淺談【加熱管、電熱管】影響電除塵器收塵效率的主要因素

1.前言
　　隨著國家對環(huán)境保護的要求日趨嚴格，電除塵器以其除塵效率高、運行費用低而得到廣泛應用。電除塵器運行的效率一般要求保持在一個很高的水平上，否則將達不到國家對煙氣排放的要求。但影響電除塵器除塵效率的因素有很多，其中主要因素有：煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣流速、粉塵濃度和粉塵比電阻等。下面就以上諸因素進行一些淺顯的論述。
　　2.煙氣溫度對電除塵器的影響
　　隨著燃煤電廠單臺機組容量和鍋爐熱效率的不斷提高，電除塵器進口煙溫不斷降低，從20世紀50-60年代的170-180℃，降至目前的130-140℃，有時甚至降至不足130℃。煙氣溫度的急劇的變化，對電除塵器的運行產(chǎn)生了較大的影響。主要表現(xiàn)在以下三個方面。
　　2.1煙氣溫度對粉塵比電阻的影響
　　工業(yè)粉塵大多是無機化合物或金屬氧化物，它們的電絕緣性能比較好，比電阻一般都有比較高。通常情況下，煙氣溫度高，粘附在粉塵表面的水分了愈少，粉塵的比電阻愈高，一般可達1011歐姆·厘米。但是，當溫度正如超過一定限度時，由于粉塵本身分子熱運動的加強，物質(zhì)中自由離子的自由電子的數(shù)目增加，物質(zhì)的導電性能增大，表現(xiàn)為本身體積電阻的降低，在此之后，粉塵的比電阻將隨溫度的升高而降低。如圖1。表1為焦鋁2X125MW機組的比電阻隨溫度變化的參數(shù)表。
　　2.2煙氣溫度對粘度的影響
　　當煙氣溫度升高時，氣體的分子熱運動加劇，運動著的分子之間的磨擦加大，使得氣體的粘度增加。電場中的帶電粉塵在電場庫侖力的作用下，向收塵極板運動的驅(qū)進速度也與含塵煙氣的粘度有關。當煙氣溫度愈高，氣體的粘度愈大，粉塵的驅(qū)進速度愈低，收塵效率也隨著降低。
　　
　　2.3煙氣溫度對氣體擊穿電壓的影響
　　從氣體放電的條件來看，在正常大氣壓力下的干燥空氣，在一定距離的空間，產(chǎn)生電擊（火花放電）的電壓，隨著氣體密度（單位體積中的氣體分子數(shù)）的減少而降低。這是因為，當氣體密度減少時，氣體分子的間隔加大，每個電子在電場中產(chǎn)生碰撞電離"自由行程"加大，因而電子可獲得較大的速度和動能，電離效應加強，氣體容易被擊穿。
　　根據(jù)管式電除塵器臨界電場強度與電暈極型式及煙氣密度的關系式（經(jīng)驗式）：
　　Ek=31δ（1+0.308/）公式中:
　　γ0-電暈極的半徑（厘米）
　　δ-空氣相對密度（工作狀態(tài)下的空氣密度與標準狀態(tài)下的空氣密度之比）
　　Ek-臨界電場強度（開始產(chǎn)生電暈的電場強度）
　　式中可以看出，當空氣相對密度δ減少時，開始產(chǎn)生電暈的電場強度也隨之降低，氣體所擊穿電壓下降。同時，實驗還表明，隨著空氣密度的降低，電暈的起始電壓也相應的降低。如圖2。
　　
　　
　　圖2  煙氣溫度與伏安特性的關系曲線
　　圖2表明，維持電除塵器穩(wěn)定操作的電壓范圍隨著氣體溫度的升高而降低。
　　從上述分析可以得出，氣體的擊穿電壓與氣體的密度成正比關系，而氣體的密度在很大程度上決定于氣體溫度。當氣體壓力不變時，氣體的密度與氣體的*溫度成反比。因此，當氣體溫度降低時，氣體的密度增加，從而使氣體的擊穿電壓也相應的增加。由于擊穿電壓的增高，可使電除塵器所承受的電壓更高，從而可大提高收塵效率。
　　圖2的伏安特性還表明，當煙氣溫度超過150℃時，電壓即使在不大的范圍內(nèi)變動，也足以引起電流的顯著變化。
　　2.4煙氣溫度對煙氣量的影響
　　根據(jù)關系式：v≈2.86×T/P×102公式中：
　　v-煙氣的實際比體積，m3/Kg，v=1/ρ
　　ρ-煙氣的密度，Kg/m3
　　v0-標準關態(tài)下的煙氣的比體積，m3/Kg，對于燃煤電廠的煙氣，v0≈0.77m3/Kg（標準狀況下）
