湿式电除尘器（WESP）在高含硫燃料锅炉SO3雾治理中的应用与经验

Hidekatsu Fujishima、Chikayuki Nagata（Mitsubishi Heavy Industries）对水平流WESP与MDDS的工程实践与测量方法比较

关键词
湿式电除尘器,WESP,SO3雾,电除尘器,凝结性颗粒,MDDS,Enelco

在燃烧高含硫燃料的锅炉中，SO3在烟气冷却至湿法脱硫（FGD）后会凝结成直径远小于1微米的硫酸雾（SO3雾），不仅导致明显的蓝色烟羽，更对PM2.5、排放不透明度与“可凝性颗粒物”监管带来影响。本文基于三菱重工（Kobe）Hidekatsu Fujishima与Chikayuki Nagata的工程实践，总结了水平流湿式电除尘器（WESP）及新型MDDS系统的关键技术、运行要点与测量方法比较，并结合中国工业（浆纸、钢铁、水泥、化工）应用场景提出实施建议[1]。

水平流WESP的结构与干式电除尘器相似，但采用横向进气、并列收尘板与带长尖刺的刚性放电极，利于维持稳定电晕并实现连续喷雾洗板。关键工艺是循环喷雾水的碱性调节（常用苛性钠或氢氧化镁）与pH在线控制，形成持续的水膜将带电微粒和SO3雾捕集并以浆液形式排出。这种连续雾化+回收加药策略既能显著降低硫酸腐蚀风险，又避免一次性大水耗，适合大型公用事业锅炉的改造与升级[1][2]。

材料与腐蚀控制是WESP设计的核心。试验表明在存在电晕表面电位时，常见合金（Hastelloy、Inconel）并不一定优于316L，且仅用周期性冲洗的钛构件在实际运行中仍可能在数月内被硫酸侵蚀破坏，因此必须依靠连续碱性雾化和回收中和来保持接触面pH并延长寿命[1]。另一项不可忽视的问题是空间电荷效应：SO3雾粒子直径极小（质量中值d50 <0.08µm，数目中值约0.03–0.04µm），当载荷总量增大时会抑制电晕电流并降低除尘效率，因而WESP通常采取多区独立供电的水平结构以抵消串联区间的电流损失[1]。 为了解决占地和改造受限问题，三菱还开发了MDDS（介电滴状洗涤器）——利用预电荷与极板产生的极化场使较大水滴带极化电荷，进而以“带电水滴”俘获超细SO3雾和烟尘，适用于占地受限的小至中型锅炉（工业锅炉、热电联产）。MDDS优点是占地小、垂直流型布置，但当前对处理大流量时的能耗与极限容量（约3×10^5 m3N/h）仍有改进空间[1][4][5]。 测量方面，应特别注意固态颗粒与凝结性SO3的区分。美国EPA Method 202（冷凝吸收瓶法）存在SO2被吸收并被误判为SO3衍生物的问题，而日本通行的螺旋管/受控冷凝法（Spiral Tube / Controlled Condensation）能在冷凝段使SO3凝结而不捕集SO2，因而在WESP进出口低浓度测量时更可靠。此外，采样滤膜材料与后处理也会显著影响“固态粉尘”结果：玻纤滤膜易吸收SO2/SO3并需高温（如250°C×2h）处理以消除干扰，石英或硅质滤膜对减少误差更为稳妥[1][7][8][9]。 工程业绩显示，水平流WESP在日本与欧洲多个锅炉（燃油/煤、含硫高）实现了从几十ppm SO3降至<1 ppm的治理效果，并有效消除湿烟羽，改善可见性与PM排放表现[1][3]。对中国的浆纸、钢铁、水泥与化工行业而言，安装WESP或MDDS可帮助企业在配合FGD后同时清除凝结性颗粒、满足更严格的“总粉尘”监管、降低目视污染与二次腐蚀风险，同时通过优化电场设计与极板/极线结构实现能耗与运维成本的可观节约。 作为工业除尘领域的系统供应商，艾尼科（Enelco）可结合以下优势助力项目落地：基于现场烟气分析优化电场与极线几何以降低空间电荷影响；采用耐蚀涂层与结构化喷雾回路减小维护频率；提供在线pH与电流/电压智能监控以实现节能运行；以及为改造项目设计紧凑型MDDS版型以降低占地并缩短停炉时间。展望未来，随着“凝结性颗粒物入总尘”监管趋严，WESP与MDDS类技术将成为高含硫燃料锅炉和混合燃料炉的重要补充治理手段，结合数字化运行维护与材料进步，整体运营成本将进一步下降，适配中国工业长期减排目标与能效提升需求。 参考文献 [1] H. Fujishima and C. Nagata, "Experiences of Wet Type Electrostatic Precipitator Successfully Applied for SO3 Mist Removal in Boilers Using High Sulfur Content Fuel," Mitsubishi Heavy Industries, ICESP IX proceedings. [2] H. Fujishima and Y. Tsuchiya, "Application of Wet Type Electrostatic Precipitators for Utilities' Coal-Fired Boiler," Particulate Control Symposium, 1993. [3] K. Baernthaler et al., "Design and Start-Up of a Limestone FGD for an Oil Fired Boiler in Werndorf/Austria," Mega Symposium, 1997. [4] Y. Ueda et al., "Development of Advanced Gas Cleaning System for Sub-Micron Particle Removal," ICESP VIII, 2001. [5] H. Fujishima et al., "Novel Electrostatic Precipitation Technologies in Japan," Mega Symposium, 2001. [6] US EPA Method 5 – Determination of Particulate Matter Emissions from Stationary Sources. [7] US EPA Method 5B – Determination of Nonsulfuric Acid Particulate Matter Emissions. [8] US EPA Method 202 – Determination of Condensible Particulate Emissions. [9] JIS Z 8808 – 1995, Methods of Measuring Dust Concentration in Flue Gas.