湿式电除尘技术的应用前景

牛得草　肖建

摘 要：湿式电除尘技术广泛应用于冶金、电力、制酸、玻璃、光纤、化工等行业，它可用于处理PM2.5、酸雾、气溶胶、微细颗粒物、汞、重金属及二恶英等污染物。本文探讨了湿式电除尘器在我国的应用前景。随着国家环境保护政策标准的不断升级，湿式电除尘器将是实现烟气达标排放非常有效的净化装置。

关键词：湿式电除尘器（WESP）；PM2.5；颗粒物；超低排放

中图分类号：TQ05 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0061-02

2012年国家颁布新的《环境空气质量标准》（GB3095-2012），首次增设了颗粒物PM2.5浓度限值，这大大提升了烟尘颗粒的排放控制要求。从2011年至今，国家陆续出台各项环保政策与法规条例，在工业烟尘颗粒排放量以及排放浓度控制上逐步有了更加严格的要求。同时国家对于湿式静电除尘技术的引进、消化和使用也给出了明确的鼓励和支持政策，这对于进一步提高行业污染物排放控制水平具有积极的深远意义。湿式电除尘器（Wet Electrostatic Precipitator，简称WESP）可作为高效除尘的终端精处理设备，它具有控制复合污染物的强大功能，对微细的、黏性的或高比电阻粉尘及烟气中酸雾、气溶胶、汞、重金属、二恶英等的收集都非常理想。因此，应加强对湿式电除尘技术的研究、应用和推广。

1 湿式电除尘技术介绍

1.1 工作原理

湿式电除尘器与干式电除尘器除尘的基本原理相同，要经历荷电、收集和清灰三个阶段。金属放电线在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，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，而在极板捕获到足够多的水滴后则会在集尘极板上形成水膜，通过间断或者连续对阳极板进行喷水，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。湿式电除尘器示意图如图1。

1.2 技术特点

湿式电除尘器相比于其他除尘器，有以下主要技术特点：

（1）不受粉尘比电阻的影响，对于亚微米大小的颗粒和极微细的粉尘（PM2.5），包括酸雾、湿烟气中的气溶胶、重金属（汞等）都能有效收集；（2）能有效收集高比电阻、黏性大的粉尘，还能处理高湿、高温、易燃、易爆的烟气，适应范围极广，湿式静电除尘器对粉尘的收集比常规干式静电除尘器更能适用于多种行业；（3）利用喷水对集尘极清洗，有效避免了粉尘在振打过程中的二次扬尘，放电极和集尘极始终保持清洁，电极上无粉尘堆积现象，有效消除了反电晕现象，提高了集尘效率；（4）内部无运动部件，工作状态稳定，可靠性较高，运行维护工作量小；（5）电除尘器内的电场气流速度较高及灰斗倾斜角减小，设备本体结构小，占地面积小，还可与其它烟气治理设备相互结合多样化设计[1]。

2 湿式电除尘技术的发展与应用

2.1 国外湿式电除尘器应用

1907年美国人George Cottrell首先发明湿式电除尘器[2]，并成功用于捕集硫酸酸雾。目前，湿式电除尘器在国外已经有较为成熟的应用实例，特别在日本已有30年以上的应用历史。

在欧洲地区，大部分湿式电除尘器应用在化工、冶金等行业。1997年Werndorf电厂开始在烟气脱硫之后使用湿式电除尘器，这是欧洲地区在电厂使用的第一套。欧洲地区燃煤火电机组相对较少，因此大型火电机组湿式电除尘器应用业绩并不多。

在日本，三菱公司在1965年首次将湿式电除尘器用于燃气轮机的高炉煤气除尘上。自1975年，三菱公司生产的湿式电除尘器开始在化工厂进行重油锅炉产生的烟气的处理。1985年东京电力公司“Yokosukai号”265MW机组开始应用湿式电除尘器，运转性能良好，出口含尘浓度在10mg/m3以下[3]。在日本，典型的应用案例为碧南电厂1～5号机组湿式电除尘器的应用，粉尘排放浓度可以长期稳定在5mg/m3以下。

