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湿式静电除尘器

2021-11-04 08:47:57   来源:网络    点击:

湿式静电除尘器简称WESP,是一种高效而经济的除尘设备,主要用于高效率且连续的去除烟气中细微颗粒粉尘,一般作为除尘设备的末级设备。
WESP具有除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、无运动件、无二次扬尘、维修费用低、生产停工周期短等优点。另外,WESP由于其特殊的工艺特点,能有效减少PM2.5颗粒的排放,极大的缓解电力企业日益增加的环保压力。
 目前国内湿式静电除尘器主要有3种形式,具体见附件,我公司主要做玻璃钢式静电除尘器。
我公司推出的产品——湿式静电除尘器可以同时解决除尘、尘雨及烟囱腐蚀这些问题。

1.1工作原理

 湿式静电除尘器主要由电晕线(阴极)、沉淀极(阳极)、绝缘箱和供电电源组成。其工作原理为:在湿式静电除尘器的阳极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;随烟气进入湿式静电除尘器内的尘(雾)粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电,荷电后的尘(雾)粒子由于受到高压静电场库仑力的作用,向阳极运动。大量的液滴颗粒不断地被驱向阳极,同时迅速释放电荷,尘(雾)粒子就被阳极所收集,在水膜的作用下靠重力自流向下而与烟气分离,实现微细颗粒物的高效脱除。

1.2湿式静电除尘器在脱硫工程中的特点

 湿式静电除尘器能有效去除烟气中的氨、铵盐、SO3酸雾、PM2.5、细小液滴、汞等重金属,去除率可达90%以上,使出口烟气处于酸雾几乎被全部去除的比较“干”的状态,有效地降低了SO3酸雾冷凝对烟囱造成的腐蚀速度,并且大大降低了烟气的浑浊度,并具有SO2联合脱除的效果。
由此可见,湿式静电除尘器在大型湿法脱硫中的应用对于火力发电厂的节能降耗、污染物减排及降低投资费用具有重要意义。
该项目脱硫系统配套WESP,必将带来良好的环境、经济效和社会效益。

1.3安装湿式静电除尘器的效果与作用

 1.3.1微细粉尘去除率(脱硫后烟气)达95%。
对于2.5~5μm的颗粒物具有近100%的脱除率;对PM2.5具有98.2%脱除率,PM0.1~ PM 1颗粒物具有88.7~93.9%脱除率。
1.3.2液滴去除率(相对机械除尘器后烟气)大于95%。
1.3.3 SO3的去除率达(脱硫后烟气)95%以上
1.34.4SO2去除率(脱硫后烟气)40%以上
1.3.5汞去除率70%~90%
由于排放烟气中冷凝水雾的降低和SO3浓度的降低,可使烟气酸露点提高,烟囱壁面酸的沉降减少,大大降低腐蚀。

