，排水作为脱硫系统正常补水用于制浆和吸收塔补水。这样全厂的工业水基本保持平衡，不需额外增加工业水量。 8.3 加入NaOH量的计算
因脱硫系统对SO3的去除率一般为50%，而布置在脱硫系统后的湿式静电除尘器，烟气中的SO3微液滴被集尘极捕获后，进入湿式电除尘器的循环水系统，而溶于水的SO3具有强酸性会对湿式电除尘内部与水相接触的部件产生强腐蚀性，日本三菱公司在湿式静电除尘器因此必须中和冲洗水的酸性，日本三菱方案中设计向循环水中加入NaOH，以中和水的酸性，保持循环水的PH值在5~11之间。根据日本三菱计算每台机组需加入的25%NaOH溶液350Kg/h，机组每年的利用小时数以6500小时计算，则每年每台机组需25%NaOH溶液2275t。
如果按湿式静电除尘器除去SO3率在90%计算，可除去SO3的量为15.66 mg/Nm3，因溶于水的的SO3呈强酸对电极和内件腐蚀性极强，需加入纯NaOH进行中和，则NaOH的加入量计算为49.3Kg/h，对应每台机组每年需25%NaOH溶液1285t。
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8.4 湿式静电除尘器的腐蚀和喷嘴的寿命问题
因湿式静电除尘器的运行温度低于SO3露点以下，同时还有大量的冲洗水，SO3必然会在除尘器内部凝结，这样就要求湿式除尘器的壳体和内部件必须能耐腐蚀，日本三菱设计电除器的壳体为普通碳钢加内壁涂鳞片树脂，极板、极线和支撑件均采用不锈钢材料。可满足湿式静电除尘器30年的使用寿命。这样也大大增加了湿式静电除尘器的设备投资。
湿式静电除尘器中喷嘴是一个关键的部件，但是喷嘴运行过程中循环水中含沙量较高，水压较高、流速快，对喷嘴有较强的磨损，长期运行后喷嘴磨损，对喷嘴的喷淋效果有一定影响，必须更换。根据日本三菱的经验，喷嘴的使用寿命为5-10年，基本上对应1000MW机组1~2个大修周期就必须更换全部喷嘴，这些增加了湿式电除尘器的运行维护成本
9. 几种方案技术经济性比较
这里初步上述几种对于台州第二发电厂的除尘方案的技术经济性进行比较。其中，普通电除尘器的设备费用可按照六横电厂五电场静电除尘器每台机组4500万元计算，六电场静电除尘器设备费用为5400万元。转动电极电除尘器按4电场静电除尘器3600万元，1个转动电极电场按2600万元计算（江苏句容1000MW采用日本日立技术），4+1转动电极电除尘器的设备费用为6200万元。采用4电场干式+1电场湿式静电除尘器的如果全部采用日本三菱设备，总的设备费用为8250万元。
因采用普通静电除尘和转动电除尘时，需对脱硫系统进行全面优化降低除雾器出口液滴浓度，初步估计设备费用达到每台机组500万元。湿式静电除尘器设置需增加炉后烟道100 m以上，估算为650t，设备费用400万元。增加的湿式除尘器设备基础，以及烟道基础和支架的费用初步估算为1000万元。
各方案的年用电费用是根据有关电除尘厂的相关数据进行估算。湿式电除尘器方案中的消耗品，NaOH加入量按照日本三菱方案达到227.5万元，根据烟气中SO3量计算后NaOH费用为128.5万元。年维护费用中六电场除尘器和转动电极电除尘器方案是由电除尘器厂提供数据计算。湿式电除尘器的年维护费是估计值。
各方案的设备和运行费用对比表（每台机组）
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方案 六电场静电4固定+1转动电4干式+1湿式静电除除尘器 极电除尘器 尘器 设备费用（万元） 5400 6200（转动部分8250（全部为进口） 为进口） 脱硫系统改造（万元） 增加烟道费用（万元） 500 无 500 无 400（650t） 1000 增加设备基础和烟道支200（电除尘无 架费用（万元） 年用电成本（万元） 基础） 480 425 无 40 450 227.5（计算值128.5） 80（喷嘴更换、泵维修等估算） 消耗品（NaOH）（万元） 无 年维护费用（万元） 6 10. 湿式静电除尘器的社会效益
