湿式电除尘器本体结构研究与应用

湿法脱硫是我国燃煤电厂烟气脱硫的主流工艺，而湿式电除尘器是一种在湿法脱硫后增设的二级除尘设备。现今国内的主流湿式电除尘器根据极板材料可分为3种：金属极板湿式电除尘器、柔性极板湿式电除尘器和导电玻璃钢湿式电除尘器。据不完全统计，国内300MW级以上燃煤电厂投运湿式电除尘器台数已经超过40台，其中，金属极板湿式电除尘器数量占了大多数。金属极板湿式电除尘器作为国内外电厂主流的湿式电除尘器技术，在美国、日本也均有应用案例。

本文仅对金属极板湿式电除尘器本体结构进行总结分析，为便于叙述，以下简称金属极板湿式电除尘器为湿式电除尘器。

1、湿式电除尘器原理

在收尘原理上，湿式电除尘器与干式电除尘器没什么差别，都是向电场空间输送高压，通过空间气体电离，烟气中粉尘颗粒和雾滴颗粒荷电后在电场力的作用下，移动到收尘极，在收尘极上聚集。

2、湿式电除尘器本体结构类型与组成

湿式电除尘器结构(图1)与干式电除尘器基本相同，是一种典型的卧式单层结构金属极板湿式电除尘器。其阳极板采用了平行悬挂的金属极板，而阴极根据项目实际情况可采用顶挂式或者侧挂式，其余还包含下部支撑钢架、灰斗、壳体、进出口喇叭、气流均布装置、高压系统等。采用这种湿式电除尘器的项目有国华三河电厂、国华定州电厂等。

湿式电除尘器与干式电除尘器最大的不同在于烟气工质的差异，干式电除尘器烟气为干烟气，烟气温度较高，烟气中不含雾滴。而湿式电除尘器为饱和湿烟气，烟气温度较低，烟气中含有大量的雾滴，在清灰方式上由喷淋清灰代替了传统的振打清灰。

因此，湿式电除尘器增加了喷淋系统和给喷淋清灰系统供水的给排水系统。由于湿式电除尘器运行时内部为饱和湿烟气，为防止饱和湿烟气在支承绝缘子内壁上遇冷结露，导致支承绝缘子开裂甚至爆炸，湿式电除尘器同时也增加了绝缘子保温箱的热风吹扫系统，起到加热和气密的作用。

现今湿式电除尘器大型化应用面临的最大挑战是场地狭窄问题，因为国内电厂燃煤锅炉尾部场地布局一般都十分紧凑，且电厂在规划时并未考虑设置湿式电除尘器，因此场地布置更为困难。下面介绍的异形结构的湿式电除尘器可以解决这些问题。

(1)双层复式结构的湿式电除尘器(图2)

其本质上与卧式单层湿式电除尘器相同，可以将它看作两台卧式湿式除尘器叠加，减少占地面积，是一种适应狭小场地条件的湿式电除尘器。其上下层为独立系统，结构上在上下层中间有隔断系统将上下层分开。采用双层复式结构的湿式电除尘器的项目有华电淄博电厂、大唐黄岛电厂、宁夏电投西夏热电厂等。

(2)立式结构的湿式电除尘器(图3)

这也是适应电厂狭小场地条件的湿式电除尘器，进口喇叭在除尘器顶部，烟气从上部进入，侧下部排出。上杭瑞翔纸业、上海长兴岛第二发电厂等均采用了这种湿式电除尘器。

3、湿式电除尘器本体结构材料应用

由于湿式电除尘器在工艺上是放置在湿法脱硫后，其烟气工质为饱和湿烟气，烟气温度较低，烟气中含有大量的酸性雾滴，腐蚀性较强。因此，在本体与烟气接触结构材料的选用上需注意综合考虑

从结构上讲，壳体内部通常采用普通碳钢，为防止腐蚀，其内表面需涂防腐材料，一般为玻璃鳞片。

阳极板整体工作在腐蚀环境包裹中，其表面需具有较强的抗腐蚀性，同时应将易产生腐蚀的联接点减至最少，因为极板一旦发生故障，不仅会扰乱电场，而且会产生火花，引起除尘性能的下降。由于湿式电除尘器配备有连续喷淋系统，可形成水膜覆盖电极表面，而且循环水已经过加碱中和，从而大大减轻了腐蚀，在这样的环境中，采用316L不锈钢作为电极材料即可。

