2.1
湿式电除尘器在国内外燃煤电厂的应用
国外WESP的应用与效果
WESP最早于1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中，1986年后国外燃煤电厂开始采用WESP，用于除去烟气中微细颗粒物和酸雾等污染1湿式静电除尘器的原理
湿式电除尘器（WESP）与干式电除尘器的收尘物[5]。由于湿式电除尘器是控制燃煤烟气中酸雾、细颗粒物等污染物非常有效的设备，在发达国家的许多工程领域得到了广泛应用。据统计，截至2003年至少已有50余套不同类型的WESP应用于美国、欧洲及日本的电厂[6]，原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板，但收稿日期：2013-08-23基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2012BAC20B1003）；环保公益性行业科研专项（201209001）作者简介：莫华（1969—），女，云南文山人，高级工程师，从事建设项目环境影响技术评估工作。
E-mail:mohua@aceeorg.cn62第11期莫华等：湿式电除尘器在燃煤电厂的应用及其对PM2.5的减排作用
节能与环保其中容量最大的是日本的碧南电厂，共3×700中不同粒径的颗粒物去除效果见表1。由表1可知，WESP对不同粒径的颗粒物，其去除效率是不同的。总体而言，颗粒物越大，去除效率越高[13-15]。1.956μm以下的颗粒物总去除效率为83.8%，PM2.5的去除率在85%左右。福建龙净环保股份有限公司自2011年开展了燃煤电站湿式电除尘技术开发，于2012年联合高等院校承担了“燃煤电站PM2.5治理湿式电除尘方向”国家“863”攻关课题，2013年1月其研发的具有自主知识产权的湿式电除尘设备在上海长兴岛第二发电厂1号炉12MW机组上成功投运。经现场初步测试，出口烟尘排放浓度小于10mg/m3。国内燃煤电厂煤质较差，灰分较高，且不稳定，因此采用传统的干式静电除尘器，稳定达标排放有一定难度。为适应国内煤炭市场和燃煤电厂烟尘排放标准的要求，解决石灰石-石膏湿法脱硫系统不加GGH带来的“石膏雨”问题，国内一些电厂正在实施电除尘器改造，其中包括容量为MW+2×1000MW机组，均安装了WESP，其中3台700MW使用的是日本三菱重工的WESP技术，2台1000MW机组使用的是日本日立的WESP技术，碧南电厂的烟尘排放长期稳定在2～5mg/m3。美国BruceMansfield电厂、AESDeepwater电厂、Mirant’Dickerson电厂等多家电厂测试报告表明，WESP对PM2.5的去除效率均高于90%，烟尘排放浓度低于5mg/m3，酸雾去除率超过95%，烟气浊度降低至10%，甚至达到接近零浊度排放。尽管美国、日本、德国燃煤电厂的烟尘排放标准均为20mg/m3，与中国重点地区的燃煤电厂相同，但由于这些国家燃煤电厂的煤质大都较好，灰分较低，且较为稳定，采用传统的干式静电除尘器，并配合采用高效除尘技术（如日本普遍使用低低温静电除尘器、旋转电极；欧洲普遍使用高频电源），一般均可实现达标排放。WESP虽然在去除酸雾、细颗粒物和重金属等方面优于传统的干式静电除尘器[7-11]，但其价格较高，因此，在发达国家的使用并不十分普遍，主要是用于人口稠密、环境敏感的地区。600MW、1000MW等级的机组。3
3.1
湿式电除尘器技术经济分析
WESP的技术特点
为了满足GB13223—2011《火电厂大气污染2.2国内WESP的应用与效果
WESP在国内冶金行业、硫酸工业等已有多年成功的运行经验，是一项成熟技术。原国家环境保护总局针对微细酸雾滴发布了《环境保护产品技术要求电广阶段[12]。湖南益阳电厂300MW燃煤机组于2001年除雾器》（HJ/T323—2006），即为物排放标准》中的烟尘排放要求，可以采用高频电源供电的4—6电场的静电除尘器、袋式除尘器或电袋复合除尘器等多种方式[16-17]，也可采用4或WESP。WESP在燃煤电厂的使用尚处于示范及推5电场静电除尘器，在湿法脱硫后加装WESP，对于采用其他的除尘方式，其湿法脱硫后也可加装12月投入运行，采用三电场静电除尘器，设计除尘效率为99%，同时建有石灰石-石膏湿法脱硫系统，无GGH。因烟尘排放浓度较高，在136mg/WESP，进一步减少污染物排放。WESP在燃煤电厂不单独使用，脱硫后增加WESP的主要目的是进一步减少细颗粒物、汞和SO3的排放。m3左右，且“石膏雨”现象较为严重，除尘器改造缺乏场地。因此，决定在湿法脱硫塔后，加装柔性电极WESP。该WESP工程由国电科学技术研究院总包，是中国国电集团公司的示范工程，于2012年7月开工建设，2013年年初投入正常运行。3.2WESP的经济分析
