河北國華定電公司二期工程建設兩臺660兆瓦超臨界直接空冷機組，是河北省、保定市“十一五”期間的重點建設項目。3、4號機組分別于2009年9月3日、12月22日順利通過168小時滿負荷試運，投入商業運營。根據神華集團、國華公司“綠色發電計劃”的總體部署，國華公司對燃煤電廠提出了近零排放的要求。定電公司將執行煙塵≤5毫克/標立方米的排放限值，原設計已不能滿足排放限值要求，現有除塵設備需按此目標進行改造和優化。
       根據現有電除塵設備的實際運行狀況，目前其實際運行性能已優于設計指標，在現有設備上進行改造來提升潛能已非常有限。因此，定電公司多次組織專家論證，結合目前已有的技術，決定在3、4號機組脫硫后的煙氣系統增加濕式電除塵器。
       根據上述技術路線，經招標選定采用福建龍凈公司的技術，在煙氣脫硫后吸收塔出口至煙囪之間加裝濕式電除塵器。設計要求的參數為：當濕式電除塵器入口煙塵濃度大于或等于25毫克/標立方米，保證除塵效率不低于80%；當入口煙塵濃度小于25毫克/標立方米時，出口煙塵濃度應小于5毫克/標立方米。當除塵器入口霧滴濃度大于或等于50毫克/標立方米時，應保證霧滴脫除效率在80%以上；當除塵器入口霧滴濃度小于50毫克/標立方米時，出口霧滴濃度應小于20毫克/標立方米。
       3、4號機組分別于2014年11月底、12月底完成項目改造。該項目實施后，經河北省環境監督中心站測試，3、4號機組煙塵排放最終值均為2.0毫克/標立方米，遠優于目標值，遠優于重點地區環保特別排放限值標準，實現了煙塵污染物綜合治理“近零排放”，翻開了清潔生產的新時代。
        二、治理方案及實施
       1.濕式電除塵器除塵原理。
       濕式電除塵器的收塵機理與干式電除塵器完全相同，區別是清灰方式不同。常規電除塵器通過振打的方式來清灰，而濕式電除塵器是靠液體沖洗集塵極、放電極表面來進行行清灰。在濕式電除塵器里，由于濕法脫硫工藝產生的水霧，使粉塵凝并、增濕，粉塵和水霧在電場中一起荷電，一起被收集，水霧在收塵極板上形成水膜，水膜使極板保持清凈，如下圖所示。

圖1：濕式電除塵器示意圖

       由此可見，與干式電除塵器不同，濕式電除塵器的性能不受粉塵比電阻和煤灰性質的影響，內部沒有運動部件，沒有振打清灰引起的二次揚塵，因此，性能穩定，高效，運行可靠，對重金屬、PM2.5和SO3有很高的脫除效率。是濕法脫硫后最終環保把關的最佳設備。
       2.濕式電除塵器技術優勢。
       （1）穩定實現超低排放，滿足當前國家新排放標準要求；
       （2）有效脫除PM2.5微細粉塵和氣溶膠，改善煙囪透明度，滿足更長遠的國家空氣質量控制要求；
       （3）解決濕法脫硫帶來的石膏雨，藍煙酸霧環境問題。
       3.濕式電除塵器缺點。
       （1）國內應用業績較少。
       （2）初投資較高。
       濕式電除塵器（WESP）最早在1907年開始應用于硫酸和冶金工業生產中，在1986年后國外燃煤電廠也開始采用濕式電除塵器，除去煙氣中微細粉塵和酸霧等污染物。由于濕式電除塵器是控制燃煤煙氣PM2.5非常有效的設備，在發達國家的電力等工程領域得到了廣泛應用。據不完全統計，已有50余套不同類型的濕式電除塵器應用于美國、歐洲及日本的電廠，主要作為大氣復合污染物控制系統的最終處理技術裝備，用于去除濕法脫硫（WFGD）無法收集的酸霧、控制PM2.5微細顆粒物及解決煙氣排放濁度問題。
       濕式靜電除塵器工作原理與傳統電除塵器相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環境為一“濕”一“干”，濕式靜電除塵器裝置處理的是脫硫后的濕煙氣，布置在除塵脫硫系統的尾部。電除塵器出口煙氣經脫硫之后，其中煙塵的去除率約40～50%，但脫硫后濕煙氣不可避免的攜帶石膏漿液。濕式靜電除塵器裝置作為除塵脫硫系統中煙囪排放之前的最后一道屏障，在保證煙塵達標、解決“石膏雨”等諸多方面具有重要的作用。
       濕式靜電除塵器裝置主要由電暈線（陰極）、沉淀極（陽極）、絕緣箱和供電電源組成。其工作原理為：