阴极线、阴极框架还有喷淋系统内部管道与阳极板工作环境相同，其抗腐蚀性能也应高于其它部件。同时，因为其表面易造成粉尘凝结，局部腐蚀较快，因此，阴极线也应至少选用与阳极板同种材料。

内部其他散件，由于形状不规则，防腐施工困难，防腐施工质量不可控，因此，也同样可选用SUS316L不锈钢或等同材料。

4、湿式电除尘器本体结构对除尘效率的影响

影响湿式除尘器除尘效率的因素很多，下面仅就湿式电除尘器本体结构对除尘效率的影响进行讨论。

4.1极配系统

阴阳极作为电除尘器的核心组成部分，对除尘效率有重要影响。

阳极板是湿式电除尘器的核心构件之一，它的结构形式是否有利于形成均匀水膜，是否能消除一般极板的“沟流”现象，是湿式电除尘器极板结构设计时必须考虑的。现今国内外环保设备供应商在诸如防风沟结构、板面结构等设计上各有千秋，经实际项目论证均能达到很好的效果。

在阴极线线型的选择上，由于其处于可能被水膜包覆影响放电的环境中，宜采用起晕电压低、易冲洗的极线型式，有效防止液滴停留在针尖上，保证针刺的放电能力和减少液滴腐蚀的线型。湿式电除尘器在原理上与常规干式电除尘器相同，其阴极线线型在常规干式电除尘器阴极线型上进行了沿用并改进，现今主流湿式电除尘器的阴极线型主要有针刺线、芒刺线等，各有优劣。针刺线放电性能强，但是耗材多、生产成本高，芒刺线放电性能没有针刺线强，但是生产成本低、耗材少，并且重量轻，减少本体荷载。因此，要综合考虑其放电特性及经济性。

4.2气流分布

在影响电除尘器净化效率的因素当中，气流在电场内是否均匀分布也对除尘效率影响很大。

电除尘气流分布的均匀程度主要取决于正确选择烟道断面与除尘器断面的比例及设置气流均布装置和阻流装置。气流均布装置有各种结构形式，其中冲孔板和拼孔板是应用最为广泛的有效形式之一，如图4所示。孔板设计应根据电厂的烟道布置，按照几何相似和动力相似原则进行气流分布模拟试验，通过计算机模拟试验和气流分布模型试验，得出其开孔率、孔径大小及多孔板的层数等，并以此来指导烟道布置及导流叶片等的设计，以确保在满足场地条件的前提上使得湿式除尘器内部气流稳定有良好的基础。

同时，湿式除尘器内部还应布置防止烟气短路紊流的阻流装置等，使除尘器内部流场均匀性进一步优化，并使烟气处理效率进一步得到提高。

4.3喷淋系统

针对湿法脱硫后烟气易腐蚀和易结垢的特性，喷淋系统的合理布置是减少SO3和石膏浆液在湿式电除尘器极板表面的停留时间，减轻SO3对极板的腐蚀及缓解石膏浆液在极板上结垢的关键。这需要根据不同结构的喷嘴在极板表面形成的水膜进行综合比较，并结合不同的排列布置方式，以得到最佳喷嘴结构和最优的排列组合。为保证良好的清灰效果，冲洗可采用两种方式：一是在阴阳极上部布置一层细雾滴小流量水膜喷嘴，喷入细微雾滴经荷电吸附在阳极板表面形成均匀连续水膜;二是在水膜喷嘴的上方布置喷水量较大的冲洗喷嘴，定期整个电场进行冲洗清灰，达到极板清灰的目的。

5、小结

作为在国内外主流大气复合污染物控制工艺中的末端精处理技术设备，金属极板湿式电除尘器因结构上与干式电除尘器相似，类型组成多样，材料选用特殊，系统构成完善，因此对PM2.5、酸雾、气溶胶、亚微米颗粒物、汞、重金属和二噁英的控制皆具有良好的效果。