燃煤电厂湿式电除尘器低压控制系统应用研究

关键

摘要：目前，甚至在未来很长一段时间内，燃煤发电肯定还会存在，它在保障社会生活和生产用电方面仍然发挥着不可替代的作用和地位。但是，燃煤发电的弊端非常明显，空气污染严重，烟尘排放巨大，不仅会破坏空气环境，还会影响整个自然生态循环，甚至给人类健康和安全带来危害。面对这样的情况，可以采取的办法就是做好燃煤发电的空气污染治理工作，减少烟尘的排放。目前，湿式电除尘是该领域的理想技术，应加强研究、探讨和实践，科学合理地将其应用于燃煤电厂的发电生产中，以有效减少燃煤电厂发电过程中烟尘污染物的排放。本文主要分析燃煤电厂湿式电除尘器低压控制系统应用研究

关键词：低压控制系统；湿式电除尘器；pH值

引言

我国以煤为主的能源结构导致了严重的大气污染，传统的燃煤电厂工艺流程为前端干式除尘装置加湿法脱硫，之后烟气进入烟囱，该工艺流程很难使烟气排放稳定实现《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）和《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年）》规定的超低排放要求。因此，将湿式电除尘器设置在湿法脱硫系统之后，做好终端把关，可实现长期稳定的超低排放，有效控制细微颗粒物（PM2.5）、气溶胶和汞等污染物的排放浓度。

1、湿式电除尘器低压控制系统研究

1.1湿式电除尘器水系统工艺介绍

湿式电除尘器水系统工艺分两种，即自循环水系统和直排水系统。自循环水系统设备较多，由于是自循环，多次循环后的水较脏，且pH值较低，容易腐蚀极板，所以要引入加碱系统及灰水过滤系统。自循环水系统由于设备较多，所以成本较高，控制较复杂。但自循环水系统耗水量少，完全可以实现连续喷淋，排放效果可稳定达标。直排水系统设备较少、成本低，湿式电除尘器冲洗后的水无需处理，可直接排入湿法脱硫系统使用或供电厂其他地方使用，由于是直排，无需加碱中和及过滤，控制简单，但需要妥善处理湿式电除尘器冲洗后的大量废水。如果废水没有得到妥善处理或者利用，湿式电除尘器控制系统有可能会采用间歇喷淋的工作方式，甚至停止喷淋，这种情况会导致极板腐蚀，且不能稳定达到排放要求。从湿式电除尘器自循环水系统工艺流程可看出，自循环水系统低压控制主要包括循环喷淋子系统和加碱子系统，其控制系统可采用PLC或DCS。

1.2加碱子系统控制

加碱子系统控制是整个湿式电除尘器水系统控制的关键，加碱的目的是维持循环水pH值稳定，从而保证湿式电除尘器各设备的使用寿命。一般pH值的控制方式采用线性前馈—反馈PID控制调节，通过仿真及现场测试，这种调节方式在机组负荷变化或者湿法脱硫效果不佳的情况下很难调稳。为了解决循环水箱pH值调节惯性比较大的问题，采用双闭环PID控制。内环PID控制流量，外环模糊控制pH值，同时引入湿法脱硫出口SO2浓度、烟气量等参数作为前馈系数进行优化计算并进行在线更新的依据，将前馈预测的输出值作为模糊控制输出的尺度变换因子。