设置湿式静电除尘器后可完全满足新排放标准要求，还可明显降低烟气中的粉尘、SO3的含量，相比其他能满足新标准的方案，安装湿式静电除尘器后每台机组每年可减排烟尘264t，SO3的量315t，同时还可减少20%以上的汞及其化合物的排放量。
设置湿式静电除尘后烟气中污染物含量情况
11. 初步结论
湿式静电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中，在1986
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年开始地应用于火力发电机组。在北美主要采用脱硫吸收塔内管式静电除雾器，用以除去烟气中的PM2.5、SO3等污染物。日本三菱公司开发的水平布置湿式静电除尘器已在日本以国外有25台套的应用业绩。从美国的资料以及日本电厂运行情况来看，湿式静电除尘器可以长期高效稳定地除去烟气中PM2.5、SO3等污染物微小颗粒。
台州第二电厂2×1000MW机组工程，需满足新的排放标准，湿式静电除尘器与干式电除尘相结合，布置在脱硫系统后。这时相比其他方案，能更有效地除去烟气中的粉尘微粒、SO3的微液滴，可以很好地消除脱硫系统所携带的石膏雨问题，满足国家新的污染物排放标准。
虽然湿式静电除尘器布置在脱硫系统后，需要占用专门的场地进行布置，增加了炉后设备和烟道的投资费用。总体设备投资费用明显要高于其它方案。在运行成本上，湿式静电除尘器在除尘电场上消耗电量外，辅助水循环系统也将消耗部分电量，同时水中加的NaOH提高运行成本。但是因湿式静电除尘器可高效地除去烟气中多种污染物，为满足今后日益严格的污染物减排要求，提供了一个相对成熟可靠的技术方案。也可取得良好的社会效益。
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附件一、日本湿式静电除尘技术考察报告
近年来随着火电装机容量不断增长，排放污染物的总量增加对大气环境造成了很大压力，为落实国家的科学发展观，新颁布的火电厂污染物排放标准(GB13223-2011)将于2012年1月1日正式实施。对于地处污染物重点控制的长三角地区，并以火力发电厂为主业的浙能集团，必产生巨大影响：新建机组必须根据新标准进行设计，提出降低污染物排放及消除石膏雨问题的新办法、新工艺；集团公司现有机组因原设计标准较低以及实际燃用煤质变差等原因，粉尘排放水平普遍达不到新标准的要求，而且机组脱硫改造后由于吸收塔后烟气中携带石膏液滴量较大，在未设置GGH的部分机组容易出现石膏雨现象，迫切需要采取有力措施，消除石膏雨的影响。
因此技术中心开展了科技项目：湿式静电除尘技术应用可行性研究。而日本对火电厂的大气污染物排放有较高的标准，且有成熟的环保技术，所使用的湿法静除尘技术已在日本国内大型燃煤电厂有20年的使用业绩，同时日本三菱和日立公司也是湿式静电除尘器的主要设计和制造厂家。作为该研究的一个环节，技术中心组织了本次赴日考察。考察组人员组成详见附件1，考察的内容主要包括：湿法静电除尘技术原理、三菱重工机电系统公司的湿法静电除尘器技术与应用、日立工业设备技术公司的湿法静电除尘器技术与应用等。
考察组于2011年11月27日至12月3日期间，考察组重点对日本三菱重工机电系统公司，日立工业设备技术公司，日立公司松本技术中心，日本中部电力碧南电厂（2×1000MW，3×700MW机组）等。考察期间，考察组与三菱重工和日本日立公司技术人员就湿式静电除尘技术工作原理、影响除尘效率的主要影响因素、关键部件材料选择、湿式除尘的用水量及水处理以及运行可靠性和存在问题等进行了交流。所考察的相关公司的主要情况详见附件2。在日立公司考察期间还对日立公司的转动电极电除尘技术进行了了解（日立公司的转动电极除尘器简介见附件3）。
