干 式和湿 式电除尘技术比较

干 式和湿 式电除尘技术比较

孟德才

中国葛洲坝集团国际工程有限公司 北京市朝阳区 100025

  摘要：随着电除尘器( ESP)安装数量的增加,以及对未来持续增长的预测, ESP技术已经并将继续应用于多种场合，湿式和干式电除尘器技术在很多方面相似，但两种技术都出现了不少关于适应性的问息，各自存在优势和局限性。

关键词：干式电除尘，湿式电除尘， PM10，PM2.5，酸雾         一、简介

干式和湿式电除尘器技术，除用于公共电力、水泥和炼油工业外，也用于其它用途。虽然干式和湿式电除尘器都保有相似的高压和收尘系统，但仍然存在许多差异，主要归因于两种技术采用不同的内在设计来处理不同粒径的颗粒物。干式电除尘器通常用来捕集粗的、可过滤的颗粒物（PM₁₀)，而湿式电除尘器可以捕获亚微米级的颗粒物、冷凝物和水雾，通常简称为PM_2.5。粉尘或飞灰特性对干式电除尘器的选型起了很大作用，而湿式电除尘器的情况却不是这样，因为湿式电除尘器的选型并不依赖于颗粒物的比电阻。本文对这两种技术和应用这两种技术的经验进行比较。

二．工作原理

干式和湿式电除尘器在主要用途上是相似的,那就是收集烟气中非气态的微粒。两种技术都是通过建立电场来去除烟气中的微粒，不同之处在于干式电除尘器和湿式电除尘器从电极上去除微粒的过程。干式电除尘器的微粒在收尘极表面堆积,然后通过机械振打的方法去除。湿式电除尘器收尘极的清洗是使用间断喷雾或者连续喷灌系统来防止收尘极表面微粒的增积。如果使用喷雾,为了保护变压器整流器,受影响的电气母线必须断电,然而采用喷灌系统时因为电气系统没有受到干扰,变压器/整流器可以继续工作。

三、工艺对比

A．使用环境

从除尘器在工艺流程的安放位置来看,两种除尘器之间存在明显的区别。干式电除尘器作为典型的第一步控制装置用来处理高浓度的粉尘,而混式电除尘器是终端处理设备,放在烟囱之前。

干式电除尘器通常安装在高灰分和高温环境下，烟气在这个阶段常常处于绝热饱和温度和酸露点温度之上。根据飞灰的种类或者工艺的不同,干式电除尘器的入口粉尘浓度差别很大,对于燃煤锅炉来说物尘浓度一般是1-10gr/acf (2-23 g/m³),而燃油锅炉的则小得多,小于0.1gr/acf (0.2 g/m³) ,烟气温度、粉尘浓度和烟尘成分会影响干式电除尘器的选型。

湿式电除尘器安装在含灰量比干式电除尘器少很多的饱和烟气条件下。通常情况下,湿式电除全器安展在脱硫塔后,烟气己饱和至水露点(一般华氏摄氏55℃) ,湿式ESP用来收集脱硫塔后婚气中仍然存在的PM_2.5, H₂SO₄和雾滴。

B．粉尘比电阻

湿式电除尘器与干式电除尘器的区别之一,是粉尘的比电阻如何影响电除尘器的运行,在湿式电除尘器中，颗粒物很少而且收尘极有连续的清洗，颗粒物一被捕集就立刻从收尘极上被冲洗，由于没有粉尘的堆积，潜在的反电晕问题将不会产生。粉尘的比电阻是随着温度的变化而变化着的，当温度降低比电阻也变小，这样使得粉尘的收集比干式电除尘器更容易,而且没有粉尘二次飞扬问题,因为粉尘一旦被捕集就马上去除。换句话说,粉尘的比电阻不是影响湿式电除尘器选型的重因素。正因为如此,湿式电除尘器的选型与干式电除尘器相比可以有更高的烟气流速和更低的比尘面积。