1.4我公司湿电的技术优势

 根据和业主相关技术人员的交流,我方充分理解本工程的要求和所要达到之目的,我公司在湿式电除尘器设计制作方面有着丰富的经验,能够根据本工程的特点设计出最适合的产品。
 目前湿式电除尘器主要有3大技术体系(详见附件一),其各有优缺点,根据本工程的特点,选取目前在国内外电力行业中市场占有率最高的导电玻璃钢湿式电除尘器。
烟气经过湿法电除尘器后从上部出来再直接进入烟囱排放。
导电玻璃钢湿法电除尘器的技术特点:导电玻璃钢湿法电除尘器(以下简称湿法电除尘器)是专门为脱硫尾气处理研制的,尽管湿法电除尘器在化工、冶金等行业应用成熟,但其处理的气量一般较小,针对脱硫尾气排放量巨大且一般在正压下操作等特点,我们采取以下应对技术措施:
高操作气速的技术突破:传统湿法电除尘器,其阴极线固定在主副梁上,主梁固定在绝缘箱上,阴极线下端靠重锤固定,操作气速一般不大于1.2m/s,如操作气速过大,则极线容易发生摆动,导致电压电流出现波动,影响效率。
从理论上讲,传统湿法电除尘器,电晕极限的比电流为0.15~0.2mA/m,停留时间在3~4s左右就能确保除雾(除尘)效率大于90%,当气速加快,粉尘停留时间变短,除尘效率也将下降。
针对以上传统湿法电除尘器受高速气流限制的因素,在高气速湿法电除尘器中,我们采取以下的应对措施,以保证高气流操作下湿法电除尘器的高效稳定运行。
1.4.1阴极系统采取“重锤+整体固定框架+张紧绝缘箱”的固定方式,从而避免阴极线在高速气流的冲击下产生晃动导致效率的下降。
1.4.2采用改良高效的铅锑合金或2205双相不锈钢芒刺电晕极线(具体采用哪种材料由业主确定),该极线具有放电点多、起晕电压低、效率高、耐腐蚀性能良好、强度好等特点,能满足使用要求。
1.4.3采用蜂窝式导电玻璃钢管束,具有导电性能好、除尘效率高、强度好、重量轻等优点。
1.4.4绝缘保护系统的改进,由于脱硫尾气是正压操作,热烟气及细微粉尘、雾滴在正压的作用下容易进入顶部绝缘箱并粘附在绝缘子表面,粘附在绝缘子表面的粉尘吸潮后将变为半导体,在粉尘层中流过较大的泄露电流,导致绝缘子表面发热,这样的过程同样会引起泄露电流的脉冲特性,随着电压的增高,最后形成串极电弧放电,电弧连接两个电压极,整个粉尘表面发生闪络,出现污闪现象,使绝缘子炸裂或产生裂纹,导致湿法电除尘器出现故障。
为避免湿法电除尘器在正压操作下出现污闪事故的发生,我们对对绝缘箱采取了保护措施,即在工作状态下,热风均匀的吹向绝缘箱内壁空间,在其内壁形成较为均匀的热空气隔绝层,从而阻止了热烟气及细微粉尘、雾滴进入到绝缘箱里,保证绝缘箱体的绝缘性更加可靠安全。
1.4.5湿法电除尘器在正常使用操作情况下故障率非常低的,当然日常的养护也是很重要的,要随时观测二次电压和电流的数值,如果在短时间内波动并呈下降趋势,则说明极线或阳极管内部受污染了,应即使冲洗,只要冲洗干净了还是能正常使用的。

2设计方案

 

2.1烟气参数

 2.1.1湿式静电除尘器处理烟气量:260000m3/h。
2.1.2湿式静电除尘器系统入口烟气含尘浓度:最大50mg/Nm3。
2.1.3湿式静电除尘器系统入口烟气温度:50- 80℃

2.2设计原则

 湿式静电电除尘器的形式为立式结构,湿式电除尘器的重量着由靠立在地面的H型钢和其它型钢组成的钢架支撑着。钢架的设计由我公司负责,保证足够的强度和刚度。
2.2.1阳极管的材质为导电玻璃钢,数量为260根。
2.2.2阴极线材质为2205或碳钢包铅.
2.2.3电源采用高频电源。
2.2.5保证湿式电除尘器出口净化烟气粉尘含量不超过允许最大浓度10mg/m3。
2.2.6湿式除尘设备故障年运行小时应不小于8000小时,并能保证保长期稳定运行。
2.2.7湿式电除尘器使用寿命不低于30年,阴极线使用寿命不少于10年。
2.2.8湿式电除尘器阻力不大于300Pa。
2.2.9湿式静电除尘器钢结构应能承受除尘器荷载(自重、附属设备、最大存灰水重等)、地震荷载、风载、检修荷载等。
2.3 技术参数
2.3.1湿式静电除尘器

