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浅谈影响电除尘器收尘效率的主要因素(1)

北极星电力网技术频道    作者:马睿智 戴彬   2010/11/17 9:42:29   

  1.前言
  随着国家对环境保护的要求日趋严格,电除尘器以其除尘效率高、运行费用低而得到广泛应用。电除尘器运行的效率一般要求保持在一个很高的水平上,否则将达不到国家对烟气排放的要求。但影响电除尘器除尘效率的因素有很多,其中主要因素有:烟气温度、烟气湿度、烟气流速、粉尘浓度和粉尘比电阻等。下面就以上诸因素进行一些浅显的论述。
  2.烟气温度对电除尘器的影响
  随着燃煤电厂单台机组容量和锅炉热效率的不断提高,电除尘器进口烟温不断降低,从20世纪50-60年代的170-180℃,降至目前的130-140℃,有时甚至降至不足130℃。烟气温度的急剧的变化,对电除尘器的运行产生了较大的影响。主要表现在以下三个方面。
  2.1烟气温度对粉尘比电阻的影响
  工业粉尘大多是无机化合物或金属氧化物,它们的电绝缘性能比较好,比电阻一般都有比较高。通常情况下,烟气温度高,粘附在粉尘表面的水分了愈少,粉尘的比电阻愈高,一般可达1011欧姆·厘米。但是,当温度正如超过一定限度时,由于粉尘本身分子热运动的加强,物质中自由离子的自由电子的数目增加,物质的导电性能增大,表现为本身体积电阻的降低,在此之后,粉尘的比电阻将随温度的升高而降低。如图1。表1为焦铝2X125MW机组的比电阻随温度变化的参数表。
  2.2烟气温度对粘度的影响
  当烟气温度升高时,气体的分子热运动加剧,运动着的分子之间的磨擦加大,使得气体的粘度增加。电场中的带电粉尘在电场库仑力的作用下,向收尘极板运动的驱进速度也与含尘烟气的粘度有关。当烟气温度愈高,气体的粘度愈大,粉尘的驱进速度愈低,收尘效率也随着降低。
  
  2.3烟气温度对气体击穿电压的影响
  从气体放电的条件来看,在正常大气压力下的干燥空气,在一定距离的空间,产生电击(火花放电)的电压,随着气体密度(单位体积中的气体分子数)的减少而降低。这是因为,当气体密度减少时,气体分子的间隔加大,每个电子在电场中产生碰撞电离"自由行程"加大,因而电子可获得较大的速度和动能,电离效应加强,气体容易被击穿。
  根据管式电除尘器临界电场强度与电晕极型式及烟气密度的关系式(经验式):
  Ek=31δ(1+0.308/)公式中:
  γ0-电晕极的半径(厘米)
  δ-空气相对密度(工作状态下的空气密度与标准状态下的空气密度之比)
  Ek-临界电场强度(开始产生电晕的电场强度)
  式中可以看出,当空气相对密度δ减少时,开始产生电晕的电场强度也随之降低,气体所击穿电压下降。同时,实验还表明,随着空气密度的降低,电晕的起始电压也相应的降低。如图2。
  
  
  图2  烟气温度与伏安特性的关系曲线
  图2表明,维持电除尘器稳定操作的电压范围随着气体温度的升高而降低。
  从上述分析可以得出,气体的击穿电压与气体的密度成正比关系,而气体的密度在很大程度上决定于气体温度。当气体压力不变时,气体的密度与气体的绝对温度成反比。因此,当气体温度降低时,气体的密度增加,从而使气体的击穿电压也相应的增加。由于击穿电压的增高,可使电除尘器所承受的电压更高,从而可大提高收尘效率。
  图2的伏安特性还表明,当烟气温度超过150℃时,电压即使在不大的范围内变动,也足以引起电流的显著变化。
  2.4烟气温度对烟气量的影响
  根据关系式:v≈2.86×T/P×102公式中:
  v-烟气的实际比体积,m3/Kg,v=1/ρ
  ρ-烟气的密度,Kg/m3
  v0-标准关态下的烟气的比体积,m3/Kg,对于燃煤电厂的烟气,v0≈0.77m3/Kg(标准状况下)
  所以在烟气压力不变的条件下,当烟温降低时,烟气量将下降。
  综上所述,燃煤电厂烟气温度降低所引起的飞灰比电阻的下降、气体的粘度的下降、烟气密度的提高、烟气量减少,对于提高电除尘效率都是有益的。
  3.烟气流速对电除尘器的影响
  在电除尘器的通流截面确定之后,通过电场的烟气流速愈高,则收尘效率愈低。反之,烟气流速愈低,则愈容易收尘。
  (1)当烟气流速愈大,含尘烟气通过电场的时间缩短,有些粉尘还来不及充分荷电,则被收尘极捕集的概率减小,被气流带出电除尘器。
  (2)有效电场以外的空间,诸如:下部的灰斗、上部的间隔和两边极板与外壳的空隙中,由于烟气流速过大,被气流带走的漏灰将增加。
  (3)已收到电极上的粉尘在振打时,落入下部灰斗中,但由于烟气流速过大,在下落过程中,很容易被气流带走。如果烟气流速过大,既使不振打时,气流仍然会冲刷带动走已收到收尘极上的粉尘。这样,如果烟气流速过大,则会加大粉尘的二次飞扬。
  综上所述,烟气流速增大,会降低电除尘的效率。

来源:兰州电力修造厂
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