不同除尘技术的投资与运行费用受各种参数的影响而变化较大，本文以单机600MW为例进行比较。假定：①电除尘器6个电场、比收尘面积约为140m2/（m3/s）。②袋式除尘器过滤速度为1.0m/min。③电袋复合除尘器的电除尘器为2个电场、除尘效率90%，其袋式除尘器的过滤速度为1.2m/min。④WESP为4个电场的静电除尘器，比收尘面积约为90m2/（m3/s），湿法脱硫后加装WESP。⑤电价按0.35元/（kW·h），年运行时间按7000h计。⑥维护费用，电除尘器设计寿2013年3月14—19日的测试结果表明，该WESP对脱硫后的烟气中固体（包括烟尘、石膏）去除率为86.4%，对液滴的去除率为91.3%，对气态汞的去除率为57.4%。在解决了“石膏雨”问题的同时，能够稳定实现烟尘达标排放。对烟气表1
湖南益阳电厂WESP对颗粒物的去除效率
Tab.1
粒径/μm效率/%TheremovalrateofparticulatematterinHunanYiyangCoal-FiredPowerPlantwithWESP
0.07256.90.12171.20.20280.10.31688.80.48378.50.76166.51.23076.01.95683.83.08889.95.15991.68.12094.20.03949.463节能与环保中国电力第46卷命按30年计，易损件极板、极线、轴承、锤头、瓷套、瓷轴等寿命按10年计，每10年的更换费用按电除尘器设备费用的15%计。袋式除尘器及电袋复合除尘器中的滤袋寿命按4年，笼骨、脉冲阀寿命按8年计。设备费用与年运行费用比较见表2[5]。表2
设备费用及年运行费用比较
11.8～129.9mg/m3，平均为54.21mg/m3。SO3排放到环境空气中会很快与氨形成硫酸铵，成为二次颗粒物PM2.5。WESP对SO3脱除率按70%考虑，意味着平均可脱除37.95mg/m3，若按硫酸铵计，即为62.62mg/m3。WESP对烟气中一次PM2.5的直接去除按10mg/m3计，加装WESP可脱除的PM2.5高达72.62mg/m3。Tab.2Comparisonbetweenequipmentcostsand
operationalcosts
万元
电除尘器袋式电袋复合除尘器一体式分体式2011年京津冀火电装机容量为5404万kW，长三角火电装机12927万kW，广东省火电装机总量为5639万kW，这“三大区域”火电装机容量为23970万kW，假定其中2亿kW加装项目设备费用年运行费用易损件的更换费用滤袋、笼骨的更换费用电耗费用年运行费用合计年运行费用相差4电场+WESP5000210（含水处理器）6电场除尘器WESP，可减少PM2.5约116t/h，发电设备年利用小时数按5500h计算，每年可减少PM2.5约63.8万t，减排效果很好。3700300034503450550257312-340025040265200208313521-1310208372580-725结语
（1）国内外燃煤电厂均有采用WESP进行烟0240450-202气除尘的案例，WESP对烟气中低浓度的污染物有较好的脱除作用，对一次PM2.5、SO3和Hg的去除率分别在85%、70%和60%左右，污染物的去除率与WESP内的烟气速度有关，速度越低，去除率越高。（2）国内不同地区不同煤质的18个燃煤电厂脱硫塔出口SO3平均排放浓度为54.21mg/m3，加装WESP后，意味着可脱除的PM2.5高达72.62由表2可知，采用4电场加装WESP的设备费用最高，比袋式除尘器增加66.7%，比6电场静电除尘器增加35.1%，但运行费用不是很高，低于袋式除尘器。mg/m3。“三大区域”中按有2亿kW的煤电机组4
湿式电除尘器对PM2.5的减排效果
在燃煤电厂加装WESP，环境效益主要是减加装WESP测算，每年可减少PM2.5约63.8万t，减排效果可观。少烟尘、酸雾（SO3等）和汞排放。2003年，美国Bruce参考文献：
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Mansfield电厂2号机组（835MW，燃用3%硫分的煤）WESP试验结果见表3。表3
湿式静电除尘器的运行效果
Tab.3
烟气流量/OperationaleffectofWESP
