1 湿式电除尘技术推广背景

（一）与法规相关条例

《重点区域大气污染防治“十二五”规划》提到：“一般控制区按照30毫克/立方米标准，重点控制区按照20毫克/立方米标准，对烟尘排放浓度不能稳定达标的燃煤机组进行高效除尘改造。”到2015年，重点区域工业烟粉尘排放量下降10%；可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）年均浓度分别下降10%、5%。其中，京津冀、长三角、珠三角等13个重点区域将PM2.5细颗粒物纳入考核指标，细颗粒物年均浓度下降6%；上述区域复合型大气污染要得到有效控制，酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少。

《环境空气质量标准》（GB3095—2012）修订版，将PM2.5纳入强制监测范畴，并明确规定了时间要求，到2015年，在我国所有地级以上城市开展PM2.5监测；2016年，各地都要按照新修订的标准监测和评价环境空气质量状况，并向社会发布结果。

《大气污染防治行动计划》提出：“重点行业主要大气污染物排放强度到2017年底下降30%以上。”

《环境空气细颗粒物污染综合防治技术》中提到：“工业污染源有组织排放的颗粒物，宜采取袋除尘、电除尘、电袋除尘等高效除尘技术，鼓励火电机组和大型燃煤锅炉采用湿式电除尘等新技术。”　　

《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/Nm3，重点地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值20mg/Nm3，汞及其化合物污染物排放限值0.03mg/Nm3。对烟尘排放浓度低于30 mg/Nm3 (重点地区20 mg/Nm3)的燃煤发电企业实行每千瓦时0.2分钱的电价补偿。除尘电价的首次发布让电厂巨大的环保治理成本得以缓解。

《上海市燃煤电厂高效除尘改造实施方案》要求，通过实施燃煤电厂高效除尘改造，实现本市所有电厂燃煤机组烟尘排放浓度≤20毫克/立方米且稳定达标排放，2014年7月1日前完成的将享受补贴。

2013年国家环保部给浙江省环保厅的《关于开展湿式静电除尘技术示范工作的复函》中指出：“引进消化并示范湿式静电除尘技术，对于进一步提高行业污染物排放控制水平具有积极意义。”湿式电除尘技术作为烟尘治理的新路径正逐渐在省内燃煤电厂推广。

中国电力企业联合会节能环保分会正在开展《燃煤电厂烟尘控制技术路线研究》的课题。其课题报告初稿里面对除尘技术路线有这样的意见：“当烟尘排放浓度低于特别排放限值或要求更低排放，或有多污染物协同处理的要求，除尘器改造和脱硫设施改造难度大、费用高，或不能实现烟尘达标排放，且场地允许时，可采用湿式电除尘工艺。”

湿式电除尘器的研发得到科技部的高度重视和大力支持，被列入国家863计划《燃煤电站PM2.5新型湿式电除尘技术与装备》课题，由高等院校完成湿式电除尘器理论方面的研究，企业完成湿式电除尘器应用方面的研究

（二）技术应用背景

技术必要性-----湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10，尤其是PM2.5微细粉尘有良好的脱除效果。也可解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。其性能稳定可靠、效率高，可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等，烟尘排放可达10mg/m3甚至5mg/m3以下，实现超低排放，彻底解决烟囱排放问题，达到“一劳永逸”的效果。从除尘效果比较来看（如表1所示），湿式电除尘与干式电除尘(ESP)、袋式除尘并称为高效除尘技术，且以WESP效果尤为独特和全面。

在国家执行特别排放限值和严格控制PM2.5的地区，燃煤电厂采用湿式电除尘烟尘治理工艺布置是一个工期短、经济性较好的选择。（据统计，燃煤电厂对我国大气污染颗粒污染物的贡献率达10%，为重点监控行业）