序号项  目  名  称单 位数值
1入口处理烟气m3/h260000
2入口烟气温度50-80
5入口粉尘浓度mg/Nm330
7出口粉尘保证值mg/Nm3不大于10
8湿式静电除尘器型号 WESP360/6000-260
9湿式静电除尘器台数1
10阳极模块数/台湿式静电除尘器台/台6
11电场数/电场长度个/m6000
12有效断面积/台湿式静电除尘器m229.2
13烟气流速m/s2.5
14集尘面积m21940
15湿式静电除尘器外形尺寸 直径7400,高11500
16壳体设计压力kPa8
17压损Pa≤300
18整流变压器型式及数量2
19冲洗水量t/h4(3天的用量)
20壳体防腐材料、厚度及面积 玻璃鳞片,3mm,~600m2
21喷嘴型式 螺旋喷嘴
数量16
单个喷嘴流量L/min10~20
水压要求MPa0.25


2.4湿电方案介绍

 依据烟气量设计要求,湿式静电除尘器处理烟气量:260000 m3/h, 校核其工况下操作气量约Q 工=72.22m3/S;
考虑其管束排列要求,本方案选用n=260 管、内切圆360mm、管束长度L=6000mm的正六边形蜂窝导电玻璃钢管束式湿式静电除尘器较为合适。
本方案烟气经机械除雾器去除烟气携带的大颗粒液滴后,进入湿式静电除尘器,去除各种气溶胶、微细粉尘后接净烟道经烟囱排
2.4.1结构组成
湿式静电除尘器主要由电晕线(阴极)、沉淀极(阳极)、绝缘箱和供电电源等组成。
(1)湿式静电除尘器本体
湿式静电除尘器本体的上下封头采用圆形筒体结构,湿式静电除尘器上下封头为玻璃钢防腐结构,
湿式静电除尘器上下绝缘箱附近各设有一个检修孔,检修孔直径不小于600mm,矩形人孔门不小于600×600mm。
在湿式静电除尘器进口及出口烟道内设置压差测点以考察运行阻力,设置取样口以取样检测烟气成分。
(2)阳极装置
阳极装置包括沉淀极和支撑梁。正常运行时,烟气中的液滴不断向沉淀极移动,在沉淀极表面形成一层连续水膜,水膜靠重力自流至吸收塔底部的浆液池,实现在线清灰。
沉淀极采用正六边形导电玻璃钢作为沉淀极,采用模块化设计,安装维修方便。导电玻璃钢内表面光滑,易形成水膜,不易结垢。
湿式静电除尘器 
导电玻璃钢有以下几个优点:
l 面积利用率高。正六边形结构可充分利用空间。
l 材质轻。玻璃钢的密度为钢材的四分之一,大大减轻了设备重量。
l 造价低、节省钢材耗量。
l 耐腐蚀。
l 寿命长。
l 能长时间耐温80℃,短时耐温100℃。
(3)阴极装置
阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置、绝缘箱等。湿式静电除尘器
每个烟气通道中心布置有多条钢性阴极线,采用芒刺型合金材质,阴极线固定于上下框架上,框架材料采用为钢包铅板,框架通过绝缘箱支撑。绝缘箱内吊杆采用陶瓷管支撑,绝缘箱内配有电加热装置,以保证阴极装置时刻与阳极及塔体保持干燥绝缘状态。
湿式静电除尘器设一个电场,电场通过一个绝缘箱采用高频高压直流恒流电源为场区供电。上下共设置8个绝缘箱。
湿式静电除尘器 
(4)冲洗系统
冲洗管网接自符合水质要求的厂区内部水源。
在WESP内部上方布置有一层冲洗水装置,对阴极线及阳极板进行周期性冲洗,水管材料采用为2205双相钢,喷嘴材质为碳化硅。
冲洗周期为每天一次,每次冲洗约10分钟,正常运行状态下无冲洗水量消耗。冲洗系统在开机前及停机后启动,运行时根据相应冲洗程序进行自动冲洗,并留有手动冲洗功能。

2.4.2 电气部分

 电气系统纳入湿式静电除尘器DCS控制,不设常规控制屏。电气系统与湿式静电除尘器DCS采用硬接线连接。
湿式静电除尘器防雷根据需要设置。所有主要的电气设备将在其两侧至少设置两个接地点。纳入脱硫系统接地网。接地电阻不大于2欧姆。
新增高压电源开关柜等电气设备布置在原脱硫低压配电室内。升压变压器布置在绝缘箱附近,并在变压器和绝缘箱之间设置隔离装置,确保运行及检修的安全。
绝缘箱加热器采用温度自动控制装置,自动控制温度。确保绝缘箱维持在合适的温度,既能保证绝缘子的正常工作,使系统在较高的电压时能稳定工作,又可以节能。绝缘箱加热系统温度上传到脱硫DCS,并可以在集控室进行远方启停。绝缘箱外设硅酸铝保温层。

