静电除尘技术

关键词：

静电除尘技术（精选十篇）

静电除尘技术 篇1

1 静电除尘

煤炭是人类进入工业时代之后的主要能源种类, 而煤炭的燃烧不仅会产生一些氧化物, 还会向空气中排放大量的粉尘, 这样对环境的污染极大。随着我国经济的不断发展, 工业化进程不断加快。人们使用更多的矿物资源来转化为工业原材料, 将煤炭作为燃料的一些工厂和企业向空气中排放的大量烟气带走大量的煤粉, 这样不仅会浪费很多资源, 还会将更多的废弃物带至环境中, 产生环境污染。

静电除尘器是目前效果较好的除尘设备, 受到很多相关工厂和企业的欢迎。静电除尘器主要由阳极系统和保温箱等一系列装置构成。静电除尘器的具体工作原理是使用高压电场使烟气发生电离, 使气流中的粉尘荷电能够在电场的充分作用下和气流分离开来。负极一般由不同断面外形的一些金属导线制作而成, 被称为放电电极, 而正极一般由不同几何外形的一些金属板制作而成, 被称为集尘电极。静电除尘的过程十分复杂, 涉及到很专业的物理过程, 需要应用物理、机械和电子等多种领域的知识。简而言之, 静电除尘器的一般步骤为:气体电离、尘粒荷电、荷电尘粒从烟气当中分离出来、振打进行清灰处理。静电除尘的过程主要是利用高压电晕放电特点, 使电晕极和集尘埃极中间能够实现气体间的部分穿刺。这样的话在两极之间就能存在大量的电离子。

2 静电除尘技术的发展现状

静电除尘技术一般体现在静电除尘器中, 且静电除尘器由于具有运行效率高、处理烟气量大以及耗能量少等一系列的优点, 很受一些企业的欢迎。因此, 静电除尘技术的发展主要体现在静电除尘器的发展上。

2.1 烟气的调质技术

粉尘的比电阻是影响静电除尘器工作效率的重要方面, 高比电阻粉尘对于静电除尘器除尘工作的影响更大。为了解决这个问题, 在烟气里面加入了调质剂, 这样能够有效改善除尘的效果。这种调质技术可以分为两类, 分别为加湿的调质处理和化学调质处理。加湿调质技术主要是使用喷水以及喷蒸汽的方法来进行调理。相关的实践表明, 加湿处理可以很大程度上降低烟气的温度, 使粉尘比电阻居于比较适合收尘的环境下, 这样可以大大提高静电除尘器的除尘效率。化学的调质技术是加入很少量的化学调理剂来解决高比电阻的问题。但是这种化学调理剂很难发现, 具有一定的局限性。

2.2 凝聚技术

凝聚技术是在近几年才发现的, 它能够有效减少烟气中的微细粒子, 改善除尘性能等。凝聚技术的发挥就是在除尘器的前面大致长五厘米的进口烟道位置安装一个凝聚器, 这个凝聚器可以作为一种高速烟气在进入除尘器之前的一种预先的处理装置。凝聚器主要包含一组正负极相间的平行通道, 加入的烟气和灰尘在通过的时候按照这个通道的正或负来分别得到正、负电荷。这样灰尘就会有一半荷正电而另外一半是荷负电。凝聚器在运行费用方面也存在优势, 还能不受到场地的制约, 大受欢迎。

3 静电除尘技术的发展前景

静电除尘技术在发展的过程中经历了很大的变化, 但是在除尘器方面一直没有改变传统的钢质模式。随着科学技术的发展, 国外一些专家发现膜吸尘极具有更多的优异性。膜吸尘极材料的质地很轻, 这样材料在运输和安装的过程中将大大减少劳动强度, 另外, 该材料的价格十分低廉, 对于吸尘器的制作成本来说是一种突破。膜吸尘极还具有很高的除尘效率, 而且因为它没有加强筋, 所以不容易对流场造成严重的干扰, 且减少了一些局部的涡流的出现, 减少二次飞扬现象。膜吸尘具有耐腐蚀的优点, 还具有十分灵活的吸尘清灰的方式。在一样的外力作用下, 它的剪切应力一般会比钢板材质强大概四倍以上, 因此在使用拉载荷方式进行清灰处理的时候, 只需施加较小的外力就能很方便地使积灰层产生较大的反应。因此, 在未来的发展道路中, 静电除尘技术的发展将不断走向高效和便利, 能够有效减少空气污染, 为促进我国的生态平衡提供帮助。

4 结语

静电除尘技术的革新需要有关的研究人员致力于该技术的开发和使用, 生产更多更高效的除尘器, 这样不仅可以促进相关产业的发展, 还能帮助改善我国的空气质量, 这将对全人类生存和发展都十分有意义。静电除尘器是大多数工业企业进行安全健康生产的重要助手, 能够有效减少空气中的大量粉尘, 不仅为企业的发展节约了成本, 也能够有效保障企业一线员工的身体健康, 有利于实现企业的健康发展和和谐社会主义的构建。

参考文献

[1]张洋, 文豪, 张德文, 谢文宁, 耿东耀.基于模糊综合评判的转接站除尘器的选用[J].太原科技大学学报, 2014 (02) .

静电除尘器的除尘理论 篇2

2.1 静电除尘器的结构

静电除尘器的除尘过程发生在电场里，电场由阳极和阴极组成。通常阳极为板状，并且接地，阴极为线状，有的其上有等距离分布的尖端放电点。高压供电装置为电场提供高压直流电源，加在正、负电极之间。通常情况下，气体中只含有极其微量的自由电子和离子，因此可视为绝缘体。发生电晕放电现象后，如加在非均匀电场的电压继续增加，则电晕区将随之扩大，最终将致使电极间产生火花放电，此时可以看见耀眼的闪光及听见爆裂声。 根据电荷“异性相吸，同性相斥”的原理，在气体电离后，大量的自由电子和正负离子会向异极运动。在运动过程中，它们与烟气气流中的尘粒相碰撞而吸附其上，使得尘粒带电，这就是尘粒荷电。

从总体上来说，静电除尘器通常包括本体和电源两大部分。本体部分是个庞然大物，它让处理对象通过并进行悬浮粒子分离。静电除尘器本体部分大致可分为内件、支撑部件和辅助部件三大部分。内件部分包括阳极系统、阳极振打、阴极系统、阴极振打四大部 件，这是静电除尘器的核心部件，也就是静电除尘网器的心脏部分。

从除尘的方式上来分，静电除尘器可以分为：线板式静电除尘器、湿式静电除尘器、线管式静电除尘器、电袋式除尘器等，但如果从结构上来划分的话，一般静电除尘器都是由以下几个部分组成：电晕电极部分、收尘极板、振打装置、外壳体，灰尘输出和高压供电装置等.

（1）电晕电极

在静电除尘器中，电晕电极的作用是使气体产生电晕放电，其结构主要有电晕线、电晕线框架、电晕线框悬吊架以及支撑绝缘套管等组成。

电晕线有多种分类，常用的有如下几种：星形、螺旋形、光圆形、芒刺形、麻花形以及锯齿形等。其中截面是圆形和星形的这两种电晕线的应用较早。对电晕线的要求一般是： 起始电晕的电压较低、但火花放电的电压要高、机械强度要高，同时要耐腐蚀和能维持准确的极距，并且容易清灰。

从实验应用的情况上来看，对于电晕线的选择只是其中的一个方面。同时还要考虑电 晕线的固定方式。由于相邻电晕线之间的距离直接对放电强度的影响很大，例如：如果极距较大，则会大大减弱放电的强度，如果极距过小，也会因为屏蔽作用而导致放电强度减弱。所以一般极距采用0.2 ~ 0.3m左右，具体数值应该视收尘集板的型号和尺寸而定。

（2）收尘极板

收尘极板有很多种形式，总体上可以分为板式和管式两大类。收集极板的结构直接会影响静电除尘器的除尘效率及制造成本，所以对收尘极板的要求较高。例如：要求极板表面上的电场强度应该一致，电流分布应该均匀，产生火花的电压值应该较高；并且要求有利于收尘极板上所收集的灰尘能顺利的落入灰斗，不易产生二次扬尘；要求极板的形状简单容易制作，振打性能及钢度较好，在运输和安装过程中不易变形。要求极板间距合适，因为极板间的距离对静电除尘器除尘效率也有着直接的影响，如果间距太小，则电压不容易升高，会影响除尘器效率，如果间距太大，电压的升高又受到供电设备的容许电压限制，所以，一般在采用 60~70KV 变压器的时，除尘器收尘极板的间距一般取 0.2~0.35 米.

