声波清灰除尘器的工作原理

湿式静电除尘器的除尘过程可分为4 个阶段：气体的电离；雾滴获得离子而荷电；荷电雾滴向电极移动；电极上的雾滴被清除[1]。湿式静电除尘器的工作原理[2]如图1，即：在设备的阳极板和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，电晕阴极线连续放射出电子，将电极气体电离成正负离子；尘、酸雾等颗粒碰到电子后产生荷电，向电极性相反的电极移动；到达两极后，释放掉各自所带的电荷，尘(雾)粒则附着在阳极板和阴极线上，通过水冲洗的方法将其冲到设备底部得以清除。

它的工作原理流程示意图如图2，含尘气体经多孔板进入收尘室①，在直流高电压的作用下电晕阴极线连续释放电子将其周围的气体电离②，粉尘或酸雾等粒子表面荷电③，荷电粒子在电场力的作用下向除尘极移动④，失去电荷而附着在除尘极上⑤，水流从除尘极顶端流下，形成一层均匀稳定的水膜冲洗除尘极上的粉尘颗粒⑥，经灰斗排除⑦。

2 湿式静电除尘器的结构及分类

2.1 湿式静电除尘器的基本结构

湿式静电除尘器的基本结构包括整流装置、高压发生装置、绝缘箱、吊杆、阴极框架、电晕极(阴极线)和沉淀极(阳极管)等[3]，详见图3。

2.2 湿式静电除尘器的分类

湿式静电除尘器有不同的分类方法。根据阳极板材质的不同，湿式静电除尘器可分为3 种类型，分别为柔性电极湿式电除尘器、金属电极湿式电除尘器和导电玻璃钢电极湿式电除尘器[4]，后两者国内应用较多。其中导电玻璃钢和柔性电极湿式电除尘器无需专用水处理系统，比集面大，烟尘排放稳定。根据结构的不同，湿式静电除尘器一般可分为2 种类型：管式湿式电除尘器和板式湿式静电除尘器[5]。管式湿式电除尘器的集尘极为多根并列的多边形管或圆形管，只能用于处理垂直流动的烟气，为立管式，其示意图如图4 所示；而板式湿式静电除尘器的集尘极为平板状，在极板表面可形成良好的水膜特性，电晕线在极板间均匀布置，既适用于处理水平流动的烟气也适用于垂直流动的烟气，按布置方式又分为板卧式和立板式，板卧式除尘器示意图如图5 所示。板式和管式湿式静电除尘器的性

由表1 可知，卧式湿式静电除尘器除尘量大、安装体积大、耗电耗水多，通常用于锅炉的一级除尘；而立式湿式静电除尘器安装体积小、耗水耗电少，占地面积小，常用于锅炉的二级除尘。本文所用的湿式静电除尘器为立管式，阳极管结构形式为蜂窝型内六角立管式，保证六角蜂窝内每个内表面都是蔗渣灰尘沉淀表面，结构紧凑，不存在死区，对比同样沉淀面积的阳极板湿式静电除尘器，具有体积小、占地面积少、烟气逆流上行、不产生二次飞灰、投资省等优点，更加适用于蔗渣锅炉的二级精细高效除尘。

3 关键技术及特点

3.1 湿式静电除尘器的关键技术源，脉冲供电方式已在世界上被公认为是改善电除尘器性能和降低能耗最有效的方式之一[6]。它的工作电压可高达150 kV，能对高阻比大于1012 Ω·cm灰尘高效荷电，幅度和频率可调，运行稳定，可靠性高，能长期保持沉积效率，能承受瞬态及稳态短路，节能效率50%～80%。

3.2 湿式静电除尘器的技术特点

湿式静电除尘器具有以下特点：除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可在烟气露点温度以下工作、由于结构紧凑可与其它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化[7]；对气体悬浮颗粒及雾径在0.01～100 μm 均可除去，对烟尘烟雾适用范围广泛，适应未来更严格的排放标准。

4 湿式静电除尘器在蔗渣锅炉除尘系统中的应用

4.1 湿式静电除尘器国内外研究进展湿式静电除尘器在国外应用较早，在北美主要用于火电厂发电；在欧洲主要应用于化工、冶金等

3.1.1 独特的生物质锅炉除灰技术蔗渣烟尘颗粒度大、比重小，在同等电场力作用下向沉淀极移动的加速度小，导致除尘效率低。因此，电场阴极芒线采用异于普通的双向锯齿形阴极芒线，即设计为360°全方位均匀放电式芒刺型芒线，保证电场各向均匀高效放电，使湿蔗渣烟尘在短时间内充分荷电。蔗渣烟尘与电子碰撞机率增多，荷电量也相对较大，保证湿蔗渣烟尘向沉淀极移动的高加速度，因此除尘效率高。

3.1.2 复合脉冲电源的先进性烟气“超低排放”除了采用湿式静电除尘本体技术之外，先进的供电技术起着重要作用。各种电源性能比较如表2。行业，用于处理酸雾烟雨及细颗粒物；在日本主要应用于大型燃煤电厂，已有30 多年的使用业绩。湿式静电除尘器在国内首先应用于化工行业，随着中国大气污染的加剧和国家对火电行业的排放标准逐步提高，近几年湿式静电除尘器在国内逐步推广[8]。国内燃煤电厂煤质较差、灰分较高且不稳定，达到燃煤电厂烟尘排放标准有一定难度，因此，国内一些电厂正在实施电除尘器改造。2013 年9 月25 日，国家环保部颁布了《环境空气细颗粒物污染防治技术政策》中对工业污染源治理明确鼓励火电企业采用湿式电除尘等技术，防止脱硫造成的“石膏雨”污染。