2.4.3控制部分

 (1) 控制方式
WESP装置新增一套独立的控制系统(DCS),完成WESP装置系统除电除尘装置外的所有热工量的测量、监视、控制、报警及保护和联锁等功能,以及电气系统的远程检测和控制。
WESP装置仪控设备所用各类常规电源由装置内部提供,DCS电源应由2路供电,其中一路由 UPS提供。
湿式静电除尘系统配套的仪表控制设备及执行器,输入输出信号为标准信号(模拟量为4-20mADC,开关量为继电器无源接点)。
(2) 自动化水平
在脱硫控制室内,运行人员通过操作员站以LCD、键盘和鼠标为主要操作手段,可实现对WESP装置和电气系统正常工况下监视和控制;以及异常工况的报警和紧急事故的处理,报警具有声音报警功能,控制室不设常规仪控表盘。

3 施工进度

 施工主要路径如下:
施工准备-原烟囱拆除—设备(包括预除尘器、湿式静电除尘器及其钢支架、玻璃钢烟囱、增压风机等)安装-控制系统设备安装-管道阀门及辅助设施安装-电气和控制系统调试-整套除尘系统启动试运。
设计:20~30天,施工准备:1个月,开工至工程投运:2个月,总工期控制在3~4个月。具体时间安排可以根据业主要求进行调整。

4方案材料清册

 一、工艺设备   
序号名    称规格和型号单位数量
 湿电   
1主体壳体   
1.1湿式除尘器壳体Φ7.4m*筒体长10.5m1
1.2平台、爬梯Q235框架,镀锌钢格栅1
2阴极系统   
2.1阴极绝缘箱组件Q235B,含绝缘子、电加热器4
2.2阴极吊杆∅30圆钢,材质22054
2.3阴极吊挂架(大梁)Q235B+3mm包铅1
2.4阴极吊管线(小梁)Φ57×3.5mm ,材质:22051
2.5阴极线旋转锯齿线材质:钛合金   长8m260
2.6阴极下固定架材质:FRP1
2.7重锤Q235/PVC,260
2.8阴极拉紧固定器 4
3阳极系统   
3.1阳极管内切圆Φ360正六边形管,壁厚3mm
l=6000mm,材质导电玻璃钢
260
3.2阳极周边烟气密封板材质:不锈钢1
3.3阳极管支撑梁材质:Q235B,玻璃鳞片防腐1
3.4接地端子 1
4热风密封系统   
4.1密封风机风量:3000m³/h  风压5000Pa 功率7.5kw2
4.2管式电加热器40 kw 含就地控制柜1
4.3密封风阀门管件各种1
5气流均布装置   
5.1进口气流均布板FRP,Φ7.4m1
5.2进口分布板支架Q235B,衬玻璃鳞片1
6顶部起吊装置   
6.1电动葫芦 1t,1.5kw ,50m1
6.2顶部起吊装置支架Q235Bt1
7冲洗系统   
7.1冲洗水泵0.6MPa,20m3/h2
7.2冲洗水阀门管件 1
7.3喷淋管道、喷嘴材质:pp1
8高频恒流高压电源系统   
8.1高频恒流电源72KV/1200mA1
8.2隔离开关柜 1
8.3防腐2mm,玻璃鳞片1

5 运行成本分析:

     1.电耗:单台湿除实际电耗约40kw/h,按年运行时间8400小时计算,年耗电费用为40kw/h×8400h×0.5元/kwh=16.8万元;
2.水耗:单台湿除水耗约为0.1t/h,按年运行时间8400小时计算,年耗水费用为0.1t/h×8400h×2元/t=0.168万元;
综上,湿除本体年运行费用约为17万元。

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