湿式静电除雾器

1、背景近年，世界各国对环境保护越来越重视，环境保护标准日趋严格。

、NOx及受到排放标准的限制，一些发达国家除对烟气中排放的SO2烟尘采取有效的治理措施外，微细烟尘、汞等以气溶胶形式存在的污染物的减排已被提到了议事日程。

到目前为止，我国燃煤锅炉绝大部分都设置了除尘和脱硫装置，其中湿法脱硫工艺占全部脱硫装置的90%左右。

其中对煤烟型的污染物排放限制主要为SO和烟尘。

2湿法脱硫工艺虽具有高脱硫率、高可用率等优点，但其存在的固有问题在实际运行中也日益显现出来，主要有：●GGH阻力大、电耗高、易堵塞，严重影响系统的正常运行；●无GGH时石膏固体颗粒、水雾飘落造成局部影响，白色烟羽造成景观污染；●净烟气中SO3对尾部烟道和烟囱的低温腐蚀；●脱硝或氨法脱硫等带来的NH3逃逸问题；●未来对微细烟尘（PM2.5）、汞的排放限制等。

由于上述问题得不到有效的解决，对生产企业、周边群众乃至环保部门造成了越来越严重的困扰。

湿式静电除雾器（WESP）技术可以有效的解决这些问题。

我公司经过多年技术跟踪、实验室及工业试验等研究过程，开发出了先进的荷电除雾器技术，并进行了多方案工业化设计。

成功地提出了大型湿法脱硫装置存在问题的解决方案，并能够达到多种污染物联合脱除的效果。

在工业生产中，如果气体中含有某种物质的蒸汽，当将其冷却到一定的温度时，蒸汽会冷凝结成液体或固体。

或者气体高速通过某种液体，气体被液体的蒸汽饱和并夹带液体飞沫。

用荷电除雾器来清除悬浮于气体中的微细液体和固体粒子。

如硫酸生产净化清除气体中的硫酸雾。

发生炉煤气和焦炉煤气除焦油雾，硫酸生产的放空尾气中除硫酸雾。

硫酸浓缩废气中除硫酸雾。

电厂废气除硫酸和亚硫酸雾，以及水蒸汽雾等。

WESP早于干式静电除尘器，在工业领域已有将近100年的应用历史。

近年欧美发达国家在配套湿法脱硫净烟气处理领域，已经取得了多个大型机组WESP多年成功应用的业绩。

此前，在国内WESP主要应用于制酸和冶金等行业中脱除SO和3焦油。

用于发电机组湿法脱硫净烟气处理的WESP实例较少且投资较高，大大的限制了其推广应用。

2、用途和目的我公司开发的WESP技术主要用途和目的为：●取消湿法脱硫中的GGH，降低脱硫系统阻力和脱硫运行的故障率，降低系统电负荷；●通过有效的去除脱硫净烟气中的SO3和水雾，延缓湿烟气对烟囱的腐蚀。

采取一定组合措施后可完全解决烟囱腐蚀难题；●解决湿法脱硫中烟囱周围石膏颗粒、水雾飘落和排烟浑浊的难题；●进一步提高SO2的脱除率；●SO3、NH3、微细烟尘(PM2.5)、汞等多种污染物联合脱除，适应未来更严格的排放标准。

3、工作原理与设备部件组成3.1工作原理荷电喷雾技术是应用高压静电在喷头与喷雾目标间建立一静电场，通过不同的充电方法被充上电荷，形成群体荷电雾滴，然后在静电场力和其他外力的联合作用下，雾滴作定向运动而吸附在目标的各个部位，达到沉积效率高、雾滴飘移散失少、改善生态环境等良好的性能。

待处理气体为含有微细尘粒，雾粒及被液体蒸汽饱和的湿气体。

为了满足生产工艺，环境保护，有价金属回收的要求。

必须将气体中的悬浮物清除，处理合格后的气体用于下工序生产或排放。

各种待处理的气体，由于受到紫外线照射，高温和放射性副射的作用。

使得每种中性气体中都含有1-2%的带电分子和电子。

另方面，当这种带有悬浮粒子的湿气体进入电滤器电场后，由于在电滤器的电晕极线上施加了足够高的直流电压，从电晕极发射出大量向沉淀极高速运动的电子。

在电场力的作用下，高速运动的电子高速撞击中性分子，从气体分子中打出一个或若干个外层电子，中性分子转变为正离子和自由电子，这些派生的电子在电场作用下继续高速运动，撞击新的中性分子而使其电离，如此迅速地派生出新的离子和电子，在电晕极线附近的气体发生雪崩式电离，在电极线周围2mm形成电离区。