在美国，JOY公司于1975年在宾州电站开始中试湿式电除尘器。1986年AES Deepwater电厂155MW燃煤发电机组开始使用湿式电除尘设施。2002年N&B;电力公司开始在1050MW最大机组湿法脱硫后使用湿式电除尘设备。

目前国外专业设计制造湿式电除尘器的生产厂商主要有：美国巴布科克&威尔科克斯公司、日本三菱重工和日立公司。

2.2 国内湿式电除尘器应用

在我国，湿式电除尘器最早在冶金、化工行业中使用，其主要作为生产设备，技术也比较成熟。在空气污染治理中，我国使用湿式电除尘器早期主要是受昂贵的进口价格因素困扰，随着国家对PM2.5以及雾霾的影响越发重视，在强制环保要求下，国内能否生产出成本低、效率高的环保设备成为了行业的迫切需求。湿式电除尘器的研发得到国家科技部的高度重视和大力支持，被列入国家“863”计划和国家国际科技合作專项。我国环保企业从2009年开始进行燃煤电厂湿式电除尘器的研究和开发，通过自主研发和技术引进，已掌握核心技术，应用已经比较成熟。

目前，湿式电除尘器设备在我国主要应用于如下领域。

2.2.1 钢铁冶金行业

钢铁冶金行业对于湿式电除尘器的使用主要分两大块。

一块是用于对转炉煤气、焦炉煤气以及高炉煤气的净化。2005年以前国内大部分钢厂基本上都采用湿法（OG法）净化回收转炉煤气，作为加压前的精除尘，对湿式电除尘器的使用是一个标配；不过随着新建转炉中配套转炉煤气干法（LT法）除尘的逐渐使用，湿式电除尘器的保有总量将会呈现减少趋势。在焦炉煤气的净化流程中，湿式电除尘器主要为中间环节净化设备，设置在鼓风机前作为电捕焦油器使用。另外，为满足钢铁厂少数用户对煤气含尘量的特别要求，有时候需要在用户前端设置深度除尘环节，湿式电除尘作为首选。比如在CCPP系统前端设置的湿式电除尘一般要将煤气的含尘量处理到1mg/m3以内。

另一块是对烧结、竖炉等系统经电收尘和脱硫系统处理后仍不达标的烟气治理。目前国内冶金企业采用的湿法脱硫正加装湿式电除尘器的案例还不多，但随着国家对大气颗粒物排放浓度要求的进一步严格，尤其是2018年生态环境部《钢铁企业超低排放改造工作方案》（征求意见稿）中提出了钢铁企业超低排放限值，各生产工序有组织排放颗粒物不超过10mg/m3，湿式电除尘器在钢铁冶金行业烟气治理上必将有更好的推广和应用。

2.2.2 电力行业

在电力行业，湿式电除尘器是对燃煤锅炉废气经电收尘、脱硫、脱硝系统处理后仍不达标的大气排放治理（如图2）。湿式电除尘器能高效收集电厂排放的对人体危害特别大的微细颗粒物PM2.5。随着电厂SCR脱硝及湿法脱硫的不断应用以及国家环保要求的提高，湿式电除尘技术不仅能解决环保设备更新改造的难题，更是一项能高效控制微细颗粒和酸雾等复合污染物排放浓度的技术[4]。《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）中规定，一般地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值30mg/m3，重点地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值20mg/m3，汞及其化合物污染物排放限值0.03mg/m3。湿式电除尘技术已成为我国燃煤电厂实现烟气超低排放的主流技术路线之一。

天津市近日发布了地方强制性标准《火电厂大气污染物排放标准》（DB12/810—2018），该标准于2018年7月1日正式实施。在污染物限值方面，这项标准更是提出了超低限值，新建项目颗粒物排放要求不超过5mg/m3。