通过国外实地技术考察和参观，考察组成员对湿式静电除尘技术在燃煤电厂应用的现状和发展状况有了直观的了解，对湿式静电除尘技术的除尘效果和在防止石膏雨形成中能起的作用有了更为深刻的认识。
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一、湿式静电除尘器原理简介
湿式静电除尘器的主要工作原理与干式除尘器基本相同，即烟气中的粉尘颗粒吸附负离子而带，通过电场力的作用，被吸附到集尘极上；与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是，湿式电除尘器将水喷至极板上使粉尘冲刷到灰斗中随水排出。原理图如下
湿式静电除尘器的主要结构与干式静电除尘器基本相同，包括：进口喇叭、出口喇叭、壳体、放电极及框架、集电极绝缘子、喷嘴和管道以及灰斗等。结构图如下：
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湿式静电除尘的冲洗水系统主要包括：循环水箱、循环水泵、废水箱、废水泵、碱液箱、加碱泵，滤网和原水供应管道等，典型流程如下图所示：湿式电除尘的冲洗水包括循环水和原水补水，从集电极流下的水在灰斗收集进入废水箱内沉淀下来，上层澄清水作为循环水回用，由循环泵打入湿式电除尘里进行喷淋，沉淀在底部的废水作为脱硫工艺水或排放到废水处理厂。循环水中还有加碱的一些设施，以中和冲洗水中溶解烟气中的SO3，避免与水接触的部件产生严重的酸腐蚀。
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湿式静电除尘器相比干式静电除尘器的主要技术特点
? 利用喷水对集尘极清洗可使放电极和集尘极始终保持清洁，有效消除反
电晕现象的发生，提高单位面积的集尘效率，在相同条件下达到更低的排放浓度；
? 因取消了振打，避免了粉尘在振打过程中的二次扬尘，特别适合于出口
要求低粉尘浓度的场所（目前除尘器出口最低的粉尘浓度可达到1mg/Nm3以下水平）；
? 在水中加入碱（NaOH）以中和烟气中SO3形成的酸，喷嘴、极板和极
线均采用不锈钢材料，可有效防止严重腐蚀的发生；
? 流经喷嘴的循环水流量不随机组负荷变化而变化，水量基本保持不变，
循环水的补水量与烟气中含尘量呈线性关系。
二、 三菱湿式静电除尘器技术
三菱湿式静电除尘器从1975年开始应用，最早是用于处理化工厂的重油锅炉产生的烟气。目前用于处理锅炉后烟气共有25台套投入运行，其中燃煤锅炉为碧南700MW机组锅炉。业绩表如下：
三菱湿式静电除尘器的主要技术特点
? 采用雾化效果良好的喷嘴，在冲洗时放电极和集尘极同时通电，可保证
不产生有害放电现象。
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? 放电极采用特殊形状和安装方法，不会因振动或腐蚀而损坏。 ? 对喷嘴排列形式和集尘极板型式进行优化，可保证对极板最佳的清洗效
果。
三菱湿式电除尘技术的主要问题
? 除尘原理与普通电除尘原理相同，喷淋水仅对集尘极板表面进行清洗作
用，不直接对烟气中粉尘产生影响，虽然提高了集尘效率，但是因除尘面积较小单一电场的除尘效率在70%左右。
? 循环水需加入NaOH进行中和，如果烟气中SO3含量较高时，NaOH加
入量相应增大，运行成本增加，同时废水排入脱硫系统后也将加重脱硫废水处理负担。
? 湿式电除尘器壳体内表面鳞片衬里耐温只能达到120~140℃水平。 ? 喷嘴、滤网为易损件，更换周期较短。三菱提供数据为喷嘴的寿命在5~10
年。还增加了循环水泵、废水泵和加碱泵等转动机械，运行和维护费用较干式除尘器高。
三菱湿式电除尘器的系统图：
三、 日立的湿式静电除尘技术
日立的湿式静电除尘器于2001年开始应用于中部电力的碧南电厂4、5号