技术现实状况-----湿式电除尘器早在冶金、化工行业中使用，其主要作为生产设备，技术也成熟；但在空气污染治理中则处于起始探索阶段，还有很多需要研究、开发的工作。湿式电除尘在国外电厂已成功应用却没有被国内广泛熟知，主要原因是2012年之前的大气排放标准无需使用如此高效的除尘设备，随着新标准的出台，燃煤电厂应用湿式除尘器势在必行。

2 湿式电除尘器(WESP)原理

湿式电除尘器是在克服喷水除尘器和静电除尘器弊端的基础上发展起来的，它的工作原理与普通的除尘器一样，主要涉及了悬浮粒子荷电、带电粒子在电场里迁移和捕集，以及将捕集物从集尘器表面清除这三个基本过程。该过程大致为：通过进气口和气流分布系统将含尘煤气输送到除尘器电场中，而水则在喷嘴的作用下呈雾状喷入，其中喷嘴同时配置在进气口和电场的上方。在除尘器的入口部分，含尘煤气中的粉尘会与水雾相碰撞，并以颗粒的形式落入到灰斗中。在电场区中，荷电水滴由于其电性在电场力的作用下会被集尘极捕获落在集尘极板上，而煤气中的粉尘在被荷电的水滴润湿后也会带上电性，故其也会落在集尘极板上，而在集尘极捕获到足够多的水滴后则会在集尘极板上形成水膜，故被捕获的粉尘先通过水膜的流动流入灰斗中，然后再通过灰斗排入沉淀池中。

如图1所示湿式电除尘过程，金属放电极在直流高电压的作用下，将其周围气体电离，粉尘在电场中荷电并在电场力的作用下向集尘极运动，当运动到集尘极表面时。随液体膜流下而被除去。因此，WESP运行的三个阶段与干式ESP相同——荷电、收集和清灰。然而，与振打清灰不同的是，WESP采用的是液体冲洗集尘极表面来进行清灰。

图1 湿式电除尘器示意图

3 湿式电除尘工艺简介

3.1 湿式电除尘器

WESP从结构上可分为两种基本型式，即管式和板式(如图2)。其中管式WESP只有垂直方向烟气流(上升流或下降流)，而板式WESP设计既可以采用水平烟气流也可采用垂直烟气流。总的来说，管式WESP比板式WESP效率更高且由于外形简单而占用更少的空间，成为湿式电除尘技术研究应用的趋势。

图2 湿式电除尘器两种基本结构型式

两种WESP的其它不同点在于：(1) 对于给定的除尘效率，电极长度相同的前提下，管式WESP所允许的烟气流速是板式WESP的两倍；(2) 对于给定的除尘效率，管式WESP的局部干燥区比板式WESP要小。

管式WESP既可设计为垂直向上烟气流也可设计为垂直向下烟气流。在垂直向上烟气流、管式WESP中，烟气从底部进入电除尘器并向上流动，冲洗喷嘴即可置于装置底部并向上喷淋，也可在电场上方设置向下喷淋的喷嘴。在垂直向下烟气流设计中，烟气从顶部进入WESP中并向下流动，喷嘴置于顶部并向下喷淋，方向与烟气流同向。在某些场合，向下烟气流设计会使连接烟道的使用最少化，但它需要在烟气进入烟囱之前设置一台机械式除雾器来捕获随烟气携带出来的水雾。相反地，一台向上烟气流、管式WESP具有捕获亚微米液滴的能力，因而可作为一台性能优良的除雾器而不再需要增设任何机械式除雾器。

3.2 湿式电除尘器工艺应用

湿式电除尘作为烟气亚微离子、酸雾、二次粒子等污染物处理的把关工艺，通常与其他处理工艺结合运用。例如，新型烟气治理岛工艺流程中湿式电除尘器(WESP)就有3种工艺布置形式：

工艺流程（一）：由脱硝、电除尘器、湿法脱硫、湿式电除尘器组成，烟气从湿式电除尘器后进入烟囱，如图3所示。

图3 新型烟气治理岛(湿式电除尘器)工艺流程(一)