圖2：濕式靜電除塵器工作原理圖

       在裝置的陽極和陰極線之間施加數萬伏直流高壓電，在強電場的作用下，電暈線周圍產生電暈層，電暈層中的空氣發生雪崩式電離，從而產生大量的負離子和少量的陽離子，這個過程叫電暈放電；隨飽和濕煙氣進入裝置內的塵（霧）粒子與這些正、負離子相碰撞而荷電，荷電后的塵（霧）粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，向陽極運動；到達陽極后，將其所帶的電荷釋放掉，塵（霧）粒子就被陽極所收集，進而通過水沖刷的方式將其清除。
       由于水滴的存在，水的電阻相對較小，水滴與粉塵結合后，使得高比電的粉塵比電阻下降，因此濕式電除塵的工作狀態會更加穩定；另外由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，所以不會產生二次揚塵。
       濕式電除塵器在結構上有管式和板式。管式電除塵器的集塵極為多根并列的圓形或多邊形金屬或非金屬管，放電極均布于極板之間，管狀濕式電除塵器只能用于處理垂直流動的煙氣。板式電除塵器的集塵極呈平板狀，極板間均布電暈線，板式濕式電除塵器可用于處理水平或垂直流動的煙氣。
       在相同的集塵面積時，管式電除塵器內的煙氣流速可以是板式除塵器的兩倍，因此在達到相同除塵效率時，管式除塵器的占地面積要遠小于板式除塵器。