（3）清灰装置

要保证静电除尘器以较高的效率运行，就要及时的清除电晕极和收尘极板上所收集的灰尘。这也是保证静电除尘器能高效运行的很重要的环节之一，因为虽然电晕极上沉积的粉尘比较少，但是对除尘器的电晕放电却影响很大，严重时可以使除尘器完全停止工作，如果收尘极板上灰尘沉积比较厚，将会导致产生火花的电压值降低，电晕电流也会减小，此时尘粒的有效驱进速度会明显减小，除尘效率将大幅下降。因此，为了及时清除电晕极和收尘极板上的灰尘，一般都采用连续振打的方式，使收尘极板上的灰尘及时的被清除掉，常用的方

式有：电磁振打方式、提升脱钩振打方式以及气动振打方式等。

（4）供电装置

静电除尘器只有在有良好的供电环境下才可能获得较高的除尘效率，随着供电电压的升高除尘器的功率和除尘效率也会持续增大，因此，为了让静电除尘器有较好的工作效率， 供电装置必须提供能让静电除尘器较好工作的高压和功率。较早的静电除尘器采用的是机械整流供电以及自耦变压器人工高压方式，随着社会的发展和科技的不断进步，目前广泛应用能够火花跟踪自动调压和可控硅控制的高压硅整流器。供电方式一般采用恒流高压供电。

2.2 静电除尘器的工作原理

静电除尘器的基本工作原理是：使含有粉尘的气流中的粉尘微粒荷电，在除尘器的高压静电场中电场力的作用下驱使已经荷电的粉尘微粒沉降在收尘极板的表面上。电除尘器的电晕电极（又叫放电极线），是由不同截面不同形状的金属导线制作而成的，并接至高压直流电源的负极。而收尘电极又叫阳极板，是由不同形状的金属板制作而成并且接地。本文是基于线板式静电除尘器进行的研究，其内部结构如下图 1.1 所示

静电除尘器的基本工作过程一般分为五个阶段：

（1）首先接通高压直流电，使静电除尘器电极的电压超过临界电压值（也称为起晕电压值）从而在电场中产生电晕放电现象，导致在电晕区内引发电子雪崩，此时会产生大量的正离子和自由电子，它们分别向电极线和收尘极板移动。

（2）在电晕区以外，电子和具有负电性的气体分子相撞，电子被捕获后附着在气体分子上形成负离子。

（3）产生的负离子在静电场的作用下或者不规则热运动的情况下与气流中的粉尘颗粒相碰撞从而使粉尘颗粒荷电。

（4）带有负电荷的粉尘尘粒在高压静电场的作用下向收尘极板方向移动。

（5）带有负电荷的粉尘尘粒与收尘极板接触后则失去电荷成为中性后会粘附于收尘极板的表面，后借助于静电除尘器的振打装置，粉尘尘粒就会脱离极板而被回收到静电除尘器的集灰斗中。

线板式静电除尘器的工作示意图如图 2.2 所示：

2.3 静电除尘器相关的理论模型

静电除尘器在现代高速发展的工业中，作为一种运行费用较低，高效节能和适应性较强的空气净化装置得到了广泛的应用，不但在技术上取得了很大的进步，也在结构和收集理论方面取得了很大的进展，随着研究人员对高压静电收尘原理和粉尘微粒在高压静电场中运动规律的深入研究，特别是现代计算机硬件和计算软件方面出现的较大的进步和在现实中的应用，产生了许多的数学物理模型：从简单的数学分析式到复杂的数值计算和模拟。对于线板式静电除尘器而言，研究人员早在 60 年代就提出了各种理论模型来解释静电除尘器在运

行中所出现的各种现象和问题。例如从均一层流理论到紊流扩散理论再到后来的Cooperman 提出的紊流扩散模型，以及到最后的静电传输与紊流掺混理论模型。此时的高压静电除尘理论已经是得到了深入的研究和发展。研究人员已经对静电除尘机理的本质问题有了较为深入的认识，特别是后来的紊流掺混数学模型，它能够很好的解释一些静电除尘器中的非多依奇现象以及静电除尘器中一些微小尘粒难以捕捉的原因，这是对静电除尘理论发展和研究的一大贡献

.

2.3.1 层流理论

如上图 2.4 所示，含浓度均匀、半径相等的荷电粒子的气流通过距离为 2d 的两平行板， 此时流场的速度为 并且均匀，则荷电粒子在电场中的运动为直线运动，它们在 x 和 y 方向

上的速度分量分别是 和 w，在高压电极附近的粒子到被接地电极收集，它的运行距离为b，此时在 t = b /w时刻粒子运行到收尘板极，而相应的极板的长度为：

但是在实际的工业应用中，静电除尘器内部根本不存在理想状态的层流，所有的气流均为紊流状态，由于上式的计算得出的结果远远高于实际的结果，所以它们不能直接用来计

算静电除尘器的收尘效率，而只能用来作为除尘理论研究的基础。

2.3.2 紊流理论

由于在实际的工业应用中，经过除尘器的粉尘气流均为紊流，粉尘颗粒的运动是由紊流状态的气流和驱进速度共同作用的结果。此时的层流理论就不再符合条件，1919 年安德森 (Anderson)根据管式电除尘器的实验结果发现了在紊流状态下粉尘粒子的浓度在气流流动的方向上衰减是呈指数形式的，从而得出了粉尘粒子的收集效率公式为

上述式中 A ：极板的面积，w ：粉尘颗粒的.驱进速度，Q ：两收尘极板间流量的一半 由于多依奇最先提出了类似的公式，所以公式 2.4 也被称为多依奇-安德森公式。

但是此公式的推导是建立在如下几个假设条件上的：

（1）流场中的粉尘颗粒是球形的，且刚一进入收尘器就被认为是完全荷电，而且要忽略尘粒之间的相互影响。

（2）在收尘极的任一截面上，紊流和扩散使粉尘粒子浓度是均匀的。

（3）除了管壁附近的边界层外，进入静电场的气流速度是均匀，而且不能够影响粉尘颗粒的驱进速度。

（4）在收尘极板表面附近，所有的粉尘微粒的驱进速度都恒定，而且要小于平均气流的速度。

（5）不能受如冲刷、粒子的反流损失、反电晕、二次扬尘等因素的干扰。

对于大部分实际应用的静电除尘器来说，上述的这些假设条件，是不能可全部满足的，至少是大部分都不可能满足的。因为这种数学模型简单的一维的，所以不能够准确的描述粉尘颗粒在静电场中的沉降机理，利用这种方法，同于在主流方向上的扩散速度为零，所以公式 2.4 所得出的除尘效率和实际的结果相比是普遍较高的。

如下图 2.5 所示，设沿x方向上气流的速度为v，粉尘粒子的浓度为C ，在气流的流动方向上单位长度收尘集板的面积为a，横截面积为 f ，荷电粒子的驱进速度为ω ，在单位时间dt 和单位距离dx内捕捉到的粉尘粒子的数量为adx ? ωCdt，在微元体积内粉尘粒子的数量变化为 ? fdxdC，由于是在理想状态下，二者相等，即：：adx ? ωCdt= ? fdxdC 又有dx = vdt，则有： ，这个方程可以描述粉尘粒子在气流方向上浓度的变化规律，如果静电除尘器进口的浓度为 ，出口的浓度为 ，静电除尘器的长度为 l ，则上述微分方程的解为：

上图静电除尘器的示意图中，出口处粉尘浓度 ,所以静电除尘器的除尘效率公式可表示为 ,中 A 代表收尘极板的面积，Q 代表气体的流量，上述公式就是著称的多依奇(Deutsch)除尘效率公式，它表示静电除尘器的除尘效率是随着极板的面积和粉尘粒子的驱进速度的增大而增大，随处理气体流量的增加而降低。

但是，通过把大量的实测数据与此公式的理论计算所得出的结果进行比较，就不难发现用此公式得出的计算结果比实际的结果普遍要高。这也就说明了此公式并没有概括实际 中大量存在的非多依奇现象。

2.3.3 Cooperman 理论模型

Copperman 理论是由著名学者 Cooperman 在八十年代提出来的，内容就是：静电除尘器电场中的粉尘粒子输运的过程是在外加力场作用下的紊流传输的过程。他认为：在静电除尘器的收尘电场中，粉尘粒子存在着三维的浓度分布；在不计重力场的影响下，粉尘粒子受到来自垂直方向上的均匀气流和水平方向上的静电场力以及紊流脉动所产生的波动力的影响；这种影响将会使粒子由收尘极板附近浓度较高的区域向离收尘极板比较远的浓度较低的区域移动；粒子扩散示意图如图 2.6；

这种力使静电力产生的驱进速度减少为 w( 1 ? f)，Copperman 就是基于以上这种物理现提出了以下收尘效率公式:

为沿气流方向的粉尘粒子的扩散系数 f 为粉尘粒子从收尘极板离开的速度与反向的驱进速度的比值；

从式 2.5 可以看出，Cooperman 所推导出的公式计算出的粉尘粒子实际的驱进速度只是静电力所产生驱进速度的(1 ? f)部分，所以，它比多依奇公式更接近现实中的应用的实际值。由于 Copperman 公式引入了两个未知的参数 和 f ，而这两个未知参数的取值是根据经验得来，所以，Copperman 公式只是一个半经验的理论公式.