工艺流程（二）：

由脱硝系统、低温省煤器余热利用装置+低低温电除尘器、湿法脱硫系统、湿式电除尘器组成，烟气经湿式电除尘器后进入烟囱排放，如图4所示。

图4 新型烟气治理岛(湿式电除尘器)工艺流程(二)

 工艺流程（三）：由脱硝、MGGH+低低温电除尘器、湿法脱硫、湿式电除尘器、MGGH组成，烟气由MGG升温后进入烟囱，如图5所示。

图5 新型烟气治理岛(湿式电除尘器)工艺流程(三)

4 湿式电除尘器发展趋势

我国湿式电除尘技术发展迅速，从2009年着手研发至今，在短短几年时间内已有数台工程业绩，并且已有燃煤电厂1000MW机组的合同，蓄势待发，大有雨后春笋的绵延之势。已投运湿式电除尘器的成功经验表明，燃煤电厂在湿法脱硫后建设湿式电除尘器，完全可以作为烟囱前的最后一道技术把关措施，在实现超低排放，全面解决烟尘、PM2.5、石膏雨、SO3、汞、多种重金属、二噁英及多环芳烃（PAHs）等多种污染物问题，为治理雾霾做出贡献。

在国内外对复合污染物日益重视的大背景下，国外许多企业和研究机构开始重视WESP这一技术，并对其作了大量的深入研究，出现了诸如湿式膜电除尘、等离子体增强式电除尘、干湿复合电除尘等湿式电除尘新技术及装备。

（一）湿式膜电除尘技术

膜电除尘理论最早由美国俄亥俄大学Pasict于1979年提出，该校学者经过多年的研究，成功研发出了膜电除尘器，并申请了专利悯。这一除尘器采用可导电的炭纤维或硅纤维编织膜作为集尘极，水流通过毛细作用，均匀地分布在膜的表面，在收集粉尘时不会出现局部干燥区。避免了反电晕的形成，加强了极间电流的稳定性。迸一步提高了除尘效率的同时，还能有效去除二氧化硫、氮氧化物、重金属等有害物质，使得在ESP中同时实现除尘、脱硫、脱硝一体化将成为可能。

（二）等离子体增强式电除尘技术

等离子体增强式电除尘技术是极具开发意义的广义电除尘技术，能同时除尘、脱硫、脱硝和净化其他有害气体．低温的等离子体可以有效地产生高能电子、离子、自由基等多种分子激发态．烟气中的粉尘在放电等离子体中荷电、捕集；烟气中的有害成分如硫氧化物、氮氧化物、重金属(如汞)、二恶英等在等离子体中被氧化．通过中和剂或吸收剂加以吸收。从而达到净化。等离子体增强型电除尘器(PEESP)是电除尘技术和低能等离子技术的组合体。为一种新型的燃煤锅炉烟气除汞系统。与吸收式除汞技术相比。该技术有着能源使用率高和产生二次废料少的优点。

（三）干湿复合电除尘技术

综合干式及湿式ESP两者的优点。美国电力研究所(EPRI)于20世纪90年代开始研究干湿复合电除尘器(前级电场采用干式电除尘，末级电场采用湿式电除尘)，并从1994年开始做了一系列中试试验，结果表明其对PM2.5的去除率达到95％，对氧化汞去除率50％，2000-2001年，EPRI在Mirant的Dickerson电厂建立了用于减少浊度的全尺寸复合ESP示范工程。性能测试发现其对PM2.5和SO3，具有很高的去除效率，且浊度低达10％。2004年EPRI和CRCAT建造了干湿复合电除尘中试装置。干湿复合电除尘技术可以在不需要额外增加活性碳/布袋技术装备的前提下达到去除PM2.5，酸雾和汞的目的。

5 湿式电除尘技术适用领域

参考相关湿式电除尘器应用报道与技术文献，总结技术适用领域主要包括：

（一）有色金属冶炼除尘

（二）硫酸工业酸雾处理

（三）转炉煤气烟尘除尘

（四）钢铁行业高湿烟尘

（五）燃煤电厂烟气除尘下载本文