圖3：管式和板式型式

       濕式靜電除塵器本體可根據現場具體情況選擇塔內整體布置、豎直凈煙道順流布置、水平凈煙道錯流布置三種結構形式。

圖4：吸收塔內整體布置（左圖）豎直凈煙道順流布置（中圖）水平凈煙道錯流布置（右圖）

       通過上述技術對比可以看出：金屬極板濕式電除塵器、柔性極板濕式電除塵、兩種技術路線各有優劣。在國內都屬于前沿技術，國內業績都不多，產品投運時間都很短。
       金屬極板濕式電除塵器造價最高，日常運行水耗大，且消耗堿液，運行費用較高。在防腐性能上，金屬極板在有中性水膜覆蓋的條件下防腐性能較好，但對水膜的穩定性依賴較高。但金屬極板濕式電除塵具有一定的輔助脫硫脫硝效率；柔性極板濕式電除塵造價最低，陽極本身能夠耐酸腐蝕，但壽命較短，柔性電極擺動后會影響電場的穩定，框架和張緊裝置雖然采用了2205或2507等高等級防腐蝕鋼材，由于長期暴露在混合強酸的環境中，也存在一定的腐蝕風險；
       柔性陽極濕式電除塵器的優勢在于無需額外的沖洗水，沒有循環水系統的電耗和加藥中和環節，因此年運行費用較低。初步估算，在除塵器本體耗電量相同的條件下，柔性極板比金屬極板運行費用低約30萬元/年。
       綜合分析對比，考慮到柔性極板濕式電除塵兩種在技術風險和可靠性、運行費用上各有特點，在招標時確定了鋼性極板方案。
       實際設備情況如下：濕式電除塵器是由除塵器本體、循環水系統、配套高壓整流設備及低壓控制系統共同組成的機電一體化產品。其獨特的灰水循環利用、陰極懸吊、絕緣子保護等技術，充分體現其先進的技術優點和易維護優點，主要組成部分為：濕式電除塵器本體、循環水系統。
       采用微機控制的GGAj02系列高壓靜電除塵用整流設備、GGYAj 系列高頻高壓靜電除塵用整流設備、TIVC-5000系列智能型電壓控制三相高壓靜電除塵用整流設備。
       IPC智能濕式電除塵器控制系統：IPC智能濕式電除塵器控制系統是集計算機應用、通訊、檢測等新技術研制開發的高科技新產品。它適用于濕式電除塵器配套電氣的計算機在線監控和管理，監控和管理對象包括濕式電除塵器的高壓硅整流設備、循環水系統、熱風吹掃及電加熱器等控制設備。本系統適用于濕式電除塵擴展的各個領域，特別是電力行業，是提高濕式電除塵器自動控制水平、達到節能低排運行目的的重要設備。
       三、WBE型濕式電除塵器的主要特點
       WBE型濕式電除塵器的性能不受粉塵比電阻和煤灰性質的影響，內部沒有運動部件，沒有振打清灰引起的二次揚塵，因此，性能穩定，高效，運行可靠，對PM2.5和SO3有很高的脫除效率，是濕法脫硫后最終環保把關的最佳設備。
       1.科學噴淋，用水量省。WBE型濕式電除塵器采用獨特的噴淋系統，配置科學，參數合理，水膜分布均勻，可實現連續、高效清灰，用水省。
       2.高效分離，廢水循環利用。濕式電除塵器采用自主研發的廢水處理循環利用系統，可以將廢水中和除酸，并通過高效分離去除懸浮物，使其滿足噴淋水質要求，實現循環使用。系統只需排出少量廢水，這部分水作為濕法脫硫工藝補水進行再利用，系統再補充等量新水即可維持平衡，相當于零水耗。
       3.機電配合，提效節能。濕式電除塵器采用新型高壓供電系統，滿足帶水工作的特殊性，能有效配合噴淋系統，運行平穩，輸入功率高，除塵效率高。同時可避免過度閃絡，也沒有間斷供電、頻繁起停所造成的能耗和除塵效率下降，確保濕式電除塵器高效節能。
       4.特殊設計，抗腐蝕性好。濕式電除塵器針對各部件的特點，合理選擇相應的結構材料。殼體采用普通碳鋼，內襯鱗片防腐。集塵極和放電極采用不銹鋼材料，表面具有較強的抗腐蝕能力，同時將易產生腐蝕的聯接點減至最小，確保長時間穩定運行。噴淋水經NaOH溶液中和后循環使用，確保內部件的觸液部分始終保持較低的酸濃度，抑制酸腐蝕的發生，從而延長濕式電除塵器的使用壽命。
       5.結構緊湊，占地少。WBE型濕式電除塵器結構緊湊，可在有限的場地內，布置足夠多的收塵面積，確保濕式電除塵器高效率的同時，減少占地需求。能適應場地狹窄的電廠布置使用。
       濕式電除塵器本體部分的主要結構包括：殼體（含支座）、內部構件、高壓進線、進出口喇叭系統、灰斗、鋼支架、樓梯平臺、熱風吹掃系統、給水系統、噴淋系統等。