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1000MW机组上，日立的湿式电除尘技术与三菱重工基本一致，只是在喷嘴型式和布置方式、放电极的形式、集尘极板的形式上有所不同外，其最大的差异就是极间距较小只有300mm，在对放电极进行水冲洗时必须要断电。 日立湿式静电除尘器的主要特点：
? 放电极采用带芒刺片的钢管制成，集尘板采用大平板设计，极间距
300mm。
? 集尘极与放电极的喷淋水由不同管道提供，在电除尘运行过程中集尘极
一直保持喷淋状态，而放电极一般一天只喷淋一次，放电极喷淋时电除尘需停止运行几分钟。
? 集尘极喷淋的喷嘴在设计上指向性较强，可避免将水喷到放电极上。 ? 湿式电除尘中的烟气流速较高，达到3.6m/s左右，除尘效率较低只有60～
70%。
? 日立湿式电除尘器的壳体、喷嘴、放电极和集尘极等与烟气和水接触的
部件均采用SUS317耐蚀不锈钢制作，基本上不会腐蚀现象发生。
四、名古屋cosmel炼油厂自备电厂湿式静电除尘器应用情况
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名古屋cosmel炼油厂为三菱化学控股集团下属炼油厂，其自备电厂为一台燃用重油的200MW机组，于2009年投产，其锅炉排放的烟气处理装置主要包括：SCR+烟气喷氨除SO3装置+2电场干式静电除尘器+FGD+湿式静电除尘器。因燃用的重油含硫量很高，在SCR后烟道内加装了喷氨装置以除去部分SO3，同时其FGD装置的吸收塔以及浆液循环泵等设计相应加大，与国内600MW机组脱硫系统相当，以除去烟气中高含量的SO2。安装在FGD后的除尘器是日本三菱公司产品，为2电场湿式静电除尘器，占地长度为9.32米，投用后运行情况良好，未出现故障，其出口排烟温度为50℃左右，粉尘排放浓度长期在1 mg/Nm3左右，运行过程中，循环水补水量10t/h左右，同时加入的NaOH量很少。因烟囱出口温度较低，烟囱出口有少量的水汽凝结现象，从厂区周围环境来看也没有出现石膏雨现象。
五、碧南电厂湿式静电除尘器应用情况
碧南电厂1-3号机组为超临界700MW机组，4-5号机组为超临界1000MW机组，设计煤种为灰份10%左右的高发热量无烟煤；烟气排放处理方式为：1-3号机组采用锅炉出口+SCR+烟气换热器+普通干式静电除尘器+FGD+湿式静电除尘器+烟气换热器的方式，4-5号机组采用锅炉出口+SCR+烟气换热器+转动电极电除尘器+FGD+湿式静电除尘器+烟气换热器的方式，其中烟气换热器主要用高温烟气加热脱硫后的低温烟气提高排烟温度，使烟囱出口处烟气温度达到90℃左右，因烟气内含尘量极低且排烟温度高无水蒸汽凝结，烟囱排放的烟气基本透明。
碧南发电厂烟气排放处理流程：
碧南电厂5台机组均在湿式脱硫系统后设置湿式静电除尘器，其中1-3号机为三菱重工产品，分前后二电场，壳体为鳞片衬里，喷嘴、极板和极线均为SUS316L不锈钢，总的长度12.44米。4-5号机为日立公司产品，只有一个电场，壳体、喷嘴、极板和极线均采用SUS317耐蚀不锈钢，长度在9米左右。投产后运行情况良好，排放烟气中粉尘浓度长期保持在2-5 mg/Nm3水平，在煤质较好情况最低达到1 mg/Nm3，运行十五年来，经介绍壳体和内件未发生严重的腐蚀问
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题。运行过程中循环水流量在80～100t/h左右，循环泵为45KW，每台机组补水量为35t/h，每台机组每天消耗20%的NaOH溶液100～500Kg（根据煤中含硫量不同）。