同时，带负电的粒子和电子向沉淀极的运动过程中被过渡区的雾粒捕集，中性粒子荷电并长大，继续向沉淀极运动，最后在沉淀极沉积并发生电中和。

含有微细悬浮粒籽的气体，在荷电除雾器中，悬浮粒子受到气体流动的推动力，粒子本身的重力，电场的电力，粒子运动的摩擦力和电场力的共同作用。

带电粒子在电场里的运动是在以上几种主要作用力的合力作用下进行的，因此，它的运动速度称为漂移速度。

对任何具体荷电除雾器，当漂移速度过小时，倘若气体的电离，粒子荷电以及粒子通过两极间所需要的时间比气体通过整个管长所需时间要长。

悬浮粒子被逃脱。

电场产生“电晕闭塞”。

因此，漂移速度的大小决定电滤器的电场气速和除雾的效率。

漂移速度的理论值的计算公式如下：w =0.11E2ρ/μ厘米/秒(1)式中：w—漂移速度，厘米/秒E—电场强度，伏/厘米ρ－粒子半径厘米W—漂移速度厘米/秒μ－气体粘度克/厘米。

秒(泊)从上式看出，粒子的漂移速度与电场强度的平方，粒子的半径成正比，与气体的粘度成反比。

电场中任一位单置的电场强度计算式如下：Ex=U/[2。

3xlg(R/r)] 伏/厘米(2)式中:E—电场中任一位置的场强，伏/厘米U—电晕电极上被施加的电压，伏x—该处距电晕电极的距离，厘米lg—以10为底的对数，R—沉淀极的半径，厘米r—电晕电极的半径，厘米从上式看出:在施加于电极上的电压一定时，电场强度与粒子距电晕极的距离，沉淀极半径和电晕极半径之比的对数成反比。

也就是增大电晕极的半径有利电场强度提高。

另外，粒子在电场中向沉淀极漂移运动是由于电场力的作用产生的。

而粒子在电场中所受的力可用下式表示：F=neE 达因(3)式中：F—粒子在电场中受到的力，达因。

n—粒子所带元电荷数目e—电子的电荷量，4.77*10静电单位。

E—沉淀极处的电场强度，静电单位。

当沉淀极接地良好，沉淀极的场强趋向零时，F=ne。

也就是说粒子在电场中受的力与其荷电量相关。

也与沉淀极是否能迅速将电荷移走有关。

综合分析以上三式，对某一特定条件时，漂移速度随施加于电晕电极的电压升高而增大。

因为电压升高之后，气体在电离区的电离加快，粒子可以获得更多的电荷，所受电场的作用力增大。

另方面，如果改变电晕电极的形状，提高它发射电子的能力和扩大电离区有效断面，是提高漂移速度和缩短荷电时间的有效办法之一。

螺旋锯齿电晕极线，利用尖端放电来增强电离能力，同时利用形状的变化形成更良好的非均匀电场和扩大电离区，有效地提高了电滤器的能力。

3.2设备部件组成3.2.1荷电喷雾装置通过液体输送装置的水泵将液体传输到雾化装置；雾化装置将来自液体输送装置的液体雾化成液滴；静电发生装置，其正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电。

在荷电喷雾装置中，液体输送装置可以是任何能将液体输送至雾化装置的装置，只要该雾化装置可以将液体雾化至较小直径的液滴即可。

例如雾化形成的液滴直径不大于60微米，优选不大于55微米，更优选不大于50微米。

在雾化装置的出口可以设置一个静电发生装置，正极和负极之间的直流电压高于60，000伏，供所述液滴穿过并因此而带电；在一个优选实施方案中，所述静电发生装置的正极和负极之间的直流电压优选为80，000 -150，000伏，更优选为100，000 - 130，OOO伏，最优选为105，000 -125，000伏。