氧化汞/MOHua,ZHUFa-hua,WANGSheng.ContributiontoPM2.5ofatmosphericpollutantemissionfromthermalpowersectorand
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SO3酸雾/粉尘/%单质汞/%（104m3··h-1）速/(ms-1）%1352543.04.5886593703626烟气流从表3中可以看出，即使在较高的烟气流速下，WESP对污染物的去除率都达到了较高水平。湖南益阳电厂的测试结果表明，WESP对脱硫后烟气中固体尘粒的去除率为86.4%，对PM2.5的去除率约为85%，对汞的去除率为57.4%，与美国的研究结果非常一致。根据国电环境保护研究院对全国18个电厂ZHAOHai-bo,ZHENGChu-guang.Operationoptimizationofelectro-staticallyenhancedwetscrubbers[J].JournalofPowerEngineering,2007,27(6):954-959.[3]ALTMAN
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（责任编辑李秀平）
ApplicationofWESPinCoal-FiredPowerPlantsandItsEffectonEmissionReductionofPM2.5
MOHua1,ZHUFa-hua2,WANGSheng2,YIYu-ping2
（1.AppraisalCenterforEnvironment&Engineering,MinistryofEnvironmentalProtection,Beijing100012,China;
2.StatePowerEnvironmentalProtectionResearchInstitute,Nanjing210031,China）
Abstract:Thewetelectrostaticprecipitator(WESP)hasbeenusedsuccessfullyindevelopedcountries.Inordertoborrowtheexcellentexperienceabroadandpromotetheemission-reductionofPM2.5fromthepowersectorinChina,thepaperanalyzestheprincipleofWESP,andcomparestheapplicationsbetweenChinaandabroadwiththetechnicaleconomicsofWESPanalyzed.Inaddition,thecontributionofWESPtothereductionofPM2.5fromthepowersectorisalsodemonstratedindetails.TheforeignoperationexperienceindicatesthatnotonlyhasthenumberofPM2.5particlesbeendecreasedeffectively,butalsothedustemissionconcentrationiscontrolledbelow10mg/m3aswellasover95%oftheacidfogremovalrateandremarkableachievementonHgcontrol.WESPhasbeenputintooperationsuccessfullyorisbeingconstructedinsomepowerplantsinChina.ThemonitordatashowthattheremovalrateofPM2.5,SO3andHgisabout85%,70%and60%respectively.IfWESPisinstalledinthe200-GWcoal-firedgeneratingunitsinthekeypollutantcontrolregionsofBeijing—Tianjin—Hebeiarea,YangtzeRiverDeltaandPearlRiverDelta,638thousandtonsofPM2.5canbereducedannually.Keywords:coal-firedpowerplant;WESP;PM2.5;emission-reduction
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