2.3.4 静电传输与紊流扩散模型

由于 Copperman 推导出的理论公式存在着一些不足，在 1977 年，Feldman 等人利用微元法，结合紊流传输理论建立了二维的粉尘粒子输送数学模型。并给出了相应边界条件的数值解，在 1979 年，O.E.Stock 和 E.J.Eschbach 两人也得出了类似的数学模型，但是他们由于边界条件设置不正确，导致了其计算结果也明显偏高于多依奇公式。不过到了 1980年，Leonard 利用边界条件： 得到了更为完整的紊流扩散模型：

他们对荷电粒子输送模型的理论分析方法是正确的，不过由于他们都是假设收尘电场中气流的速度是均匀的，而且边界条件假设的不是太合理，所以他们所推导出的理论公式所计算出的结果都比多依奇公式所计算出的结果要高。这样也就与实际应用的结果相差较大了。

2.3.5 静电传输与紊流掺混模型

因为 Copperman 理论模型和静电传输与紊流扩散模型存在一定的缺陷，在 80 年代末期出现了静电传输与紊流掺混的收尘理论模型，这种理论认为：在静电除尘器的收尘电场中，由于在水平方向上主要是受到粉尘粒子的扩散影响，紊流掺混的作用不一定会使粒子的驱进速度减少；在垂直方向上，由于气流的分布是不均匀的，所以造成了紊流扩散的影响。因此，该理论不但克服了前面几种理论模型的气流均匀的假设，使计算结果更加接近实际应用，而且还解释了非多依奇现象。和其它的理论模型相比，静电传输与紊流掺混理论模型更接近于实际应用。

在此理论模型的基础上出现了两种有代表性的模型：

用分离变量法进行求解，可是得到通道中任一断面粒子的浓度表达式：

得到的收尘效率公式为：

虽然该理论模型推导出了静电除尘器的横向和纵向的紊流掺混系数和收尘效率公式中的参数 F 以及粉尘粒子的有效驱进速度，也解释了静电除尘器中的一些非多依奇现象，但是该理论模型的边界条件假设还是存在不合理的地方，导致计算出的粉尘浓度值跟实际值还是有一定的偏差。

模型二：

采用分离变量法进行求解，可是得到如下解的形式：

得到的收尘效率公式为：

该模型建立了非稳定状态收尘效率模型，分析了紊流产生的机理和作用规律，并且导出了驱进速度的修正式。同时也很好地解释了 Cooperman、Leonard 和多依奇公式计算结果高于实际值的原因。但是，该模型因为少了垂直方向的紊流掺混项，所采用的边界条件和第一种模型是一样子的，所以也该模型也存在着不合理之处。

“静电除尘”演示仪 篇3

近年来PM2.5，沙尘暴，雾霾天气，空气污染，空气质量等成为人们日益关注的话题，由于大量极细微的烟尘颗粒均匀地浮游在空中，使空气质量不断恶化，雾霾天气不断出现，严重危害着人们的身体健康。

我在学习《电荷摩擦起电》（鲁教版第十一章第一节）时，对其中“静电除尘”的知识非常感兴趣。为了了解静电在生活中的重要作用，增强我们保护环境，治理环境的意识，一直想通过实验来了解静电除尘的原理和效果，可本节课是这册教材新增的内容，实验室里也没有合适的器材让老师给我们演示，这让我感到特别遗憾，我一直在思考怎样利用身边的器材来演示该实验呢，一个偶然的机会我看到了警卫室的老师的电警棍（如图1），我向老师说明情况，借来了电警棍，首先把两个电极螺丝松开，在两个电极上加上了两根铁丝，并分别在铁丝上加上一片金属纱网，用来增加对烟尘的吸附效果，精心调试两片铁丝网的间距，使两个电极放电时的火花能在两片铁丝网之间上下游动，在警棍头部稍下的位置缠上软布条用来密封塑料瓶中的烟尘（如图2）。把两个矿泉水瓶剪去瓶盖，瓶口的大小刚好使警棍伸入。卷起合适大小的报纸，点燃纸卷一端，把另一端伸入瓶中收集烟尘（如图3）（通过多次实验发现这种方法比点燃卫生香等产生烟尘的效果要好），收集完一瓶后用胶带把纸巾粘在瓶口密封做对比用，然后再收集另一瓶，收集完后把弄好的电警棍插入第二瓶中，按下警棍放电按钮，随着高压静电不断产生，瓶里的烟尘不断减少，经过短短30 s的时间后，瓶里的烟尘被除掉了，铁丝显露出来了，瓶子变得透明了，通过对比，可以看出效果相当明显，我成功了。（如图4）

该静电除尘器取材方便，制作简单，实验效果相当明显，不仅消除了我对静电除尘器的神秘感，了解了它的工作原理，见证了它的神奇效果，填补了课堂实验的空缺，更重要的增强了我的动手能力，而且也和老师、同学们共同分享了成功的快乐。静电除尘的优点是在除尘的过程中，细菌的细胞膜被击穿，放电时产生的臭氧也有很强的杀菌作用，不像滤网除尘器那样容易堵塞和滋生细菌。通过制作这款“静电除尘演示仪不仅解除了疑惑，提高了学习兴趣，增长了知识，还让我们懂得要担当一份责任，捍卫一方净土，“牵手蓝天，你我同行”。

湿式静电除尘器技术特点和应用 篇4

关键词：电除尘器,低排放,除尘性能

1 湿式静电除尘器的工作原理

湿式电除尘器与传统干式电除尘器相比, 粉尘捕集原理相同, 区别在于干式电除尘器采用锤击方式清灰, 而湿式电除尘器利用喷淋喷雾泵扬水, 在极板表面形成水膜来清除尘层及雾粒, 并以浊液的形式排出, 进入污水循环系统, 经过滤机过滤后, 泥浆排除, 过滤后的清水经加碱液提高PH值后循环利用。与传统干式电除尘器相同, 金属放电极在直流高电压的作用下, 将周围气体电离, 粉尘、气溶胶等在电场中荷电并在电场力的作用下向集尘极运动, 当达到集尘极表面时, 被液体膜清洗后带入污水循环系统。湿式电除尘器除尘过程的三个阶段与干式电除尘器相同——荷电、收集、清灰, 而与传统干式电除尘器振打清灰不同的是, 湿式电除尘器采用的液体冲洗集尘极表面清灰, 同时粉尘形成泥浆而排出。

2 湿式静电除尘器技术性能特点

(1) 适用于湿法脱硫后, 除尘效率高效、稳定。湿式静电除尘器的效率不受煤种、烟灰特性影响, 并有效去除湿法脱硫后气溶胶, 排放浓度容易实现在20mg/m3以下, 且长期稳定。

(2) 湿法电除尘器安装于湿法脱硫后下游饱和烟气中作为终端精处理除尘环保设施, 主要用于解决无法收集的酸雾、微尘、气溶胶, 实现烟尘超低排放问题, 具有无二次扬尘、微尘去除效率高、烟气阻力小, 维护费用相对不高、工作于烟气露点温度以下、腐蚀性低, 占地面积小等优点。

1) 除尘效率高——龙净湿式电除尘器烟尘排放浓度可控制在20mg/m3以下, 取消了振打系统, 避免了粉尘的二次飞扬, 在多种工况下运行, 其排放在完全可控制在20mg/m3以下, 几近零排放。

2) 微尘控制——众所周知, PM2.5微尘在一定的过饱和水汽环境下, 可有效凝结长大, 而湿式电除尘器具备这种过饱和水汽环境, 并通过荷电、收集实现PM2.5高效去除。

3) 有效抑制SO3酸雾形成——在湿式电除尘器内部通过喷淋、喷雾加湿, 荷电后的SO3酸雾粒径增大, 可被收集于极板与水反应形成稀释酸液, 去除效率高。

综上所述, 湿式电除尘器对细微粉尘、SO3酸雾及其它气溶胶脱脱除率非常高, 因此湿法脱硫与湿式电除尘器有机结合后可实现多种污染物超低排放, 以满足现行国家排放标准的要求。

3 湿式电除尘器结构布置说明

4 系统主要设备及参数

5 结束语

电除尘器在我国火电行业的应用已久, 电厂以及其它锅炉应用用户已经普遍接受并熟悉电除尘器的操作、维护技术, 对电除尘器的可靠性和稳定性已经达成共识, 市场接受程度高并且应用前景广阔。

湿式电除尘器是能同时具备排放标准低、效率高和能耗低的环保设施, 普遍应用在出口粉尘排放浓度标准低于20mg/m�的国家。在我国, 改造湿式脱硫塔后系统, 增加湿式静电除尘器, 已达达到20mg/m�甚至更低的烟尘浓度排放, 在临清运河热电有限责任公司得到实现。

参考文献

[1]电除尘器的使用与维护[Z].福建龙净环保股份有限公司.

