湿电除尘器的应用

　　湿电除尘器方案

　　1. 湿式电除尘器的工作原理

　　湿式静电除尘器的主要工作原理：将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。水在集尘极上形成连续的水膜，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。原理图如下

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　　1.1 湿式电除尘器工作原理

　　静电除尘器的除尘过程可分为四个阶段：气体的电离;粉尘获得离子而荷电;荷电粉尘向电极移动;将电极上的粉尘清除。

　　只是湿式静电除尘脱除的对象由粉尘和雾滴，但是由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作原理也有所差异。从原理上来讲，首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属表面后，将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样，金属表面带水后，将原来的高势垒分解为两种低势垒，大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用，使电子易于发射。另外，水中的多种杂质离子在电场作用下，也易越过表面势垒而成为发射离子。这些都改变了电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在，水的电阻相对较小，水滴与粉尘结合后，使得高比电的粉尘比电阻下降，因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定;另外由于湿式静电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘。【7】

　　放电极结构和电晕场荷电示意图

　　1.2 影响湿式静电除尘器除尘效率的主要因素

　　静电电压值、水量、粉尘浓度三因素对湿式静电除尘效率的效应都为正，即除尘效率随着电压的升高、水量的增大、粉尘浓度的加大而上升。其中电压对除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】。

　　1.3 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：

　　l 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。

　　l 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。

　　l 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。

　　l 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。

　　l 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。

　　l 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。

　　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。

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　　2.1 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。

　　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。

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　　2.2 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电除尘器采用水平烟气流独立布置。【9】如图所示

　　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大New Brunswick电力公司的Dalhousie和Coleson Cove电厂(315MW机组)【9】，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

　　2.3 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，液膜的物理特性和分布情况也很重要。

　　2.4 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。