　　所以在煙氣壓力不變的條件下，當煙溫降低時，煙氣量將下降。
　　綜上所述，燃煤電廠煙氣溫度降低所引起的飛灰比電阻的下降、氣體的粘度的下降、煙氣密度的提高、煙氣量減少，對于提高電除塵效率都是有益的。
　　3．煙氣流速對電除塵器的影響
　　在電除塵器的通流截面確定之后，通過電場的煙氣流速愈高，則收塵效率愈低。反之，煙氣流速愈低，則愈容易收塵。
　?。?）當煙氣流速愈大，含塵煙氣通過電場的時間縮短，有些粉塵還來不及充分荷電，則被收塵極捕集的概率減小，被氣流帶出電除塵器。
　?。?）有效電場以外的空間，諸如：下部的灰斗、上部的間隔和兩邊極板與外殼的空隙中，由于煙氣流速過大，被氣流帶走的漏灰將增加。
　?。?）已收到電極上的粉塵在振打時，落入下部灰斗中，但由于煙氣流速過大，在下落過程中，很容易被氣流帶走。如果煙氣流速過大，既使不振打時，氣流仍然會沖刷帶動走已收到收塵極上的粉塵。這樣，如果煙氣流速過大，則會加大粉塵的二次飛揚。
　　綜上所述，煙氣流速增大，會降低電除塵的效率。

4．粉塵比電阻對電除塵器的影響
　　任何物質(zhì)都有一定的電阻，它是可以測量的。粉塵雖然是一種松散的物體，也可以采用一定的方法來測量電阻值。常用的方法有：⑴圓盤電極法、⑵針狀圓盤電極法、⑶圓筒電極法。
　　但是，在測量粉塵時的這個電阻，并不是單位體積的電阻，它除了粉塵顆粒內(nèi)部電阻之外，還包括粉塵顆粒本身以及顆粒之間的表面?zhèn)鲗щ娮?。而且，在很多高電阻粉塵中，在低溫情況下測量時，得出的結(jié)果主要是表面電阻。在高溫情況下，由于體積電阻降低，故在測出的結(jié)果中，體積電阻才占有主導地位。此外，粉塵電阻率的大小，又隨測試的工藝操作條件不同而有差別，如粉塵的松散度、溫度、濕度和細度等。因此，這個測量結(jié)果只是一種表觀的可以比較的粉塵電阻，稱為表觀比電阻，簡稱比電阻。
　　4.1低比電阻對電收塵的影響
　　比電阻值在104Ω·㎝以下的粉塵，稱為低比電阻粉塵。電除塵器難以捕集，易形成二次飛揚。這是因為低比電阻粉塵導電性比較好，當帶負電的粉塵到達收塵極板后，即刻就把負電核釋放出來，而隨之又由收塵極板傳給粉塵以正電荷，這時，粉塵由于同性電荷相斥的作用，而被收塵極板所排斥，再次推回氣流中。隨后，粉塵又重新被空間負電荷所粘附，在電場庫侖力的作用下，重新跑向收塵極板，再次放出電荷，再次被推回氣流中。因而，有許多低比電阻粉塵實際上在極板的表面一直沒有被吸附住，而是沿著極板表面"彈跳"著前進，zui后被氣流帶出收塵器。
　　4.2高比電阻對電收塵的影響
　　比電阻值在1011Ω·㎝以上的粉塵，稱為高比電阻粉塵。由于高比電阻粉塵導電性較差，電荷粘附在粉塵顆粒上，不易逸出，當粉塵到達收塵極板后，電荷不能順利地釋放而殘留在這些粉塵上，隨著粉塵愈積愈厚，粉塵中的負電荷就愈積愈多，這就使得在粉塵層與極板之間形成一個愈積愈強的電場，zui終導致電極表面的粉塵層被局部擊穿，形成反電暈。
　　因此，所謂粉塵比電阻，實質(zhì)上是衡量荷電粉塵到達收塵極后釋放電子能力的一個參數(shù)。
　　4.3反電暈對電收塵的影響
　　在收塵極上產(chǎn)生與電暈極性相反的電暈放電稱反電暈，這是由于電極表面的粉塵層被局部擊穿所所致。
　　反電暈的出現(xiàn)，說明收塵極板表面上粉塵層里面的間隙中產(chǎn)生了氣體電離，收塵極板也成了放電極，正負兩個電極互相相對著放電，這時兩極之間的擊穿電壓就會大大下降。
　　反電暈是一種特別有害的現(xiàn)象，當它一旦出現(xiàn)，就會反過來由收塵極板（陽極板）向電場空間放出正電荷，這些反方向倒流的正電荷很快又要與迎面跑來的負電荷相遇而中和，它耗用高壓電流，卻使除塵電場的收塵效率下降。
　　粉塵比電阻值在1011Ω·㎝以上時，稱為高比電阻粉塵，高比電阻粉塵在電除塵器中比較容易出現(xiàn)反電暈。反高暈出現(xiàn)后的主要表現(xiàn)型式是火花閃絡頻繁，運行電壓降低，運行電流減小，二次電流表的指針不斷的擺動，其主要表現(xiàn)特征是V-I特性曲線出現(xiàn)了拐點。