2、湿式电除尘技术的原理与优势

从技术上讲，湿式静电除尘器向放电电极和电晕区喷射水雾。在电极形成的电晕场中充电后，水雾分裂并进一步雾化。电场力和带电水雾碰撞拦截，吸附凝聚，共同捕获尘粒。最后，尘粒在电场力的驱动下到达集尘电极并被捕获。喷射形成的连续水膜将捕获的灰尘冲入灰斗并排出。在wesp中，由于水雾滴的存在，电极表面的势垒可以改变。与干法静电沉淀技术相比，湿法静电沉淀更容易激发电子。而且在wesp中，在电场的作用下，水中的杂质很容易越过表面屏障，成为发射离子。这一系列因素最终会影响和改变电极放电效果，甚至在低电压条件下会发生电晕放电。此外，水的阻力明显较小，因此灰尘与水接触后电阻率会降低，从而达到更高效的除尘效果。而且wesp用自来水清洗，不会造成二次扬尘。湿式电除尘技术的优势主要在于其除尘效果明显且稳定，能够达到超低排放的效果，显著减少煤炭燃烧过程中产生的空气污染物，符合国家排放标准的要求。同时能有效去除PM2.5细尘和气溶胶，提高烟囱透明度。从长远来看，这可以持续满足国家空气质量控制要求；另外，湿式静电沉淀可以有效去除三氧化硫，改善烟囱和烟道的腐蚀，降低生产中的防腐成本；最后，该技术的应用可以防止湿法脱硫造成的石膏雨和蓝色烟酸雾。当然，这种技术也有缺点，比如用水量大，但可以相应地进行处理和回收。比如部分污水可以作为湿法脱硫的工艺补给水，原湿法脱硫使用的工艺补给水可以用于wesp，形成两种技术的整体水平衡；另一个明显的缺点是初始成本高于其他相关技术方法，但长期经济和生态效益突出。3、湿式电除尘技术在燃煤电厂中的应用

3.1取消阳极外侧壁板

在传统的湿式静电除尘器中，阳极外有一个完整的金属外筒壁，与进出口烟道相连，形成一个封闭的空间，作为防止烟气逸出的备用手段。本项目首次取消阳极外墙板。而是对阳极模块进行改进设计，在阳极模块的上下设置法兰，上下气室与侧壁板之间采用玻璃钢密封板密封。整个阳极板直接作为外侧壁。通过这种设计，取得了较好的密封效果，节约钢材30t，防腐面积减少360m2。运行结果表明，该设计方法简单、安全可靠，密封效果好，大大减少了投资和维护工作量。

3.2阴极绝缘盒的密封

Wesp高压电源通过绝缘盒引入阴极系统。绝缘盒的工作环境应保持干燥和清洁，否则会直接影响电场的稳定性。传统的绝缘箱是通过热风吹扫工作的，即在绝缘箱的上部设置一个带正压风机的热风系统，电力为25kW，热风不断吹入绝缘箱，以保持绝缘箱的工作环境，防止因“爬电”而跳闸。所以需要一个热风加热系统，连续工作，耗能高。如遇热风故障，整个湿排将跳闸并停止。本次优化设计取消了热风吹扫系统，优化了保温盒的设计，提高了保温盒的密封等级，并在保温盒内部设置了小功率加热器，使保温盒的温度保持在露点温度以上，从而防止内部结露和爬电。通过提高绝缘箱的内部温度来增加内部压力，并防止电场内部的湿烟气进入绝缘箱。本工程采用3×1.5千瓦加热器，2用1备。加热器自动控制，使其加热温度保持在80℃，并放置在保温盒内。改进后的设计和运行结果非常成功，大大简化了系统，提高了可靠性。每年节约电费30万，几乎没有维修工作量。

3.3湿式电除尘的材料选择

燃煤电厂wesp的工作环境通常是气体温度饱和，或者气体接近温度饱和。此时，气体中的氧含量高，容易造成腐蚀，缩短设备的使用寿命。为了防止这种情况，有必要更仔细地选择湿式静电除尘器材料。如果气体中的氧含量不是很高，通常可以选择A36碳钢作为材料，其液体回路需要进行抗菌处理，从而达到消除降硫菌的效果，因为降硫菌对碳钢的腐蚀性很强，可能会导致湿式静电除尘器在短时间内更换昂贵的管件。至于设备的内部部件，外壳可以用碳钢制成。为了提高其防腐性能，有必要在其表面涂覆一层防腐材料。在安装过程中，必须避免任何部件被划伤和损坏，如连接部件、气孔和焊缝，这些部件也需要相应的防腐处理。另外需要注意的是，湿式静电除尘器内部部件的材料选择需要平衡成本，同样结构设计的湿式静电除尘器，由于材料选择的不同，成本可能会有很大差异。

结束语

通过对湿式电除尘器工艺特性的研究，设计出适合湿式电除尘器运行工艺的低压控制系统，并对低压控制系统进行优化，使控制系统更加精细、协同，调节更加灵活，在满足排放要求的同时更加节能。截至目前，湿式电除尘器配套的低压控制系统已经在近百台套项目中得到应用，控制系统及设备运行稳定可靠，出口排放均达到设计目标。

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