湿式电除尘器在刨花板行业干燥尾气净化中的应用

文_罗如生 福建龙净环保股份有限公司

我国是世界人造板生产大国，产量高居全球首位。随着国民经济的稳步提高，我国人造板生产和消费需求将持续增长。刨花板作为我国人造板领域三大组成部分之一，其在生产过程中的刨花干燥工段，产生大量的高含尘浓度废气，对生态环境造成巨大压力。

2015年原国家环保部办公厅发布了《人造板工业污染物排放标准（征求意见稿）》，将人造板所有工序的颗粒物大气排放限值由原来的120mg/m3降至20mg/m3。同时针对国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱、生态环境脆弱的地区，烟气颗粒物排放限值更是要求达到10mg/m3以下。

鉴于刨花板干燥尾气具有含尘浓度高、烟气温度高、烟气含湿量高的特点，业内传统的废气除尘设备已难以应对最新的环保标准。目前旋风除尘器在人造板/刨花板行业干燥尾气粉尘净化中应用最多。但由于刨花干燥尾气中所含的颗粒物多为低密度微细纤维，且旋风分离机理对小粒径颗粒物的捕集能力存在局限性，故旋风除尘已无法满足超低排放行业要求。袋式除尘器对于高温高湿烟气，及易潮解、黏性高的粉尘，容易在滤袋表面产生结饼糊袋问题，大幅降低滤袋使用寿命，增大压力损失及运行能耗，不适宜在刨花板行业中使用。此外，部分企业采用水幕除尘工艺处理刨花板干燥尾气，或将旋风除尘与水幕除尘串联使用，同样难以将废气颗粒物排放浓度控制在20mg/m3以下。

1 湿式电除尘器适用性分析

针对木质颗粒具有较好润湿性的特点，欧洲较早地开发了以湿式电除尘技术为基础的人造板干燥尾气净化设备。湿式电除尘器的收尘原理如图1所示。它利用高压电晕放电，使烟气中的颗粒物荷电，荷电后的颗粒物在电场力的作用下移动并吸附于金属收尘板表面，进而从烟气中被分离出来。在极板清灰型式上，湿式电除尘器采用水膜清灰的方式，通过喷淋冲刷液（水）使收尘板（阳极板）上附着的颗粒物随水膜的流动流向除尘器底部并排走，避免通过机械或震动清灰造成的二次扬尘，有利于保证低浓度烟尘的稳定排放。湿式电除尘器在刨花板干燥尾气净化中有着出色的适用性。由于湿电的收尘性能与颗粒物特性无关，尤其适用于含湿烟气的处理。同时，相较于其它类型除尘设备，湿电对高温烟气具有出色的适应能力。此外，湿电在喷淋冲洗的过程中还能够协同吸收净化一部分烟气中所含的硫化物、甲醛、酚类及其他有毒有害挥发性有机物，降低大气污染物排放。

近年来国外纷纷将湿式电除尘技术运用在人造板领域干燥工艺尾气治理，包括德国EWK公司、美国TSI公司等，在国外已有成功案例，可满足欧美各国最严格的排放标准。我国的湿式电除尘技术已广泛应用于燃煤、生物质锅炉烟气净化领域，并成功将烟尘排放浓度控制在5mg/m3甚至更低，我国湿式电除尘技术已具备在人造板领域应用底蕴。

图1 湿式电除尘器收尘原理示意图

2 工程应用实例

2.1 工程概况

广西某板业有限公司现一条年产22万m3的定向刨花板（OSB）生产线。该生产线配备有一套35t/h处理量的烘干炉，用于干燥刨花使其含水率满足工艺要求。烘干炉排出的尾气中含有大量的木屑颗粒和水汽，尾气经过引风机后首先进入一套现有的旋风除尘设备进行预除尘。经预除尘后的尾气温度仍有140℃，湿度16.5%，且含尘浓度仍高达600mg/Nm3，若直接排放将远超相关环保标准。

鉴于此刨花板干燥尾气净化工程兼具烟气量大、烟温及湿度偏高、除尘效率要求高的特点，该公司经过技术考察和反复论证后，确定采用福建龙净环保股份有限公司自主研发的LKWESP型湿式电除尘设备，旨在实现干燥尾气颗粒物排放浓度≤10mg/Nm3的环保目标。

