湿式与干式静电除尘器技术比较与应用评估

基于 Siemens Energy（ICESP XIII, 2013）研究的湿式/干式ESP对PM2.5、硫酸雾与汞控制性能比较

关键词
静电除尘器; 湿式电除尘器; 干式电除尘器; PM2.5; 烟气治理; 艾尼科; 硫酸雾

随着大气颗粒物控制和烟气治理成为电厂与重污染行业的核心议题，静电除尘器（ESP）技术在电力、水泥、钢铁、化工和浆纸等行业的应用持续增长。本文改写并归纳 Siemens Energy（作者：S. Seetharama、A. Benedict、J. Reynolds）在 ICESP XIII（2013 年班加罗尔）会议中的比较研究，聚焦干式电除尘器与湿式电除尘器在颗粒物（尤其是 PM2.5）、硫酸雾与汞控制方面的差异与工程启示[1-9]。文章在技术描述基础上，结合中国行业需求与艾尼科（Enelco）在极板、极线与电场优化方面的实践案例，提出适配策略与未来趋势展望。

在颗粒物物理特性方面，研究指出微米级与亚微米粒子在数量与表面积上差异巨大，细颗粒（<1 μm）数量和表面积远超粗颗粒，导致捕集难度和健康风险显著增加[1]。干式 ESP 主要用于捕集可过滤的粗颗粒（PM10），通常在较高温度和高粉尘负荷条件下工作；湿式 ESP 则作为终端抛光设备，安装于净化系统中下游的饱和烟气环境，用于捕集亚微米颗粒、凝缩性物质和硫酸雾（PM2.5），对可凝性硫酸雾及液滴具有高效去除能力[5]。 两种技术在工作原理上相同——通过放电电极产生电场对颗粒电晕电离并吸附到集电极——但清灰方式和运行环境不同导致工程选型出现显著差异。干式 ESP 采用机械敲打或振动排灰，适用于高温（约 120–425°C）与高负荷场景，典型比表面积（SCA）较大（约 300–800），气速较低（约 0.9–1.5 m/s），材料可采用碳钢，造价相对较低[7]。湿式 ESP 通过间歇或连续冲洗保持集电极洁净，运行于饱和、低温（<65°C）且腐蚀性强的工况，SCA 较小（约 50–200），允许较高气速（约 1.8–3.0 m/s），但对防腐材料和水处理提出更高要求[4-6]。 颗粒电阻率对干式 ESP 性能影响显著：中等电阻率有利于形成可脱落灰层，而高电阻率会引发反向电晕（back corona），影响捕集效率；湿式 ESP 由于集电极即时冲洗，基本消除了电阻率限制，但高浓度超细颗粒可能导致电流抑制，通常在微量颗粒负荷（约 0.2 g/m3）即需采用高强度放电电极设计来缓解[7-8]。 关于汞控制，干式 ESP 结合活性炭注入可实现对气态汞的高效捕集（>90%）；湿式 ESP 对颗粒结合的汞捕集效果好，并可通过内部臭氧生成实现部分元素汞氧化，从而提供一定的协同减排效益[8]。在可见烟羽问题上，研究显示硫酸雾是主要贡献者，湿式系统能显著降低可凝性硫酸雾所致的能见度影响[3,5]。

对中国市场而言，电厂与水泥、钢铁、浆纸、化工行业面临 PM2.5 与 SOx/Hg 等多污染物协同治理需求。工程实践表明，将干式 ESP 作为预处理装置、湿式 ESP 作为末端抛光装置的组合方案，在实现超低排放、降低可见烟羽与提升汞协同控制方面具有明显优势。艾尼科在极板与极线结构优化、电场均匀化设计及耐腐材料选型上有积累，可通过改进放电电极形状与段控电源策略，提高系统稳定性并降低运维成本。

从运营与经济角度比较，干式 ESP 在运行水耗为零、固体灰渣易处置，但对灰分特性、温度与电阻率敏感；湿式 ESP 虽增加用水与废水处理负担，但能以更低的比表面积和更小的体积实现对 PM2.5 与硫酸雾的高效去除，适用于烟气加湿或脱硫后端的终端治理。结合中国日益严格的排放标准与节能减排目标，建议在新建与改造工程中评估“干+湿”复合工艺或依据工况精准选型，以兼顾投资、排放绩效与运维便捷性。

结论：湿式与干式静电除尘器各有优劣，选择应基于烟气温度、湿度、颗粒尺寸分布、灰分电阻率以及是否存在可凝性污染物与汞等因素。Siemens Energy 的比较研究为工程选型提供了量化参考，结合艾尼科在电除尘器关键部件与电场优化的技术实践，可为中国钢铁、水泥、浆纸与化工等行业提供定制化、低成本且高效的烟气治理解决方案，助力企业达成更高的排放标准与运维经济性。[1-9]

参考文献
[1] Particle Size Distribution Testing Using Pilat U of W Cascade Impactors. CleanAir.
[2] Altman R., Buckley W., Ray I.; Application of Wet Electrostatic Precipitation Technology in the Utility Industry for Multiple Pollutant Control Including Mercury. Coal-Gen, 2003.
[3] Walsh P.M., McCain J.D., Cushing K.M.; Evaluation and Mitigation of Visible Acidic Aerosol Plumes from Coal Fired Power Boilers, 2006.
[4] Triscori R.; The Evolution of Wet Electrostatic Precipitators. APC Round Table & Expo, 2009.
[5] Hardman R., et al.; Estimating Sulfuric Acid Aerosol Emissions from Coal-Fired Power Plants. U.S. DOE-FETC Conference, 1998.
[6] Verhoff F., Banchero J.; Predicting Dew Points of Flue Gases. Chemical Engineering Progress, 1974, 70:71-79.
[7] EPRI Electrostatic Precipitator Maintenance Guide. Final Report, Feb 2003.
[8] Reynolds J.; Multi-Pollutant Control Using Membrane-Based Up-flow Wet Electrostatic Precipitation. NETL Report, 2004.
[9] White H.; Industrial Electrostatic Precipitation. Addison-Wesley, 1963.