碧南电厂污染物排放情况 项 目 SOX 机组 保证值 实测值 800ppm（锅炉出口） 871ppm（锅炉出口） 28 ppm（FGD出口） 25 ppm（FGD出口） 30ppm（SCR出口） 15ppm（SCR出口） 电除尘出口150 mg/Nm3 FDG出口17.5 mg/Nm3 烟尘 湿式电除尘出口5 mg/Nm3 4-5号机 <5mg/Nm3 20g/Nm3（锅炉出口） 电除尘出口30mg/Nm3 FDG出口7.1 mg/Nm3 湿式电除尘出口5mg/Nm3 六、主要结论
湿式静电除尘器主要优点：
? 湿式静电除尘器在日本已有30年以上的应用历史。日本中部电力碧南电
厂五台机组，将湿式静电除尘器布置在湿式脱硫系统后，其排放浓度长期稳定在2-5 mg/Nm3，远低于日本国家标准和新国标的要求，表明湿式静电除尘器能高效地除去烟气中的烟尘和石膏雨微液滴。
? 湿式静电除尘器冲洗水对烟气有洗涤作用，可除去烟气中部分SO3微液
滴，虽然三菱和日立公司均无法提供具体除去率，但是冲洗水中必须加入碱液（NaOH）以中和水中酸性，也表明部分SO3液滴被捕获后进入水中。
? 湿式静电除尘器布置在湿法脱硫后，脱硫后的饱和烟气中携带部分水滴，
在通过高压电场时也可捕获并被水冲洗走，这样可降低烟气中总的携带水量，减小石膏雨形成的几率。
? 从日本电厂运行情况，湿式静电除尘器可以将进口烟尘浓度从
1-3号机 <30ppm 4-5号机 <15ppm NOX 1-3号机 <28 ppm 150 ppm（锅炉出口） 4-5号机 <25ppm 150 ppm（锅炉出口） 1-3号机 <5mg/Nm3 20g/Nm3（锅炉出口） 第 40 页
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17.5mg/Nm3降到5 mg/Nm3，这些烟尘主要是PM2.5范围内的微尘。表明湿式静电除尘器可有效地除去PM2.5微尘。 湿式静电除尘器主要缺点：
? 湿式静电除尘器需要大量的工业水作为冲洗水，虽然采用闭式循环，但
是随着水中含尘量的增加，必须不断补入原水，排出废水，废水量与烟气中含尘量呈线性关系。废水一般回用到脱硫系统，但是废水量过大必将增大脱硫系统水平衡的困难，同时增大电厂制水和废水处理设备的投资和运行费用。
? 湿式静电除尘器布置在脱硫系统后，占地面积不大，对于新建机组对总
平面布置的影响不明显，但是对于已投产的老机组可供改造有场地有限，在场地布置上将是一个主要问题。
? 湿式静电除尘器目前在大型燃煤机组上应用业绩较少，对于国内脱硫系
统后粉尘浓度较高的实际情况，其适应性还有待实际应用的检验。 ? 湿式静电除尘器虽然原理和结构并不复杂，但是因阳极板和芒刺线、喷
嘴等接触烟气的部件大量采用耐蚀不锈钢材料；而且其技术未大规模投入生产，所以单个产品的技术成本较高，设备投资费用要高于普通静电除尘器（具体费用制造厂未作明确的答复）。同时运行过程中除了除尘器本体消耗的电量外，辅助的循环水泵等还将消耗部分电量，冲洗水中添加的NaOH溶液也将提高运行成本，喷嘴更换和泵的维护也增加了额外费用，因此湿式静电除尘器的总运行成本也将高于干式除尘器。
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附件二电除尘、袋式、电袋电复合除尘技术经济比较 一、 袋式除尘器
袋式除尘器是电力工业近几年开始应用的高效除尘技术。截至2008 年底，我国燃煤电厂125MW 以上容量机组已投运袋式（电袋）除尘器的机组容量为14777MW，约占火电总装机的2.5％，其中，袋式除尘器的最大单机容量为山西漳州发电有限责任公司600MW 机组，该机组在通过168 小时试运行后，烟尘出口浓度可以达到12.8mg/m3。
研究结果表明：影响袋式除尘器除尘性能的主要因素有烟气温度及成分、粉尘特性、滤料的选择、过滤风速、清灰方式等，其中滤料的选择是影响除尘性能、寿命、造价及运行费最关键的因素。目前，燃煤电厂袋式除尘器的滤料以PPS、P84、PTFE 及玻璃纤维为主。