[2]朱建波, 郦建国, 刘云.低排放下电除尘器的适应性研究[Z].

[3]2009年全国燃煤电厂除尘技术论坛[G].厦门:2009.

[4]姜雨泽, 宋荣杰.火电厂除尘技术的发展动态研究[J].环境科学与技术.

除尘系统安全防护之防静电 篇5

1）设备和金属结构的接地

1]除尘设备和钢结构(如走台)必须单独连接在接地母线线路上，不允许几个设备串联接地，以避免增加接地线路的电阻和防止检修设备时接地线路断裂。2]不带地脚螺栓的除尘设备及钢结构可按下图6-28焊接接地线的连接件，并接地；带有基础螺栓的除尘设备图6-29连接接地线.3]中间衬有垫片的数个卡子组成的设备，在各卡子之间按图6-30安装法兰连接件

4]除尘设备和钢构件的接地件，应在对称的位置做两处，并同时接地；接地件的高度应距设备底部500mm左右.2.管道的接地

金属管道每隔20~30m按图6-31将管道连接在接地母线上。平行敷设的管道，管外壁之间距离小于100mm时，每隔20~30m按图6-32安装跨接线。在管道法兰连接处，按图6-33安装连接件。

3)接地线的安装

接地导线采用直径6mm圆钢或25*4mm扁钢，接地母线采用140*4mm扁钢，应选择最短线路进行接地，接地导线的连接或接地导线与母线的连接按国家标准进行。车间或工段内部的接地系统的电阻不大于10欧。

4)接地体的安装

接地体采用D57*3.5mm无缝钢管或50*4mm等边角钢制作，按国际D563进行安装。接地体应沿建筑物的四周配置，对不设围墙周围配置，接地体不应配置在建筑物的进出口处。

5)袋式除尘器防静电的措施

布袋除尘器的静电问题及防爆措施 篇6

关键词；布袋除尘器，静电，粉尘爆炸，防爆措施

粉尘在三种条件下就会发生爆炸，即粉尘本身具有可燃性，粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度，有足以引起粉尘爆炸的火源。当前两个条件出现时，就会引起除尘系统发生爆炸、起火。因为一般除尘器都是吸入空气后再排出，故除尘系统内氧气供给充足。据调查，能引起除塵系统起火可能性的主要为静电火花、自燃发火、冲击摩擦和明火。而因静电引爆粉尘爆炸所占事故比例较大。故在此讨论布袋除尘器的静电问题及防爆措施。

1.粉尘爆炸机理及特点

粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的：第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。

可燃粉尘一旦发生爆炸，会显示出如下特点

1.1发生频率高，破坏性强。

1.2容易产生二次爆炸。

1.3爆炸产物容易是不完全燃烧产物，与一般气体的爆炸相比，由于粉尘中可燃物的量相对较多，粉尘爆炸时燃烧的分解的气体产物，灰分是来不及燃烧的。

1.4爆炸会产生有毒气体。一种是一氧化碳；另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。

2.布袋除尘器中产生静电问题

2.1除尘设备中的粉尘，通过管道时与管壁等相互磨擦和碰撞都会产生大量静电。粉尘带电后通过除尘器时附着在过滤器上，由于布袋除尘器采用了间歇式清灰方式，也就导致带电粉尘的堆积使电场强度逐渐增强。如果附着在过滤器上的粉尘厚度达到某种程度时，会使得粉尘表面电场强度达到空气的介质击穿场强，则在场强最大值区域将出现静电放电现象，若此时使得粉尘扬起(如清灰)，且粉尘浓度达到爆炸极限，则很容易引起粉尘爆炸。

2.2带有大量静电的粉尘从过滤器通过，进入集尘斗后，带电粉尘越堆积也使得粉堆表面电场强度逐渐增强。如果粉堆表面电场强度达到空气的介质击穿场强，在场强最大值区域也将出现放电。

2.3如果过滤器和集尘斗是绝缘的，或者都是导电性材料制成的，如接地不良，则粉堆表面放电出现之后，放电产生的离子并不能转移到地面，一种符号的离子被吸向粉堆，另一种符号的离子被排斥，在滤料上或集尘斗上出现很高的表面电荷，此时很可能引起刷形放电的传播，如果此时偶然性出现导体靠近带电体表面等情况，就能引起大范围的表面空气电离，放电能量可达数焦耳。此外，如果滤料及集尘斗是导电性材料制成的，但接地不良，则两者成为带电孤立导体，导体单次放电能量远大于绝缘体单次放电能量，因此这时比两者都用绝缘材料制成的更危险。

2.4如果放置一孤立导体在粉堆表面，导致迅速增大放电能量，若除尘系统入口处未设置金属分离器，则可能随粉尘混入粉堆中铁制品等金属，此时有可能出现放电现象。

3.防爆措施

燃烧反应需要有可燃物质和氧气，还需要有一定能量的点火源。对于粉尘爆炸来说应具备三个要素：点火源；可燃细粉尘；粉尘悬浮于空气中，形成在爆炸浓度范围内的粉尘云。这三个要素同时存在才会发生爆炸。因此，只要消除其中任一条件即可防止爆炸的发生。在袋式除尘器中常采用以下技术措施。

3.1防止形成在爆炸浓度范围内的粉尘云

首先：本体结构的特殊设计中，为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰，所有梁、分隔板等应设置防尘板，而防尘板斜度应小于70度。灰斗的溜角大于70度，为防止因两斗壁间夹角太小而积灰，两相邻侧板应焊上溜料板，消除粉尘的沉积，考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵寒，设计灰斗时，在灰斗壁板上对高温除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器。为防止灰斗蓬料，每个灰斗还需设置仓臂振动器或空气炮。

其次：设计合适的清灰周期时间。这有三个方面的好处：第一。粉尘厚度过太影响附尘效率，及时清灰可提高除尘效率；第二，避免因粉尘层厚度过大而出现击穿空气放电；第三，及时清灰，可减小空间粉尘浓度，减少参与爆炸的能量，控制破坏范围。采用连续清灰方式来替代间歇式除尘方式。

3.2消除点火源(静电放电)

为使布袋上的静电易于中和和泄漏，以及发生放电时，所产生的离子导入大地。避免产生传播型刷型放电，布袋应采用导电性较好的防静电材料制作。同时，为保证接地良好，应设计接地端子。集尘斗等其他除尘设备应保证接地良好。

3.3其他措施

(1)设置安全孔(阀)

为将爆炸局限于袋式除尘器内部而不向其他方面扩展，设置安全孔的目的不是让安全孔防止发生爆炸，而是用它限制爆炸范围和减少爆炸次数。大多数处理爆炸性粉尘的除尘器都是在设置安全孔条件下进行运转的。安全孔的设计应保证万一出现爆炸事故，能切实起到作用；平时要加强对安全孔的维护管理。

(2)检测和消防措施

为防范于未然，在除尘系统上可采取必要的消防措施。

①设置消防设施。主要有水、CO2和惰性灭火剂。

②温度的检测。为了解除尘器温度的变化情况，控制着火点，一般在除尘器入口处，灰斗上分别装上若干温度计。

③CO的检测。对于大型除尘设备因体积较大，温度计的装设是很有限的，有时在温度计测点较远处发生燃烧现象难于从温度计上反映出来。可在除尘器出口处装设一台CO检测装置，以帮助检测，只要除尘器内任何地方发生燃烧现象，烟气中的CO便会升高，此时把CO浓度升高的报警与除尘系统控制联销，以便及时停止系统除尘器的运行。