       （1）殼體（含支座）。WBE型濕式電除塵器殼體由：立柱、墻板、頂梁、內部走道等部件組成。
       殼體能支撐內部構件，建立空間電場，形成一個獨立的收塵空間，和外界環境隔離，防止內、外氣體的交流。有適宜的進、出通道，方便檢修與維護。能承擔除塵器內部結構的自重和外部附加的風、雪、負壓、灰、地震、溫度、檢修等荷載。
       殼體容納內部構件，是濕式電除塵器的工作室。因此，必須具有足夠的強度和良好的密封性能。殼體上還設有阻流板，以避免因氣流短路而降低除塵效率。
       （2）內部構件。WBE型濕式電除塵器內部構件主要由陽極系統、陰極系統等組成。其中，陽極系統主要由極板懸吊梁、陽極板排、集水槽、防擺組件構成，其極板腹板為帶折痕的平板，該結構適合于噴淋清灰，每排極板排通常由4塊板或者5塊板構成。
       陽極板排上部通過極板懸吊梁懸掛在殼體頂梁上，極板排下部設置集水槽，收集板排上清洗下來的灰水。
       陰極系統由陰極框架、陰極吊梁、陰極懸掛系統及防擺裝置構成。陰極框架采用雙桅桿結構剛性小框架，配置新型陰極線。陰極框架主桅桿上端與陰極吊梁連接。陰極懸掛系統一般由：支撐管、支撐底座、支承螺母、支承蓋和承壓絕緣子等構成。為了使系統在高壓供電時穩定運行，絕緣子底部設有電加器及加長的防塵罩，可有效防止煙塵上竄到絕緣子內壁。
       （3）高壓進線。高壓進線系統分戶內式和戶外式兩種，一般均配置有高壓隔離開關、阻尼電阻、穿墻套管等。其主要作用是保證變壓器與陰極系統電氣上的聯通。
       （4）進口、出口喇叭系統。WBE型濕式電除塵器進（出）口喇叭的結構形式有兩種：一種是常規的水平進（出）風喇叭口；另一種為垂直進（出）風喇叭口，其中垂直進（出）風結構多為上進風為主。進口喇叭均設置2層或2層以上的氣流均布多孔板。常規的水平進風方式氣流均布性較好，但占用空間較大；上進風方式氣流均布性較差，但占用空間較小，適合小場地布置；出口喇叭可根據工況和設計要求配置槽型板，可對電場氣流均布以及輔助收塵起一定的作用。
       （5）灰斗。濕式電除塵器收集下來的灰水，通過灰斗送至循環水系統，這是保證濕式電除塵器穩定運行的重要環節之一。灰斗設計應滿足以下條件：必須具有一定的容量，以備循環水系統檢修時起過渡集水斗的作用；排水通暢。斗壁應有足夠的溜角，斗壁內交角處加過渡板，避免積灰。
       （6）鋼支架。鋼支架的作用是支撐整個濕式電除塵器設備及其在安裝運行過程中可能承受的所有載荷。為提高立柱的穩定性，用橫梁、縱梁及斜撐等將立柱連成整體，橫梁、縱梁、斜撐等與立柱的焊接質量將影響立柱的剛性。
       （7）樓梯平臺。樓梯平臺是為了方便濕式電除塵器的就地操作、日常維護保養之用，所有主要維修點均有樓梯平臺達到。
       （8）熱風吹掃系統。為了保證濕式電除塵器的正常運行，防止絕緣子結露，必須設置熱風吹掃系統，保證絕緣子的最低溫度高于煙溫以上20℃-30℃。
       （9）給水系統。給水系統包括循環水箱、循環水泵、補給水箱、補給水泵、堿溶液箱、加堿泵，自動過濾器和相關管件等。給水系統是濕式電除塵器的重要組成部分，用于灰水的收集與處理，然后送至噴淋系統進行循環使用。
       （10）噴淋系統。噴淋系統由噴霧系統和沖洗系統組成，噴霧系統連續運行，保證濕式電除塵器連續清灰。沖洗系統間歇運行，采用大水量對濕式電除塵器內部進行徹底清洗。
       四、治理效果
       定洲電廠于2014年3、4號機組A修期間，完成了增加濕式電除塵的改造項目，經過一個多月的運行證明，已完全達到預期效果，以下圖表分別是3、4號機組2015年1月1日——1月28日之間的煙塵最終排放值，均在2.0毫克/立方米左右。

圖5：2015年01月01—28日之間3（左）、4（右）號機組煙塵排放值

       3、4號機組增加濕式電除塵項目改造后，主要大氣污染物煙塵排放濃度達到2.0毫克/立方米左右，達到燃氣機組排放水平，實現“近零排放”。建設“美麗電廠”，體現出國華定洲電廠將實施“高品質綠色發電計劃”作為新時期建設“有追求、負責任”發電企業的“新責任”，通過技術創新、科學發展，提升了企業的競爭實力和對外社會形象，為新時期企業再次跨越式發展插上了綠色環保展翅騰飛的翅膀。（主創人員：王天偉、李智華、李  勇、劉東信、馬國鴻、孫薊光、安  亮、李玉超、王輝新、苑  斌、盧德強、李  明、王有珍）