调查结果表明：目前袋式除尘器存在的问题主要体现在6 个方面，即国产滤料质量问题、对烟温和烟气成分敏感性、气流分布及风速、袋笼和其他。
研究分析认为，出现上述问题的主要原因有以下6 个方面：
（1）滤袋使用寿命低，换袋成本高。滤袋的设计寿命通常为30000h，但在实际应用中真正能达到30000h 的几乎没有，往往1-2 年滤袋就会损坏需要更换，且国外供应PPS 滤料的厂家屈指可数，滤袋成本居高不下，而国产滤料，无论生产技术还是产品质量均与国外存在一定的差距。
（2）供应商为降低成本，选择较高的过滤风速，采用的滤料以劣充优或以次充好，从而大大降低了滤袋的使用寿命。
（3）滤料对烟气温度及成分很敏感。当烟气温度高于160℃或烟气中SOX 和NOX 含量高时，常规的PPS 滤料易被腐蚀，应选用PTEF 为主的滤料，而其价格十分昂贵。
（4）袋式除尘器对烟气的湿度敏感，在锅炉省煤器爆管的情况下，会出现滤袋“糊袋”现象，造成阻力激增，除尘器无法正常运行。
（5）袋式除尘器对气流分布的均匀性要求较高，若局部流速过高，气流的过度冲刷会造成破袋，严重影响滤袋的使用寿命。
（6）袋笼和电磁脉冲阀是袋式除尘器的主要部件。当袋笼的支撑强度不能
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保证时，易造成滤袋破损；当电磁脉冲阀出现卡涩和磨损时，会影响布袋的清灰效果。
二、 电袋复合除尘器
电袋复合除尘器也是电力工业近几年开始应用的高效除尘技术。由于电袋复合除尘器是电除尘器与袋式除尘器两者的结合，因此，影响其性能的因素也综合它们的影响因素。
电袋复合式除尘器具有以下新特性：
（1）布袋除尘入口粉尘浓度大幅降低，由于前级电场能预收烟气中50～70％以上的粉尘，滤袋的入口粉尘浓度大幅降低，布袋若维持一定的清灰频率不变，则可降低烟道流通阻力，为减少引风机的负荷创造可能；若维持布袋过滤差压值不变，则可降低清灰频率，从而可减少滤袋的机械磨损、节省清灰能耗、减少清灰空气量，为延长滤袋使用寿命提供可能。
（2）减少烟气粉尘中粗颗粒对滤袋的冲刷几率，烟气粉尘中的粗大颗粒经过前级电场沉降和除尘后，烟气中大颗粒粉尘的含量大大减少，减少了粉尘粗颗粒对滤袋的冲刷几率。
（3）对细微颗粒除尘效果更好，前级电除尘器对细微颗粒有一定的凝并作用，后级袋式除尘器对细微颗粒有较好的捕集效果，因此，电袋复合除尘器对细微颗粒的捕集效果优于单独的电除尘器和单独的袋式除尘器。
（4）改变粉尘颗粒特性，烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序，同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好，易于剥落，进一步降低布袋运行阻力。
电袋复合除尘器技术优势明显，经济性突出。从我国燃煤电厂除尘现状来看，该技术具有开发的必要性。目前已有单机320MW 机组的工程应用示例，但要将该技术广泛应用于燃煤电厂，目前仍需解决以下问题：
（1）电袋复合除尘器由两部分组成，从其复合方式上来看，电区和袋区之间的结合形式、结合间烟气分配的均匀性问题。
（2）供电条件和电极配置结构、结构参数的优化问题。（3）选择合理的布袋除尘单元的参数。
（4）针对燃煤电厂锅炉烟气特性，建立电袋复合除尘器的控制与运行模式。
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（5）对于电区放电诱发的原子氧进入袋区后，是否会引起PPS 滤料的氧化而降低其使用寿命问题。
（6）检修困难的问题。
三、 三种除尘技术比较