(3)增加粉尘空间的湿度(65％以上)。首先，细雾粒可以使尘粒易于沉降，减小形成爆炸性尘云的可能性；其次，湿度的增大使得粉尘引爆能量增大、火焰传播的能力减弱；最后，湿度的增大有利于粉尘所荷静电的泄漏和中和，减小静电引爆的可能性。在工艺条件许可的情况下，可将易于带电的非导体附近和周围环境的相对湿度指向到65％以上，从而使带静电物体的电阻率明显降低。当空气湿度在72％～75％时，静电电压基本测不出来。因为空气湿度在65％～70％以上时，物体表面往往会形成一层极薄的木膜，水膜能溶解空气中的二氧化碳，使表面电阻率大大降低，静电就不容易积聚。

静电除尘技术 篇7

一、中央空调系统污染原因

(1) 城市空气污染。近年来, 华北地区多个城市长时间出现严重的雾霾天气。室外的严重污染也造成了室内空气颗粒物严重超标。

(2) 空调通风系统内部污染。集中空调系统在长期运行中, 由于忽视对空调系统内换热盘管、风道等部件的清洁或清洁不彻底, 造成通风系统的内部污染, 空调系统将污染物随送风直接带入室内, 使集中空调系统变为最大且危害最为严重的污染物传播和扩散的媒介。

(3) 中央空调系统净化方式不完善。以往的空调系统往往只针对新风进行简单的过滤, 利用初效过滤网去除新风中较大的颗粒物, 但对于气态污染物和分子污染物的去除效果不明显。过滤网容易堵塞不便更新, 导致灰尘和致病菌聚集在过滤网上, 随处理后的空气一起进入室内, 造成室内空气污染。部分空调机组虽然设计时采用了初、中效两级过滤装置, 但由于系统运行过程中, 过滤装置风阻较大, 造成能耗高、运行费用高, 且影响送风量, 使用单位往往将中效过滤系统拆除, 以满足送风需求。所以, 大量的空调机组虽然设计了较为完备的过滤装置, 但在后期使用中无法达到设计要求。

二、实测分析

以某机场航站楼为测试对象, 在航站楼内一较密闭的区域, 对比分析空调机组在加装静电除尘器前后, 室内空气中可吸入颗粒物pm 2.5和pm 10等污染物的测量值。

1. 测试对象

某航站楼国内行李分拣厅, 建筑面积近5000 m2, 南向北均匀分布7座行李分拣盘, 空调系统采用全空气低速送风方式, 由4台送风量60 000 m3/h空调机组对区域环境进行调节换气。

原空调机组内只有初效过滤器, 新风与回风混合后经初效过滤, 与换热盘管充分换热后, 由送风机将处理后的空气送入室内。实测值显示, 初效过滤装置对pm 10以下颗粒物几乎没起到净化作用。简单的初效过滤器不能有效去除较小粒径的污染物, 这些污染物直接附着在换热盘管和送风风道内, 极易造成二次污染, 成为直接污染源。改造时, 将原有4台空调机组初效过滤器后加装静电除尘中高效过滤装置, 使室外新风与回风混合后经过初效过滤器, 再经静电除尘装置送入室内。

2. 测试方法

(1) 检测空调机组加装静电除尘装置前后对机组运行的影响。比较空调机组改造前后送风机输出功率、送风量和送风速度的变化以及送风温度、相对湿度的变化。电功率采用钳形电流表测量, 送风量及风速采用AM4201风速计和微压计, 送风温度和相对湿度采用温湿度自记仪进行测量。

(2) 送风区域现场含尘浓度测试。测试静电除尘装置启动前和启动后对现场环境pm 2.5和pm10的浓度含量, 进而计算出净化效率。含尘率测试采用高精度手持式pm 2.5速测仪。由于测试区域面积较大, 将整个测试区域按面积平均分为两部分, 每个测试区域设置5个梅花式分布测点, 测点与墙间距应>0.5m, 且避开通风口。采样点的高度与人的呼吸带高度一致, 保持在1~1.5 m。为了更为全面反映和分析室内空气品质, 测试室内参数时同时测取室外空气质量参数。

3. 测试结果与分析

(1) 机组运行参数分析。表1为4台空调机组改造前后对机组运行参数的影响及变化量, 表2为改造前后对空调送风舒适度的参数变化量。

由表1和表2的测试结果可以看出, 原有的4台空调机组加装静电除尘装置后, 在相同工况下实测改造前后空调机组的各项运行参数均未发生较大变化, 空调机组的运行参数和送风质量均未受到改造施工的影响。

(2) 静电除尘装置过滤效果测试。选用pm 2.5和pm 10反应现场粉尘颗粒物的含量, 测试空调机组送风现场环境颗粒物。将颗粒物测试实验分为三组进行, 在不同条件下测试除尘效果。测试期间, 空调机组均为工频50 Hz运行, 新风阀开度100%。

第一组:在所有静电除尘装置开启24 h内, 对现场pm 2.5和PM 10进行测试并记录测试结果。结束测试后, 关闭所有静电除尘装置1 h后, 重复现场pm 2.5和pm 10的测试并记录测试结果, 测试数据如表3所示。

由图1和2可以看出, 开启和关闭静电除尘装置前后, 封闭环境内10个测点的pm 2.5和pm 10均有显著的提高, 10个测点pm 2.5的平均上升率为26.3%, pm 10的平均上升率是26.8%;

第二组:在所有静电除尘装置未开启情况下进行测试。测试完毕后, 开启所有静电除尘装置运行24 h后重复现场测试工作并记录测试结果, 各测试期间现场环境情况如表4所示。

由图3和图4可以看出, 在测试区域静电除尘未开启情况下, 10个测点pm 2.5和pm 10的平均值分别为43.4μg/m3和48.8μg/m3, 当天室外实测平均pm 2.5和pm 10浓度为54μg/m3和60μg/m3。开启静电除尘装置后, 空调机组充分运行24 h后, 10个测点PM2.5和PM10的平均值分别为20.8μg/m3和23μg/m3, 且测试期间室外实测pm 2.5和pm 10平均值为54μg/m3和65μg/m3, 室外粉尘颗粒浓度大于之前测试时室外浓度, 静电除尘装置对粉尘颗粒物pm 2.5和pm 10的平均净化效率分别达到了51.3%和52.2%, 改造后的空调机组空气净化装置对pm 10的除尘效果略高于对pm 2.5的除尘效果。

第三组:测试过程在空调机箱内完成。分别测试空调机组在不同风量情况下, 静电除尘装置的净化效果, 测试结果如表5所示。

由表5可以看出, , 两台改造后的空调机组在不同风量下, 静电除尘装置的净化效率趋势一致。在风阀开度为50%, 机箱内风速为2~3 m情况下, 净化效率最高, pm 10净化效率达到66.1%和61.5%, pm 2.5的净化效率达到48.3%和53.3%;机箱内风速较快或较慢都会影响静电除尘装置的净化效果;在风速为1~2m情况下, pm 2.5和pm 10的平均净化效率分别达到34.4%和55.3%, 在风速为3 m以上时, PM 2.5和PM 10的平均净化效率分别达到34%和56.2%。

三、结语

(1) 空调机组加装静电除尘装置后, 在不影响机组运行及送风舒适度情况下, 有效提升了空调机组的净化过滤效果。

(2) 改造后空调机组的空气净化装置对pm 2.5和pm 10的净化效果分别达到了51.3%和52.2%。

(3) 过风速度2~3 m时, 静电除尘的净化效果最为理想, pm2.5和pm 10的除尘效率分别为50.8%和63.8%;

(4) 影响静电除尘装置净化效率的两个重要因素是:受机箱内空间限制, 改造后的机箱内过风截面积有所减小, 造成瞬时风速变大, 对过滤效果影响极大;测试空调系统送风区域较大, 风道风口多, 风道内长期积累的灰尘及污染物对测试结果有一定的影响。

(5) 在相同过滤效果要求下, 静电除尘装置的风阻更小, 终阻力仅为传统同级滤网终阻力的1/10, 降低能耗;静电除尘装置可以反复清洗使用, 清洗周期在2~3个月, 可降低物料成本和人工成本。

(6) 建议对空调机组机箱内、风阀、换热盘管等容易积尘且滋生细菌的部件进行定期清洗和除菌作业, 定期对通风风道进行清洗以提高空调机组的送风舒适度和洁净度, 提高空气处理质量。

静电除尘技术 篇8

关键词：CFB锅炉,无电晕静电除尘技术,细颗粒,分离效率

0 引言

目前国内外比较成熟的300 MW CFB锅炉的旋风分离器直径达到8～11 m, 设计总分离效率达到99%以上, 设计切割粒径d50在30μm左右, 具备相当高的分离效率[1]。但是从大型CFB锅炉运行的实际情况来看, 其热效率一般低于90%, 对于燃烧劣质煤的机组效率更低[2,3], 而且尾部飞灰的含碳量很高, 达到20%～30%, 飞灰中20～70μm段颗粒的含碳量最高[4,5], 这表明实际运行时旋风分离器分离效率与设计值之间存在偏差。