4.2 湿式静电除尘器在景罕糖厂、弄璋糖厂蔗渣锅炉除尘系统中的应用景罕糖厂和弄璋糖厂蔗渣锅炉均为75 t/h，配套双螺旋湿法(钢制)水膜除尘器或麻石水膜除尘器，锅炉烟气排放指标均不能满足新标准要求。2014/15年榨季期间，企业为了满足烟尘排放新标准要求，派专人与单元厂配合，对烟气采取加强清水喷淋、降负荷等措施，但收效甚微，实际烟尘排放浓度仍然偏高，现有除尘器配置无法满足新的环保要求。鉴于目前二氧化硫、氮氧化物排放指标尚可达到环保部门要求，2015 年度景罕糖厂和弄璋糖厂针对锅炉的除尘系统进行降低烟尘排放浓度的技术改造，保留原有水膜除尘系统，每台锅炉增设一套立式蜂窝管式湿式静电除尘器。景罕糖厂和弄璋糖厂湿式静电除尘器的主要性能及参数见表3。它们均为蜂窝管式，最接近圆形，

4.3 湿式静电除尘器的应用效果湿式静电除尘器投入运行后，对景罕糖厂、弄璋糖厂蔗渣锅炉烟囱口颗粒物排放浓度进行检测，检测结果详见表4。由表4 可以看出：景罕糖厂、弄璋糖厂湿式静电除尘器的除尘效果较好，锅炉烟囱排放口(在线监测及取样分析)的颗粒物排放浓度在30 mg/m3 以下，满足标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011) 的要求( 烟尘浓度≤ 30mg/m3)，对制糖企业能够稳定有序地进行生产以及环境保护具有重要意义。湿式静电除尘器使用前后景罕糖厂、弄璋糖厂蔗渣锅炉烟囱排放口(在线监测及取样分析)的颗粒物排放量如表5 所示。由表5 可以看出，景罕糖厂、弄璋糖厂蔗渣锅炉除尘系统增设蜂窝管湿式静电除尘器后，弄璋糖厂1#75 t/h、2#75 t/h、景罕糖厂75 t/h 锅炉烟囱排放口(在线监测及取样分析)的颗粒物浓度显著降场强均匀，每个内表面都成为蔗渣灰尘沉淀表面，结构紧凑，不存在死区，捕集各污染物效率更高；捕集高湿烟气水雾形成水膜，自流清灰、间隙冲洗，耗水量低；体积小、投资省、便于布置；采用低进高出方式，吸附到沉淀极内表面的飞灰均为湿灰，冲洗水由上而下，烟气由下而上，杜绝了二次扬尘的产生。低，达到新标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)要求，且榨季颗粒物排放总量大大降低，削减率分别为78.4%、81.7%、60.3%，效果显著，对减少当地颗粒物排污总量具有重要意义。湿式静电除尘器运行产生的污水较少，可兼用原水膜除尘器的污水循环处理系统，将湿式静电除尘器引入蔗渣锅炉除尘系统具有一定的社会、生态和经济效益。社会效益主要体现在以下4 方面：首先，改善了相关作业人员的工作环境，减少了有毒有害气体对人体的伤害。其次，空气中颗粒物含量降低，减轻了颗粒物对糖厂周边居民的健康影响。再次，减缓了雾霾天气的形成，提高了糖厂周边居民的生活质量。最后，项目实施以后锅炉烟囱口不再出现浓烟滚滚的现象，彰显企业社会责任的同时，提升了制糖传统产业的社会形象。大气颗粒物浓度高会导致雾霾天气的产生，对降水、温度等产生影响，颗粒物中携带的有毒有害物质也会对水源、土壤造成影响，进而影响动植物生长，对生态系统造成破坏。降低颗粒物排放浓度可以有效减轻上述影响，从而保护生态系统。同时，湿式静电除尘器投资成本低，运行费用低，总投资较少。经考察论证，与其他除尘方法如布袋除尘、电袋复合除尘等相比，同类型锅炉布袋除尘、湿电复合除尘总投资比湿电除尘高出30%～50%。此外，降低糖厂蔗渣锅炉颗粒物排放浓度具有提质增效的作用，提高了企业的可持续发展能力。

5 结论及前景

湿式静电除尘器应用于制糖企业蔗渣锅炉除尘系统后运行效果较好，锅炉烟囱排放口(在线监测及取样分析)的颗粒物排放浓度稳定，在30 mg/m3 以下， 满足标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的要求(烟尘浓度≤30 mg/m3)，颗粒物削减率在60%以上，具有一定的社会、生态和经济效益。湿式静电除尘技术符合国家促进工业发展绿色转型，坚决淘汰落后产能，限制高污染、高耗能产业发展的要求，对制糖企业能够稳定有序地进行生产以及环境保护具有重要意义。目前，湿式静电除尘技术已应用于元阳、瑞丽糖厂等65 t 以下蔗渣锅炉，使用效果较好，表明湿电除尘技术适用于不同规格大小蔗渣锅炉的烟尘治理。随着各级环保部门对企业锅炉烟尘排放监管力度加强，湿式静电除尘技术将逐步在火电厂锅炉及生物质燃料锅炉推广应用。