在环保问题日益突出的今天，火电厂的大气污染已成为公众日益关注的焦点，新标准的实施在更大程度上督促企业需要花大力气改善我国目前大气环境污染的状况，湿式电除尘器在电力行业的应用前景良好。

2.2.3 硫酸工业

湿式电除尘器在硫酸生产中作为电除雾器使用，主要是用来清除炉气酸雾中的矿尘、砷、硒氧化物等杂质，它具有阻力小、效率高、运行可靠等优点，工艺气体进入干吸工序前酸雾含量控制在5mg/m3以内[5]。湿式电除尘（雾）器的应用受行业发展的影响，前些年硫酸产能过剩，新上项目不多，新建湿式电除尘（雾）器数量有所下滑，近年来国内经济形势向好，用于硫酸的湿式电除尘器市场趋稳并有所拓展。

2.2.4 玻璃行业

玻璃行业是四大“污染巨头”之一，玻璃窑炉生产排放的主要污染物为硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和粉尘，粉尘粒径小，同时具有碱（Na+盐、CaO等）含量高、粘附性强和腐蚀性高等特点。目前，玻璃行业应用湿式电除尘器为数不多，主要和之前行业排放标准不高有着直接的关系；但随着国家环保要求的日益严格，玻璃行业也必将进入超低排放的行列之中。湿式电除尘技术在玻璃行业的应用前景可观。

2.2.5 光纤行业

光纤预制棒是生产光纤光缆的重要基础材料。光纤预制棒生产过程中会产生大量的含HCl、Cl2和SiO2微细粉尘的废气，必须经过除尘、除氯处理后才能排放。目前，国内光纤预制棒生产厂商对于制棒废气的处理基本都采用湿法除尘工艺，湿式电除尘技术在处理含微细SiO2方面十分有效。根据国内某光纤制造企业反馈的环保实测数据，光纤预制棒生产废气最后经过湿式电除尘处理后，颗粒物排放浓度长期低于5mg/m3，提前将光纤生产行业带入超低排放领域。目前，中国正在加速信息化、5G网络建设的步伐，从2005年到2017年，国家对光纤的需求都以两位数的速度增长，光纤预制棒的产量将进入飞速增长阶段，湿式电除尘在光纤行业的应用前途一片光明。

除了上述行业，湿式电除尘技术在化工、水泥、有色冶金、材料制备、集中供暖、制药等领域也有成熟的应用。

3 结语

湿式电除尘器对SO3酸雾、气溶胶、PM2.5粉尘等细微颗粒物有很好的脱除效果，能消除湿法脱硫带来的“石膏雨”“蓝烟”等污染问题，减少汞等重金属的排放，能满足粉尘浓度低于5mg/m3的排放要求。湿式电除尘技术在我国发展已经比较成熟，它在冶金、电力、制酸、玻璃、光纤、化工、水泥等行业均有广泛应用。随着国家大气环境排放标准的进一步严格，湿式电除尘技术作为实现超低排放甚至超净排放的一把利剑，必将在以后的环保治理中发挥巨大作用。

参考文献

[1]廖大兵.湿式电除尘器的发展及其在火電厂的应用[D].华南理工大学硕士论文，2014.

[2]奥格尔斯比，尼科尔斯.电除尘器[M].北京：水利电力出版社，1983：7-8.

[3]Jdrusik M， wierczok A. The Influence of Fly Ash Physical and Chemical Properties on Electrostatic Precipitation Process[J].Journal of Electrostatics，2009，67（2）：105-109.

[4]赵琴霞.湿式电除尘技术及其在电厂的应用前景探讨[J].电力科技与环保，2012，28（4）：24-26.

[5]席利丽.导电玻璃钢电除雾器在硫酸净化工艺中的应用[J].湖南有色冶金，2006，22（4）：60-62.