一些学者对无电晕静电除尘技术进行的试验研究表明[6,7], 无电晕静电除尘器在高温烟气中运行性能稳定, 在烟气温度850℃下, 无电晕式静电除尘器除尘效果明显, 除尘效率达90%以上, 这为无电晕静电除尘技术在循环流化床 (简称CFB) 锅炉上的应用提供了依据。将目前已见成熟的高温旋风分离技术与无电晕静电除尘技术相结合, 形成串行组合方式的气固分离装置, 并应用于循环流化床锅炉的高温气固分离场合, 可以发挥出巨大的技术优势。

1 试验系统简介

1.1 无电晕式高温静电除尘器

本试验中无电晕式高温静电除尘器采用荷电和收尘相分离的双区模式, 结构如图1所示。

设计参数:电场风速u0≤2.5 m/s;处理烟气量Q≤1 100 m3/h;荷电区温度t2≤1 000℃;收尘区温度t3≤800℃;荷电电压U1在0～6 000 V之间;收尘电压U2在0～15 000 V之间;设计分离效率>95%;d99≤20μm;装置耐温t1<1 200℃;装置耐电压20 000 V。

1.2 高温电力-旋风气固分离装置

组合式气固分离装置中的旋风分离器, 是采用1台小型循环流化床锅炉, 设计容量为1 200 m3/h、工作温度上限为1 100℃的绝热式旋风气固分离器, 将它与无电晕式高温静电除尘器串行连接, 形成了高温电力-旋风气固分离装置, 如图2所示。

1.3 试验的系统

如图2所示, 是1台小型的CFB锅炉, 入炉煤量为26 kg/h, 燃油量为10 L/h;在旋风分离器出口设置了旁路系统, 一路直接通向烟囱, 另一路经过高温静电除尘器进入尾部烟囱;在旋风分离器出口, 静电除尘器出口设置了飞灰取样点, 飞灰采用AFEX XC-572-V飞灰等速取样枪进行采样;静电除尘器底部设置灰斗以便对静电除尘器捕捉的灰进行取样, 旋风分离器底部设置循环灰旁路对循环灰进行取样。灰样采用Microtrac S3500激光粒度分析仪进行分析。根据样品分析结果以及旋风分离器与静电除尘器进出口灰质量平衡计算分离效率。

2 试验结果

2.1 无电晕高温静电除尘器发射极发射特性

发射极电流密度随电压与温度变化特性如图3所示。由图3 (a) 可知, 随着发射极电压不断增大, 发射极电流密度基本上呈线性增长趋势, 而且发射极温度越高, 发射极电流密度随电压变化幅度更大;由图3 (b) 可知, 随着发射极温度增加, 发射极电流密度呈上升趋势。

当发射极电压较小时, 如小于2 000 V, 发射极电流密度增加缓慢, 而在高电压, 而大于3 000 V时, 发射极电流密度随温度变化增加较大。综合来看, 发射极电压与发射极温度与发射极电流密度都呈正比关系, 两者之间, 发射极电压对发射极电流密度的影响更为重要。

2.2 电压对无电晕高温静电除尘器分离效率的影响

2.2.1 发射极或收尘极分别施加电压对分离效率的影响

如图4所示, 是发射极温度为850℃时, 发射极与收尘极分别单独施加3 000 V和4 000 V电压时的分离效率。

从图4 (a) 中可以看出, 与在收尘极加电压相比, 在发射极加电压的分离效率更高, 而且电压越高分离效率越高, 这说明高温热能对阴极材料的电子激发作用而促进的气固分离效果是显著的。从图4 (b) 中可以看出, 只在发射极或者收尘极加电压, 无电晕高温静电除尘器的分离效率很低, 仅50%左右;整个装置的总分离效率在98%左右。

2.2.2 发射极和收尘极同时施加电压对分离效率的影响

如图5所示, 是发射极温度在850℃, 发射极电压稳定为4 000 V时, 收尘极电压与分离效率变化关系图。

从图5 (a) 中可以看出, 随着颗粒粒径变大, 无电晕高温静电除尘器分级效率不断增加, 电压不同, 临界分离粒径不同, 随着电压增大, 临界粒径减小;随着收尘极电压增大, 对同一粒径的颗粒, 高电压下的分离效率更高。

从图5 (b) 中可以看出, 随着收尘极电压的升高, 无电晕高温静电除尘器与整个装置的分离效率随之增加, 本试验中, 阴阳极板间距60 mm, 当收尘极电压达到12 000 V高压时, 无电晕高温静电除尘器分离效率达到95%, 整个分离装置的总效率达到99.8%, 比原系统中单独采用旋风分离器96%的分离效率提高近4个百分点, 而这增加的4个百分点绝大部分是由于细颗粒分离效率的提高而增加的。

2.3 发射极温度对分离效率的影响

本试验测量了发射极在800℃、850℃和900℃温度下, 无电晕高温静电除尘器分离效率与发射极温度的关系。如图6所示, 在不同的收尘极电压下, 其中发射极电压维持在4 000 V不变, 无电晕高温静电除尘器分离效率与整个分离装置的总分离效率都随发射极温度的增加而增加, 这是因为发射极温度升高, 发射极发射电流增大, 这点从图3中可以得到证实。

2.4 飞灰细颗粒分离效率的提高

如图7所示, 是发射极温度在850℃, 发射极电压稳定为4 000 V时, 收尘极电压对细颗粒分离效率影响关系图。

从图7 (a) 中可以看出, 随着收尘极电压的逐渐增大, 整个分离装置出口的飞灰粒径分布逐渐变窄, 当收尘极电压大于8 000 V时, 飞灰的粒径分布缩小到0～20μm之间, 也就是说大于20μm的颗粒已基本上被无电晕高温静电除尘器分离捕捉;从图7 (b) 中可以看出, 随着收尘极电压的增大, 出口飞灰中10～75μm颗粒段的份额逐渐减少, 当收尘极电压达到12 000 V时, 份额减少到1%以下;从图7 (c) 中可以看出, 无电晕高温静电除尘器的临界分离粒径d100随着收尘极电压的增大不断减小, 当收尘极电压增大到12 000 V时, 大于13μm的颗粒可以完全被分离捕捉;从图7 (d) 中可以看出, 在旋风分离器出口处串接无电晕高温静电除尘器后, 整个分离装置的d99随着收尘极电压的增大不断减小, 当收尘极电压为12 000 V时, d99减小为6.54μm, 而单独使用旋风分离器的d99为154μm。

综合图7来看, 加装无电晕高温静电除尘器后, 一方面使烟气中飞灰的总分离效率达到99.8%, 另一方面就是解决了单级旋风分离器捕捉细颗粒效率低, 尤其是20～70μm颗粒段颗粒的分离捕捉问题, 这一技术进步将有利于解决当前循环流化床锅炉高温旋风气固分离器对细颗粒飞灰分离捕捉效率偏低的技术瓶颈问题, 从而使得循环流化床锅炉燃烧效率获得显著性提高。

2.5 静电除尘器压降分析

静电除尘器压降随烟气流量变化关系如图8所示。

如图8 (b) 所示, 无电晕高温静电除尘器压降损失较小, 在设计流量下为178 Pa, 它与图8 (a) 所示的单级旋风分离器流动阻力相比, 只是很小一部分;整个组合分离装置在1 000 m3/h烟气流量下的流动阻力为1 949 Pa, 其系统阻力增加的并不多, 却极大地提高了其对细颗粒飞灰的分离捕捉效率。

3 结论

根据对不同工况下测量的数据分析得到以下结论: (1) 无电晕高温静电除尘器发射极电流密度随发射极温度与电压增大而增大, 两者相比, 电压对发射电流密度的影响更大。 (2) 无电晕高温静电除尘器分离效率随发射极温度、发射极电压、收尘极电压增大而增大。本试验中, 发射极温度在900℃, 发射极电压为4 000 V, 收尘极电压为12 000 V时, 静电除尘器分离效率达到95%。 (3) 无电晕高温静电除尘器对飞灰细颗粒的分离能力显著, 当发射极温度大于850℃、发射极电压大于4 000 V、收尘极电压大于8 000 V时, 对于20μm以上的细颗粒可以达到100%分离效率, 达到了对烟气中细颗粒20～70μm完全分离捕捉的目的。此外整个分离装置的d99减小到6.5μm左右, 体现了对细颗粒极高的分离效率。 (4) 将无电晕高温静电除尘器与循环流化床锅炉高温旋风气固分离器相结合, 形成组合式循环流化床锅炉气固装置, 一方面可使烟气中飞灰的总分离效率达到99.8%, 另一方面就是解决了单级旋风分离器捕捉细颗粒效率低, 尤其是20～70μm颗粒段颗粒的分离捕捉问题, 这一技术进步将有利于解决当前循环流化床锅炉高温旋风气固分离器对细颗粒飞灰分离捕捉效率偏低的技术瓶颈问题。 (5) 旋风分离器与无电晕高温静电除尘器的压降都随烟气流速增加而增加, 无电晕高温静电除尘器压降损失小于200 Pa, 整个组合装置的压降损失为1 949 Pa。