2.2 设备技术特点

本项目采用的龙净LKWESP型湿式电除尘设备，采用喷淋洗涤区+湿式电除尘器本体+烟囱上下一体化布置结构，解决了现场场地空间局限的问题，避免了系统臃肿及部分钢支架的额外投资。设备整体结构布置如图2所示。

图2 一体化湿式电除尘器结构示意图

含尘尾气以下进上出的形式首先进入到设备的喷淋洗涤区。喷淋洗涤区设置在湿式电除尘器的下部，主要靠高压喷嘴喷射出的液滴来捕集烟气中的颗粒物。由于颗粒物粒度很小，通常只有十几微米，液滴与粉尘之间可通过惯性碰撞和布朗运动，产生有效的截留、布朗扩散、凝聚和沉降，进而使烟尘浓度及烟气温度出现显著的下降，起到了降低湿电处理烟气量及粉尘负荷的作用。由于设备采用了逆流喷淋结构，在喷淋区内烟气从底部逆流进入，可确保气液充分接触，增加了气液碰撞吸收效率，并对粉尘及易溶于水的甲醛等VOCs进行充分洗涤，提高了系统对各项污染物的脱除效率。

烟气经过喷淋洗涤区后，继续向上流动进入到湿式电除尘器本体。高含湿粉尘颗粒有助于其在湿电的电场区域内充分荷电，进而被阳极（收尘板）捕集。湿电本体内部主要由阴极系统、阳极系统、冲洗清灰系统及高压供电系统组成，具体如图3、4所示。其中，阴极系统采用优异放电尖端结构设计，可保证放电性能同时减少电场死区。阴极线采用2205合金钢材质，既可以保证系统结构强度，同时具有出色的耐腐蚀性能，确保设备的性能及寿命，可有效应对刨花板干燥尾气长期高温、饱和湿态烟气的运行工况。阳极则采用大平板结构设计，易受清洗水冲击并形成均匀水膜，最大程度清洗极板收集的粉尘颗粒，保证极板洁净，提高系统除尘效率。

针对刨花板干燥尾气中颗粒物黏性高、易形成堆灰积灰、难以从极板表面被清除的特点，本项目在电场布置和冲洗清灰系统做了改进。一方面采用了独特的移动式高压冲洗清灰机构，可使每一组高压喷嘴跨各电场通道往复移动。该设计扩大了电场冲洗范围，减少了极板的冲洗死区，可实现点对点全覆盖高效清洗；另一方面，本项目湿电采用上下两层双电场结构。即将原有的9m高的阳极板改为上下垂直布置的两层短极板，每层阳极板高度为4.5m，对每一层极板对应的阴极系统进行独立供电，并为每一层极板设置独立的移动冲洗清灰系统。该结构将冲洗系统所需覆盖的垂直距离缩短了一倍，使单位面积阳极板对应的喷嘴数量翻倍，进一步避免了阳极板积灰的问题。此外，双电场结构还可根据刨花板生产线的负荷变化适当调整供电分区，在满足排放要求的同时节能降耗。

图3 湿式电除尘器结构图

图4 湿式电除尘器阴、阳极结构示意图

2.3 设备选型设计及结构参数

该公司定向刨花板生产线干燥尾气配套除尘设备，经多次实地勘查，反复分析研究烟气参数及场地条件，确定方案的选型设计参数如表1所示。结合选型经验并合理优化结构设计，最终确定该项目湿式电除尘器的结构参数如表2所示。

表1 湿式电除尘设备选型设计参数

表2 湿式电除尘设备结构参数

3 结语

广西某公司定向刨花板生产线干燥尾气除尘净化工程，采用龙净环保LKWESP型湿式电除尘器，通过以上选型设计，目前正在执行阶段，投运后，湿式电除尘器的二次电压将调整在45～55kV以上，火化率控制在0。预计在各种工况下，烟气颗粒物排放浓度可稳定控制在10mg/Nm3以内，满足最新环保标准。该项目作为国内自主技术知识产权湿式电除尘器在刨花板行业干燥尾气净化中的应用工程，为我国湿式电除尘技术开拓出新的市场应用空间，具有广阔的应用前景和推广意义。