对以新建一套600MW机组配套除尘设备为例，处理烟气量按3,600,000m3/h计。电除尘器为5个电场、比集尘面积约为110m2/（m3/s）；袋式除尘器的过滤速度为1m/min；电袋除尘器（包括一体式及分体式）中电除尘为2个电场，除尘效率90%，其袋式除尘器的过滤速度为1.2m/min。电除尘器及电袋复合除尘器均采用节能运行方式。
电袋复合除尘器 项 目 电除尘器 对设计煤种或与设计煤种相除尘效率 差较小的煤种可以保证排放达标 平均压力损失 200~300Pa 最终压力损失 200~300Pa <1200Pa <1500Pa <800Pa <1100Pa 高温烟气虽可外排，但滤袋受到影响 能在线分通道检修但不能在线分室检修 <1000Pa <1300Pa 高温烟气通过旁通烟道外排，滤袋不受影响 能在线分室检修 煤种变化，排煤种变化，排煤种变化，排放都可达标 放都可达标 放都可达标 袋式除尘器 一体式 分体式 对烟气温度影高温烟气通安全性 响及烟气成分过旁通烟道不像袋式除尘外排，滤袋不器那样敏感 受影响 能在线分室检修 检修 停炉检修
三种除尘方式的全寿命费用如下所示：
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25000225002000017500150001250010000750050002500设备费用及运行费用之和（万元）00.2545101215时间（年）202530电除尘器袋式除尘器一体式电袋分体式电袋
表3 技术经济性综合比较 序设备名称 号 技术特点及安全可靠性比较 经济性比较 占地面积比较 1 2 优点：除尘效率高、压力损失小、适用范围广、使用方便且无二次污染、对烟气温度及烟气成分等影响不像袋电除尘器 式除尘器那样敏感；设备安全可靠性好。 缺点：除尘效率受煤、飞灰成分的影响。 优点：不受煤、飞灰成分的影响，出口粉尘浓度低且稳定；采用分室结袋式除尘构的能在100%负荷下在线检修。 器 缺点：系统压力损失最大；对烟气温度、烟气成分较敏感；若使用不当滤袋容易破损并导致排放超标。 优点：不受煤、飞灰成分的影响，一体出口粉尘浓度低且稳定。破袋对排放式电的影响小于袋式除尘器。 袋 缺点：系统压力损失较大；对烟气温度、烟气成分较敏感。 优点：不受煤、飞灰成分的影响，出口粉尘浓度低且稳定；能在100%负荷下分室在线检修；在点炉、高温烟气等恶劣工况下可正常使用电除尘器但滤袋不受影响；设备对高温烟气、爆管等突发性事故的适应性好。破袋对排放的影响小于袋式除尘器。 缺点：压力损失大；对烟气温度、烟气成分较敏感。 设备费用较低； 年运行费用低； 经济性好。 占地面积大 设备费用低； 占地年运行费用面积高； 小 经济性差。 3 电袋复合除尘分器 体式电袋 设备费用高； 占地年运行费用较面积低； 较小 经济性较好。 设备费用高； 占地年运行费用较面积高； 较大 经济性较差。 第 45 页
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附件三：日本三菱公司针对台二电厂的湿式电除尘初步方案
1. 基本规格 项目 工 艺 流 程 燃料 发电输出 处理烟气量 处理烟气静压 处理烟气温度 入口烟尘浓度 E P 设 入口 SO3 浓度 计 出口烟尘浓度 条 件 出口 SO3 浓度 除尘效率 压力损失 设计耐压 EP 耐热温度 其 它 规格 备注 煤 1000MW 3,156,200 m3N/h(wet) 1.96 kPa 50℃ 57 mg/ m3N(dry) - 20 mg/ m3N(dry) - 64.9% 约 0.3 kPa 3 kPa 70℃ （三菱 假定） （水分 饱和） *1 *1：入口浓度为 50mg/ m3N (Wet)，以 50℃的饱和水分量 12.2%来计算，50mg/ m3N ×100/ （ 100-12.2） =57mg/ m3N 来进行设计。 第 46 页
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