参考文献

[1]蒋敏华, 肖平.大型循环流化床锅炉技术[M].北京:中国电力出版社, 2009

[2]陈朝柱, 蒋昌盛.福建无烟煤的特性及在电站锅炉中的应用[J].福建能源开发与节约, 2000 (3) :14-17

[3]杨义波, 孙丽君.国产CFB锅炉大型化中存在的问题及分析研究[J].洁净煤技术, 2003, 9 (3) :42-44

[4]王慧丽, 蔡新春.循环流化床锅炉热效率偏低原因分析及解决措施[J].热力发电, 2010, 39 (7) :48-52

[5]李社锋, 方梦祥, 余文斌, 等.循环流化床锅炉飞灰的回燃特性[J].燃烧科学与技术, 2010, 16 (3) :231-235

[6]杨亚平, 黄蕙芬, 张浩康.复合阴极材料电子发射特性的基础研究[J].中国电机工程学报, 2000, 20 (3) :53-55

静电除尘技术 篇9

关键词：节能与环保,火电厂,静电除尘器,电控设备

1 概述

节能减排是实现可持续发展战略和转变经济增长方式的必然要求, 国家不断加大对企业节能减排的监督检查力度, 鼓励使用节能设备和采用节能模式, 以提高资源的利用率[1]。

静电除尘器是火电厂烟气实现环保达标排放的重要辅助设备, 据不完全统计, 静电除尘器的耗电量约占机组厂用电量的6~8%[2]。在保证静电除尘器正常运行、除尘效率不降低或有提高的前提下, 如果能够降低除尘器的电耗, 对发电厂有很好的经济效益。本文将介绍静电除尘器的工作原理和节能原理, 并对大唐国际云冈热电有限责任公司 (以下简称“云冈热电公司”) 的静电除尘器实施改造的效果进行分析。

2 静电除尘器的工作原理和节能原理

2.1 静电除尘器的工作原理

静电除尘器接通高压电源后, 阳极板与阴极线 (电晕极) 之间建立起一个非均匀的高压静电场, 且电晕极周围电场强度最大。当实际电场强度与空气的击穿电场相近时, 从阴极线与接地的阳极板之间通过的含尘气体, 由于阴极发生电晕放电被电离, 形成大量的正离子和电子。此时, 在电场力的作用下, 带负电的气体离子向阳极板运动, 在运动过程中与粉尘中的中性分子或颗粒发生碰撞, 使尘粒荷以负电, 荷电后的尘粒在电场力的作用下向阳极运动, 到达阳极后, 放出所带的电子, 尘粒则沉积于阳极板上。当尘粒积聚到一定厚度时, 通过振打装置的振打, 尘粒从阳极板表面剥离下来, 落入灰斗, 净化后的烟气经烟囱排出[2]。

2.2 电除尘器的节能原理

电除尘器在正常运行过程中, 除尘效率与电晕功率有直接的关系。在一般情况下, 电晕功率越高, 除尘效率越高。但在燃煤品质差、灰分含量高的情况下, 由于灰的比电阻 (电阻率) 大, 在电场内部常存在反电晕现象, 这时若过分增加电除尘器高压供电功率, 反而会加重反电晕, 使得除尘器效率降低。所谓反电晕就是沉积在收尘极表面上的高比电阻粉尘层产生的局部放电现象。带电荷的高比电阻粉尘到达收尘极后, 电荷不易释放。随着沉积在极板上的粉尘层厚度增加, 释放电荷更加困难。此时一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放, 其表面仍有与电晕极相同的极性, 并排斥后来的带电荷的粉尘。另一方面, 由于带电荷的粉尘电荷释放缓慢, 在粉尘间形成较大的电位梯度, 当粉尘层中的电场强度大于其临界值时, 就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿, 产生与电晕极极性相反的正离子, 所产生的正离子便向电晕极运动, 中和电晕区带负电的粒子, 其结果是电流增大、电压降低, 导致收尘性能显著恶化。由此可见, 高比电阻粉尘可能产生反电晕现象, 消耗更多电能的同时导致收尘效率降低。图1即是反电晕时供电和除尘效率的关系示意。

理论分析和实践证明, 采用间歇脉冲供电技术可以克服高比电阻粉尘引起的反电晕, 不但减少电除尘器功率消耗, 而且可以提高除尘效率[3]。间歇供电方式如图2所示。

另外, 现阶段国内火电厂机组负荷变化较大, 机组经常会在额定负荷的50%~80%区间运行。当机组负荷变化时, 如果电除尘器长时间在某一固定模式下运行, 将会造成电能的大量浪费。采取降低电除尘器电压和电流极限, 在保证经过电除尘器烟气达标排放的条件下, 达到节能目的。

新型电除尘器节能控制系统在统计分析大量电除尘器现场运行数据基础上, 经过对电除尘器的运行数据分析、归纳、总结, 结合电除尘器性能对比测试结果, 建立了工况特性分析诊断数学模型[4]。该数学模型不仅能够准确地判断电场工况是处于反电晕状态还是正常电晕状态, 而且能够量化反电晕 (常电晕) 的状况, 准确地计算出电除尘器的反电晕指数和常电晕指数。通过分析正确地反映整台电除尘器的工况状态和变化趋势。同时以现场工况分析为基础, 节能控制系统以锅炉负荷、浊度、烟气温度、吹灰信号等多种信号为反馈, 根据获取的设备运行全方位信息 (二次电流、二次电压连续波形和火花放电波形及伏安曲线) , 根据工况分析和变化的情况自动调整高压硅整流设备运行参数、自动选择间歇脉冲供电占空比 (占空比是指高低电平所占的时间的比率, 占空比越大, 电场供电时间就越长) , 使电除尘始终处于一个经济的运行模式和运行工况, 从而在保证除尘效率的条件下, 最大限度地节约电除尘器的耗电量, 实现提效最优化和节能最大化。

3 电除尘器节能改造的实施

云冈热电公司2号炉装机容量为220MW, 自2003年投产后电除尘器运行稳定, 电除尘器日常运行电耗约占机组厂用电的3.8%。虽然电除尘器系统通过运行人员手动调节可实现部分节能功能。但由于机组在燃用煤种和运行负荷不同时, 所需调整的幅度不同, 调整工作量大, 实现连续节能运行的可行性和可操作性不强, 因此, 需要对电除尘器电气控制系统进行节能技术改造, 达到降低厂用电的目的。

3.1 改造方案的确定与实施

电除尘器节能改造的内容:更换或升级高压控制系统、低压振打控制系统, 增设机组负荷等反馈信号, 新增自动节能控制功能、断电振打控制功能等。具体如下:

3.1.1 高压柜、振打系统改造。

对2号炉电除尘20台高压控制柜逐台进行改造, 更换主控板, 综合板, 增加断电振打继电器及接线, 升级4台电磁振打系统, 新增电除尘器高压柜断电振打功能;改造后使所有控制柜都具备"工况自动检测"功能, 该功能使高压硅整流系统在上位机系统的有效调度下, 自动适应工况变化, 调节控制系统运行方式[4,5]。

3.1.2 从分散控制系统 (DCS) 敷设机组负荷信号 (4~20m A) 电缆至电除尘器程序控制 (IPC) 台, 给IPC系统提供负荷控制信号源;高、低压控制柜之间敷设高低压联动控制信号电缆。

3.1.3 IPC控制系统改造。在2号炉每台电除尘器IPC控制系统现有平台上, 进行系统软件功能升级改造, 针对控制器“工况自动检测”, 增加TR扩展配置功能, 增设节能调节参数功能, 节能数据处理功能、节电率统计功能等。

3.1.4 对设备进行节能运行调试。在2号炉节能功能投运后, 通过多次对锅炉运行工况进行分析, 参照在线除尘器出口粉尘浓度信号, 逐步调节节能系数、负荷系数、各高压运行参数等节能控制设备参数设定值, 最终完成系统的设置, 满足现场工况要求。

