陕西龙门钢铁有限责任公司 715405
摘要：目前，我国是社会经济迅猛发展的新时期，高炉煤气是钢铁行业高炉炼铁过程中产生的一种副产能源，因其热值较低，多余的高炉煤气大多都放散的大气中，不仅污染环境，而且造成能源的浪费。在国家节能减排的号召下，高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电（CCPP）是变废为宝的最有效手段之一。本文对湿式电除尘器用于高炉煤气净化的可行性及除尘效果进行研究。研究结果表明：极配型式为480C型板配RS二刺芒刺线，入口粉尘浓度为100mg/m3时，湿式电除尘器对粉尘的去除效率为99.5%，表明湿式电除尘器对高炉煤气的净化满足CCPP燃气轮机对粉尘浓度的要求。
关键词：高炉煤气；节能减排；CCPP；湿式电除尘器
引言
粉尘排放作为大气污染治理主要污染物之一，受到越来越严格的控制，如《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》行动计划提出东、中部地区新建燃煤发电机组在6%基准含氧量下，烟尘排放不高于10mg/Nm3。湿式电除尘器因其具有粉尘适应能力强、除尘效率高等特点在燃煤电厂得到了广泛的应用，同时，湿电对微细颗粒物、重金属、有机污染物等污染物也具有很好的捕集效果，在非电领域也运用很广。虽然湿式电除尘器的工作原理与干式电除尘器的工作原理类似，都是通过高压电晕放电使粉尘荷电，从而在电场力的作用下达到捕集的效果。但是由于湿式电除尘器有“水”的介入，产生了质的区别，例如：湿式电除尘器采用喷淋方式代替了传统的振打清灰，增加了喷淋清灰供水的供水系统和污水循环系统,这就意味着与之相适应的电气控制系统也不一样。因此，控制系统的合理设计对于湿式电除尘器高效、稳定运行和节能降耗具有重要的意义。
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。
2高炉煤气发电用湿式电除尘器的节能研究
2.1湿式电除尘器的类型
湿式电除尘器安装在吸收塔之后，烟囱之前，对脱硫后烟气进行进一步的粉尘的脱除，并对石膏雨、PM2.5、S03等均有良好的脱除效果。目前湿式电除尘器按阳极板材质分，有柔性极板、导电玻璃钢、金属极板三种类型。按布置位置分，可分为塔上式及塔外式两种类型，按布置方式分，可分为立式和卧式两种类型。足以在饱和湿烟气环境中长期运行。柔性极板湿式电除尘器非同一般的特点：（１）除尘的效率可达90%以上，并能够有效的脱出水雾、NH3气溶胶、PM2.5、S02酸雾、重金属粒子等污染物，综合脱除效率达75%以上。（２）无连续的中性冲洗水保护，运行过程间接冲洗，接近“零水耗”。无连续冲洗水加入，可保证出口液滴含量小于15mg/Nm3。无循环的水、废水处理的系统，无碱液的设施，系统非常简单、可靠，运行维护工作量很少、费用很低。
（３）柔性阳极材质是有机合成的纤维，耐腐蚀性能非常好，完全满足在饱和湿烟气环境中长期运行，利用纤维结构的毛细现象，运行过程中，极板可形成“全表面”均匀水膜，避免出现“沟流”现象，极大的减少了阳极发生结构的风险。采用特殊结构设计保证柔性极板的张紧及安装精度，并可实现阳极的单片更换。
2.2智能上位机系统
随着科技的发展，跨平台上位机监控系统可随时随地查看和接收来自设备的重要数据和实时报警信息，大大减轻了运维压力和处理问题的效率，重要数据还可以和工厂的ERP系统整合，自动实时调整运行控制参数。故完善的上位机系统对于湿电系统的高效稳定运行以及工厂节能降耗具有重要的实际意义。为加强对湿电整体运行状态的监控管理，确保设备故障能够得到及时发现和处理，根据运行实践经验，可以通过智能上位机系统的以下3种功能要求来实现：①人机交互和数据报警报表等功能。人机交互应以各种动画、图形、表格报表、曲线、文本等形式在画面上显示，以生动形象的展现出各系统的运行数据及状态，最大限度地方便运维人员发现和排除故障。同时，数据报警报表的设计应具有持续性、可靠性、实时性、完整性，为后续的检修分析提供数据支撑。②AI功能。基于4G物联网，通过采集湿电运行参数，建立基于大数据持续优化的动态控制模型，实现湿电排放口粉尘排放指标与高低压系统闭环控制。通过动态控制模型实现喷淋冲洗周期和时长的动态调整，缩短粉尘在极板表面的停留时间，减轻对极板腐蚀，缓解粉尘在极板结垢。③跨平台监控功能。通过N2N网关连接云端服务器，实现手机移动端或PC端在线监控，获取重要数据报表，实现对设备的远程监控。这种跨平台监控功能能够有效突破时空限制，实时获取设备各系统运行状态，根据现场反馈的数据信息，通过远程操作判断并排除设备故障。
2.3 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。
结语
湿式电除尘器对酸雾、重金属以及PM2.5微细粉尘有良好的脱除效果，其出口的烟尘排放可达10mg/m3甚至5mg/m3以下，且收尘性能与粉尘特性无关，可实现超低排放;其应用在湿法脱硫后，还可解决石膏雨、蓝烟问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。此外，湿式电除尘器还具有除尘效率高、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、可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其他烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。因此，在国家执行特别排放限值和严格控制PM2.5的区域，采用湿式电除尘器进行烟尘治理是一个工期短、经济性好的选择。随着排放要求的趋严，湿电的控制系统也需要进一步的完善和提升，特别是加强对水循环控制系统设计的提升与改进，有助于湿电系统达到高效节能节水的效果，为工业生产带来更多经济效益和社会效益。
参考文献
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