3.2荷电发生装置荷电发生装置可以通过固定在雾化装置的壳体外侧或者与雾化装置结合成一体。

静电发生装置的壳体优选采用绝缘材料制成，其正电极或者负电极中的一个连接到一个充电电极。

充电电极可以是一个组合式电极，包括一个圆环电极和至少一个针式电极，其中针式电极可以由圆环电极伸出、沿圆环电极的轴向延伸，针式电极可以为多个，围绕圆环电极均匀布置。

优选地，圃环电极上具有至少三个针式电极。

针式电极进行电晕放电。

圆环电极的直径稍大于其相应位置的雾滴的运动轨迹最外侧处的直径；通常，圆环电极的直径在3 -50厘米的范围内，优选10-40厘米，更优选为15-35厘米。

本领域普通技术人员可以理解，圆环直径并不限于上述范围，而是可以作任意变化，具体随使用的条件而变。

针式电极在圆环的轴向上沿着液滴喷出的方向向前延伸，或者向后延伸，或者朝向该两个方向延伸，其长度可以在l-15厘米的范围内，优选地在4-10厘米的范围内。

组合式充电电极的中心轴线与雾化装置喷出液滴的雾化装置出口的轴线大致重合，优选重合；圆环电极离开雾化装置出口的轴向距离可以在1 - 30厘米的范围内变化，优选在5 - 15厘米的范围内变化。

3.3处理过程沉淀极为板块状收尘，电晕极是不锈钢钢丝，高压电通过电晕极，在空腔内形成负电，沉淀极为正电，带电的尘粒(焦油雾滴、粉尘)以一定的速度向正电极移动，达到沉淀极后放电，变为不带电的尘粒，借重力落下，由排污管排出。

高效：PM2.5颗粒物去除率85～95%；出口粉尘可实现10mg/Nm3和更严格的排放标准；SO3酸雾去除率80～98%，经烟囱排放的湿烟气腐蚀性大幅降低；重金属等多种污染物的综合减排。

可极大地提高烟气排放洁净度，减小烟囱尾羽。

3.4 WESP与ESP的原理、部件构成及区别其工作原理及部件构成与干式静电除尘器(ESP)相近。

WESP由电晕线(阴极)、沉淀极(阳极)、绝缘箱和高压直流供电电源组成。

接通高压直流电源后，在两极之间形成了非均匀高压静电场。

在电场的作用下，电晕线周围产生电晕层。

电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子，这个过程叫电晕放电。

烟气进入电场荷电区时，酸雾、烟尘等颗粒被荷电。

荷电后的酸雾、烟尘等颗粒静电凝聚作用加强，粒径增大，荷电量增加，在电场力的作用下迅速抵达阳极(沉淀极)。

大量的酸雾颗粒不断地被驱向阳极，同时迅速释放电荷，从而达到酸雾、烟尘等气溶胶微粒与烟气分离的目的。

与ESP不同点主要为：●WESP工作在饱和湿烟气环境；●WESP采用水力连续清灰，不会产生二次烟尘飞扬问题；●WESP体积小、投资省、便于布置。

4、结构与布置形式●根据工程特点，吸收塔内保留一级或二级机械除雾器，WESP本体可选择吸收塔内整体布置或塔外分体布置方式；●采用模块化设计，可以根据环保排放要求，选择设置一级或二级WESP串联；●阳极板采用柔性膜材质，降低投资、减少设备重量。

也可采用导电玻璃钢作为沉淀极；烟气处理流速高，与典型湿法脱硫逆流吸收塔结合，设备体积小、布置灵活，并实现协同多脱效果。

5、设备运行效果及性能参数SO酸雾去除率：80%－95%；3水雾去除率：≥95%；烟尘去除率：≥95%；排烟不透明度：≤10%；汞去除率：70%－90%；NH排放浓度：≤2mg/m3（满足排放标准）。

3WESP本体压降：约300Pa；用电率：约占机组发电容量的0.1%。

6、设备应用领域及效果●适用于所有湿法脱硫新建和改造项目。

●WESP应用的直接效果：可有效去除SO3、NH3、微细粉尘(PM2.5)、细小液滴、汞等重金属。