粉尘的比电阻对干式电除尘器的选型和运行有重大影响。比电阻大概可以分为3个级别:低比感(<109 ohm-cm),中比电阻(109-1011 ohm-cm),还有高比电阻(1011 ohm-cm),理想的干式电除尘器擅长捕集中比电阻的粉尘,其运行效果最佳。这样极板上就能形成粉尘层,并且振打时大部分掉落进灰斗里。高比电阻粉尘导致反电晕,极板上粉尘层的阳离子流极大地阻碍了粉尘的沉积过程。低比电阻粉尘虽然比高比电阻粉尘的危害小,但是却会导致粉尘层很快失去电荷,振打时很容易产生二次飞扬返回烟气中。

C．耗水

干式电除尘器收集到的粉煤灰是作为固体废料收集起来的,通常用于填埋处理,工业回用或出售。由于湿式电除尘器使用冲洗水来收集极板上的粉尘,因此需用水且污水需要处理。湿式电除尘器可以使用一次性用水或者含有排水的循环水系统。和脱硫塔配套的湿式电除尘器的污水可以使用泵加压回到脱硫塔作为除雾器的冲洗水,或者作为脱硫塔的首次用水，如果没有脱硫塔,为了处理污水就需要水处理设施或者其他改进方法。

D．汞的控制

在烟气中汞以蒸汽或者微粒的形态存在，气态汞进一步分解成单质汞(Hg⁰)和易溶于水的氧化汞(Hg²⁺)，颗粒汞(Hg^p)以固体的形式存在。干式电除尘器可以捕捉颗粒汞，但是单质汞和氧化汞不会被收下，但是如果干式电除尘器使用喷射活性炭的方法，可以捕获气态汞。系统喷射的活性炭会进入干式除尘器上游的烟道内，从而使活性炭吸附气态汞进入其孔隙内。脱除汞的效率能够达到90%以上

湿式电除尘器进行脱汞率的测试还很少见。但是已经做过的测试表明，湿式电除尘器可以像捕捉PM_2.5一样，高效地捕捉任何汞微粒以及一部分氧化汞。有趣的是，一小部分单质汞在混式电除尘器内氧化，很有可能是与湿式电除尘器内部产生的臭氧发生了反应。因此,湿式电除尘器可以增强汞的捕集。

E．安装材料

干式电除尘器已安装在几乎每一个需要烟气除尘的电厂和工业生产过程中，由于在高于酸露点的温度下运行，干式电除尘器可以用低碳钢制作的组件来安装，这使干式ESP的造价相对便宜。内部阳极板使用标准厚度的碳钢,现在的设计是使用牢固的刚性框架或刚性放电投。

在硫酸产业中，湿式电除尘器技术已经成为一项收集亚微米级硫酸气溶胶的标准工艺。为了减少烟囱尾气中的PM_2.5 、H₂O₄雾以及有毒金属，湿式电除尘器已经在许多不同的工业中投入使用。由于在饱和的强腐蚀的环境中运行，湿式电除尘器常常使用耐腐蚀的材料比如合金钢，FRP或者塑料。所选择的材料必须能够经得住烟气中的酸性气体，硫的氧化物以及急剧变化的温度。且然体积上比干式除尘器小，但是建造的材料使得湿式电除尘器比干式电除尘器更贵。

四．总结

湿式电除尘器和干式电除尘器都有很高的除尘效率。干式电除尘器已经被证明对于可滤过的PM10始终有99%以上的脱除率，对可滤过的PM2.5也有90%以上的脱除率。然而PM2.5还包含冷藏产物，其在干式电除尘器运行的高温下以蒸汽形式存在,不能被干式电除尘器脱除。湿式电除尘被证明对所有PM2.5 ，液滴，H2SO4有99%以上的脱除率，还可除去一部汞。正如之前章节所描述的那样。当下最先进的电厂已经认识到，在安装有湿法吸收塔的空气质量控制系统内同时安装干式和湿式电除尘器的优势。

参考文献

1. Nagata, C., Miyake, K., Nagasawa, H., and Noguchi, T., Experience of Systems to Reduce S03 from Flue Gas of Combusting High Sulfur Content Residual Materials in Oil Refinery, Twelfth International Conference on Electrostatic Precipitation, Nuernberg, Germany, May 2011.

2. Nagata, C., Miyake, K., Nagasawa, H., and Noguchi, T., Experience of Systems to Reduce SO3 from Flue Gas of Combusting High Sulfur Content Residual Materials in Oil Refinery, International Journal of Plasma Environmental Science and Technology, Vd. 5, No. 2, 2011.