摘要：目前，随着我国经济的快速发展，湿电除尘器优化设计越来越受到关注。本文简要探讨了湿式电除尘技术的原理，对实际燃煤电厂运用该技术进行湿烟气颗粒物超低排放的治理进行分析。并从项目布置以及工艺方法等两个方面，详细展示该电厂开展湿电除尘优化设计的具体措施，为类似企业运用该技术开展相关优化设计提供技术参考[1]。
关键词：湿电除尘器;优化设计;应用
引言
保护环境是人类生存的必要。随着环境污染的日益严重，烟气治理技术的应用已越来越受到人们的重视。由于湿电除尘器除尘效率高、运行管理方便和适应性强等优点，已在各工业领域含烟气治理中得到了广泛的应用。但目前对湿电除尘器本体结构的设计并无规范的设计理论,在生产制造时,只是通过类比法进行设计,各构件截面尺寸的确定具有较大的保守性和盲目性,从而造成了材料的很大浪费。
1湿式电除尘在燃煤电厂中的具体应用现状
1.1工程概况
某燃煤电厂的一期工程1#、2#（2×630MW）机组，采用的是超临界参数变压直流炉。2台燃煤机组中，每炉配置2台卧式双室四电场静电除尘器。其中单台除尘器的设计总收尘面积为41040m2，阴阳两极的极板高度为15m，比集尘面积为102.4m2/m3/sec,出口的含尘浓度为30mg/m3。电厂按照1炉1塔的设置配置石灰石-石膏湿法脱硫系统进行脱硫。
1.2改造后性能测试结果
该项目的湿电除尘器是在2017年6月建成投运，同年8月份对设备情况进行了系统性能测试。进出口浓度：湿电除尘器进口的烟尘浓度为17.4mg/m3，出口的烟尘浓度为2.3mg/m3，整体除尘效率为86.78%。达到了出口浓度≤5mg/m3的超低排放目标。雾滴脱出率。湿电除尘器的入口雾滴浓度为16.7mg/m3，出口的雾滴浓度为2.48mg/m3。整体的雾滴脱出率为85.15%。有效解决了“石膏雨”等现象。
2湿式电除尘在燃煤电厂中的优化设计
2.1湿电除尘器壳体的优化设计
壳体主要承受负压以及风载、雪载等压力，一般由侧墙板、顶板等部件组成，常见壳体是在薄壁钢板上间断焊接加强筋（角钢、槽钢等），即传统的筋板结构，其满足强度要求的同时耗用钢材多、投资成本大。为此，研究了新型压型板结构壳体和平衡式限压装置。新型压型板壳体是将薄壁钢板在专用轧机上按不同需求压制成不同断面形状的整体结构件，其剖面形状与尺寸参数见图1。其中W为波宽，H为波高，T为板厚。[2]
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图1新型压型板剖面形状与尺寸参数
建立压型板有限元模型，并根据电除尘器运行时壳体承受不同的载荷大小进行受力分析（见图2），从而确定每一种载荷下其剖面尺寸参数（H、W与T）的最佳组合值；最后定型制造（见图3），制造出来的压型板壳体不仅满足相应的强度要求，同时具有制造工期短、安装方便、大幅减少制造与安装的焊接工作量、外形美观等特点。
图2 压型板有限元模型与受力分析示例云图
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图3 压型板壳体制造
平衡式限压装置安装在电除尘器内顶板上，通过弹簧引导芯门的开关，控制湿电除尘器内外压差处于设计范围，从而实现在高负压工况下自动调节内外压差，无需增加壳体板厚，以达到降低壳体用材成本的目的，同时兼具安全保护作用，防止工艺误操作导致瞬时负压过大而破坏电除尘器。通过以上对壳体的优化措施，就相同规格设备比较，可节省钢材15%～20%，大大降低了湿电除尘器的投资成本。[3]
2.2三维设计优化
为了更好地优化流场，降低阻力，本项目采用CFD计算机数值模拟对烟道以及除尘器的流场进行了模拟实验。为了保证模拟真实度并提升实验结果可靠性，将烟道、进风口、除尘器壳体以及出风口按照1:1的比例建立数值几何模型。通过对烟气在各个截面的流速进行分析，最终确定了导流板的位置、气流分布板的位置以及开孔率等。并明确气流分布板采用格栅式结构，可以有效防止烟尘堆积的情况。通过流场优化，从而使得整个系统阻力小于600Pa，气流均布系数＜0.2。采用模拟的结果进行烟道和设备本体的外形优化设计。运用三维建模的方式获取最佳的设计方案。其中除尘器下部结构改用混凝土结构，并将水泵房、配电控制室布设在除尘器的下方，有效实现了空间的综合利用。整体用钢量较原方案节省了75t，工程造价节约了70万元。
结语
采用湿式电除尘器作为燃煤电厂烟气的终端处理设备，由于其处理效率高，运行稳定可靠，具有多污染物协调处理效果，得到业内的普遍认可，已成为湿法脱硫烟气深度净化后处理的标准配置。进一步优化设计，降低投资和运行费用，使好的技术能得到更广泛的推广应用。首先，本湿式电除尘器优化设计，阳极模块采用自动拉挤成型的碳纤维导电玻璃钢，保证阳极表面的电阻小于50Ω，除尘效率大于85%，满足超低排放要求。其次，将阳极模板外壁作为烟道进行结构设计，从而减少项目投资，并方便后期的设备维修。
参考文献
[1]杨耀新，胡小吐.催化装置再生烟气脱硫后湿电除尘器的工业应用[J].广东化工，2020，47(2):130-133，136.
[2]张忠梅，楼军，盛洪产，等.燃煤热电厂150t/h循环流化床锅炉烟气超低排放技术应用[J].能源工程，2019，(4):78-82.
[3]林欢，龚蔚成，张英，谢智宇.导电玻璃钢湿电除尘器超低排放改造技术分析[J].中国环保产业，2018，(11):49-52.