3.2 改造后的效果分析

3.2.1 运行效果分析

云冈热电公司于2010年12月完成了对2号机组电除尘器电控系统的节能改造。改造后, 实现了以机组负荷、浊度、排烟温度等参数作为闭环反馈控制信号, 自动选择高压柜运行方式、调节各运行参数以及振打模式。整个控制过程全部由电除尘器IPC控制系统进行自动实现, 减少了人为因素对电除尘器运行造成的影响, 提高了设备运行的可靠性和安全性。节能控制系统有监控模式、节能模式;在节能模式下还设有普通节能、增强节能、超级节能等多种节能运行模式可供运行人员选择, 以保证在锅炉在燃用不同煤质时, 电除尘器既节能运行, 又保证排放达标, 且运行稳定。增加断电振打功能, 通过对电除尘器极板实施断电振打, 即除尘器的某一分区进行振打时, 对本区域高压柜断电, 降低粉尘粘附力, 提高振打效果, 减少积灰, 并且可以保持电除尘器的极板、极线长时间在比较干净的状态下运行, 为电除尘器节能运行拓展更大的空间。断电振打的实施对电除尘器的高效稳定运行有良好的作用, 且效果明显。

3.2.2 节能效果分析

经过测试, 改造后电除尘器高压控制柜的运行电压、运行电流与未改造前相比均大幅降低, 电除尘器能耗大幅下降。2011年3月7日至11日对2号机组电除尘进行了节电测试, 表1和表2分别是高压设备常规运行和节能运行参数表。

从高压设备运行参数表可以计算得出, 2号炉电除尘常规运行时高压整流设备运行功率为262.23KW, 节能运行高压整流设备运行功率为73.40KW。

二者比较节电功率=262.23KW-73.40KW=188.83KW (节电率72%) ;

按每年运行300天估算, 每度电0.3元估算, 每年可省135.96万度×0.3元/度=40.79万元。

结束语

云冈热电公司对电除尘器的控制系统进行改造, 在保证电除尘器除尘效率不降低的前提下, 降低了电除尘器电气设备的电耗, 减少了企业发电成本。同时减少设备损耗, 减少设备维护量, 降低设备维护费用。

参考文献

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[4]王常力, 廖道文.集散型控制系统的设计与应用[M].北京:清华大学出版社, 1993.

[5]邹益仁, 马增良, 蒲维.现场总线控制系统设计与开发[M].北京:国防工业出版社, 2003.

静电除尘技术 篇10

关键词：高频电源,脉冲电源,电除尘,除尘效率

1 概述

燃煤发电机组, 因发电所用煤种、机组负荷变化等因素导致的发热量与灰份变化等问题严重影响电除尘的除尘效率, 使电除尘的除尘效率达不到设计预期, 粉尘排放量难以控制。随着《火电厂大气污染物排放标准 (2011) 》的确定, 大部分企业无法满足新的排放标准。沿海某4*600MW燃煤发电机组电除尘器为双室五电场四通道设计, 每台炉电除尘器共20台硅整流变压器及高压控制柜, 控制器型号:EPMAX-III, 分别控制20个电场的高压和阴、阳极振打。由于煤种和负荷的不断变化, 致使电除尘除尘效率过低, 电场火花率居高, 粉尘排放量难以控制, 排放量远高于设计值, 无法满足新的排放标准。为了满足新的排放标准, 通过技术改造后电除尘A、B测浊度均低于20mg/m3。

2 高频电源在电除尘前电场的应用

由于电除尘前电场的粉尘浓度大, 且尘粒在空间的分布较为均匀, 所以前电场的主要作用就是充分收集荷电后的不同粒径的尘粒, 因此气体在前电场电离越充分, 也就意味着前电场尘粒的荷电效果越好。

根据除尘效率公式 (多依奇公式)

其中:η为电除尘器的效率;A为电除尘器的比收尘面积;ω为带电粒子在电场中的驱进速度;Q为电除尘器的处理烟气量。电除尘中Q值, A值是既定的, 所以只能通过改变驱进速度ω来提高电除尘的除尘效率。

驱进速度ω的公式为:ω=0.11a E2/η

式中:a为带电粒子的粒径;E为电场强度;η为含尘烟气的粘度。所以只有提高粉尘颗粒的荷电量或提高前电场运行时的电压才能提高驱进速度。

高频电源是把三相工频电源通过整流形成直流电, 通过逆变电路形成高频交流电, 再经整流变压器升压整流后形成高频脉动电流送除尘器, 负载运行时起晕电压比采用工频电源起晕电压低, 有利于运行电流的提高, 与工频电源相比, 高频电源可增大电晕功率, 从而增加了电场内粉尘的荷电能力。

高频电源的输出电压比工频电源平均电压要高约30%, 因工频电源的峰值电压易产生火花, 因此导致工频电源的平均电压较低, 以致电极上的平均电压较低。

因为电除尘器入口粉尘含量较大, 常规硅整流直流电源的二次电流较小, 无法有效除尘。所以选择在前电场安装高频电源可以有效提高二次电流的输出, 增大前电场的除尘效率。

当高频电源间歇性供电时, 其脉冲宽度更窄、频率的选择范围更大、电压上升率更陡。这能有效抑制反电晕, 从而提高除尘效率。

根据实际监测情况来看, 该电厂#4机组电除尘一、二、三电场改用高频电源后, 前电场的除尘效率有了较为明显的提高, 具体体现在电除尘前电场浊度值下降明显, 前电场输灰量增加。

3 脉冲电源在电除尘末电场的应用

该电厂#1、#2机组电除尘通过将电除尘前电场改造为高频电源, 改造后除尘效率有了明显的提高, 然而电除尘器排放量部分时间仍在50mg/m3以上, 经试验研究表明电除尘出口浊度高于50mg/m3表明电除尘对细微颗粒收集效效果不好, 由于细微颗粒粒径小、质量轻、表面积大、数量多, 所以对细微颗粒的收集效果受到诸多因素影响。导致这一结果的原因有现有脉冲电源及直流硅整流电源不能使细微颗粒进行有效地荷电、湍流和振打以及气流离子风导致的二次扬尘、电除尘的场强不够大, 不够平稳等。常规电除尘设备吸附粉尘的电场都是依靠直流电源产生的, 直流电源电场的电晕小, 而且电除尘设备很容易发生逆电晕现象, 一旦产生逆电晕现象, 粉尘就没有办法被电场吸附, 这是传统的电除尘设备除尘效率较低的主要原因。采用MPS脉冲电源技术, 使用短宽度的脉冲施加高脉冲电压所产生的电场很稳定, 不会产生逆电晕现象, 毫秒级脉冲电源使细微颗粒荷电效果更好, 粒径在10μm附件的细微颗粒物, 电量能从34有效提高到67的电量单位。且由于脉冲电源对粒子的驱进速度快, 所以脉冲电源对细微颗粒的收集有明显的效果。通过设计在不改变电除尘原有结构的前提下, 在该电厂#4电除尘末电场使用脉冲电源, 来对细微颗粒进行有效地收集。

4 高频电源及脉冲电源组合应用

该厂#1、#2电除尘只对前三电场进行了高频改造, 根据监测结果表明, 高频电源对电除尘的除尘效率确有帮助, 但对细微颗粒物的收集效果仍不明显。其主要原因是国内现有高频电源仍无法使细微颗粒物荷电, 经研究分析及对国内外有效经验的借鉴, 发现脉冲电源由于其微脉冲的特性, 对细微颗粒及粒径较大的颗粒物均有较好的收集效果。

但由于现有脉冲电源均靠国外进口, 其价格成本价高, 而高频电源对一般颗粒物的除尘效果较好, 只是对细微颗粒物的收集效果欠佳。经综合考虑, 合理利用高频电源和脉冲电源代替工频可控硅电源, 既能够提高电除尘的除尘效率, 又能够减少电能的使用, 还能够降低建造成本。

5 结论

高频及脉冲电源均为新的电源技术, 有效的将其利用在电除尘器上既能降低用电成本又能有效提高电除尘的除尘效率。该厂电除尘在不改变电除尘器结构的前提下, 将前三电场改为高频电源变压器, 将末电场改为脉冲电源。通过高频电源和脉冲电源的组合应用, 在前电场运用脉冲电源, 对直径较大的颗粒物进行收集后, 在5电场 (末电场) 使用脉冲电源, 对细微颗粒物进行收集。通过高频电源和脉冲电源的组合应用, 能够有效减少电除尘出口浓度。取得除尘电价的同时, 降低电除尘用电量改善当地环境带来经济效益的同时有着显著的社会效益, 同时也提升了企业形象。由此可以肯定在前电场使用高频电源, 在末电场使用脉冲电源这一组合使用的方式科学合理, 有效经济。

参考文献

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