　　5．煙氣濕度對電除塵器的影響
　　進入電收塵器的含塵煙氣的濕度大小，不僅影響到電場運行電壓的高低，而且還將影響到粉塵比電阻的大小及收塵效率。一般的講，濕度增大，除塵效率提高。這是因為空氣的擊穿電壓隨濕度的加大而提高：粉塵比電阻隨濕度的加大而減小。
　　5.1煙氣濕度對空氣擊穿電壓的影響
　　水分了（H20）是極性分子，極性分子的正會吸引負電荷，負會吸引正電荷。因此，極性分子的荷電能力比中性分子大的多。
　　在電場中，水分子能大量的吸附電子，使分子帶負電并轉(zhuǎn)變?yōu)樾袆泳徛呢撾x子，因而使空間的自由電子數(shù)目大大減少，電離強度減弱，電暈電流減少，使得空氣間隙的耐壓強度增加，擊穿電壓升高，火花放電較難出現(xiàn)。這就是通常所說的水蒸汽對于空氣的"支游離"作用。
　　圖3所示為煙氣濕度對伏安特性的影響：它表明，隨著氣體濕度的增加，電場中的電離強度將減弱，電暈電流也隨之減小，電場的擊穿電壓升高。
　　
　　
　　
　　圖3 煙氣濕度與伏安特性的關系曲線
　　5.2煙氣濕度對粉塵比電阻的影響
　　水本身并不是一種良好的導電體，只是在它溶解有其他物質(zhì)時，導電性才得到增加。在電除塵器中，當粉塵的比電阻值過大時，濕度增加，水分子粘附在導電性很差的粉塵上，能降低粉塵的比電阻，使反電暈不易產(chǎn)生。
　　同時，煙氣中水分對粉塵比電阻的影響往往因其他化學物質(zhì)的存大而加劇，如SO3等。SO3的作用是把粉塵比電阻降低到大低于只有水分存大時的比電阻。SO3借助于水分侵蝕粉塵表面，使之釋放出更多的電荷載體。水和SO3加強粉塵導電作用的機理是使氫離子各硫酸根離子作為電荷載體直接參與導電過程。
　　實際上，研究煙氣濕度的目的在于：①要設法控制電除塵器的進口溫度，使之能夠避開高比電阻溫度區(qū)②避免降至露點溫度區(qū)，以免因煙氣結(jié)露，造成成電除塵器極板、極線以及吸風機黏灰扣金屬構(gòu)件腐蝕，影響設備的運行效率和安全。
　　6．煙氣含塵濃度對電除塵器的影響
　　在電收塵器中，如果粉塵濃度太大，將使收塵電場的空間電荷過多，能夠出現(xiàn)電暈封閉的現(xiàn)象，使收塵效率降低。
　　當電除塵器的收塵電場產(chǎn)生電暈放電后，大量的氣體負離子和帶負電的粉塵充滿在電暈區(qū)以外的廣大空間，空間中的這些電荷統(tǒng)稱為空間電荷。實踐中我們也經(jīng)?？梢钥吹?，當電除塵器不通煙氣送電時，高壓電流都相當大，有時在進行空載升壓試驗時，需使用兩臺整流變壓器并聯(lián)送電才能升高到額定值。而一旦進入煙氣后，由于荷電粉塵的運動速度低，使得電場空間電荷加大，雖然電壓不變，電流卻在幾分鐘之內(nèi)就降低下來。在一般情況下，這種情況是正常的。
　　但是，當煙氣中的粉塵濃度過大時，由于低速運動的粉塵顆粒過多，它們荷電后使空間電荷達到飽和，電暈區(qū)電壓受到很大的抑制，電暈大大削弱，高壓電流幾乎降到零，出現(xiàn)電暈封閉現(xiàn)象，收塵效率大大下降。
　　電暈封閉的出現(xiàn)，說明電除塵器可能存在以下幾種情況：
　?。?）煙塵濃度過大，或者煙塵的分散度過高，增加了粉塵的顆粒數(shù)量。
　?。?）煙氣流速過高，增加了進入電除塵器中的粉塵含水量。
　?。?）電場電壓太低，荷電粉塵向極板的運動速度太慢。
　　由于*電場的粉塵濃度zui大，往往zui容易出現(xiàn)電暈封閉現(xiàn)象。因此，在設計上，*電場宜采用芒刺型電暈極（如鋸齒線、RS線等）使放電集中，放電的電風加大，加快粉塵運動，以打破空間電荷造成的電暈封閉現(xiàn)象。
　　7．結(jié)束語
　　設計電除塵器時，應根據(jù)煤、灰成分確定電除
　　塵器的各個參數(shù)，根據(jù)工況確定*風速，流通面積，以使電除塵器達到除塵效率。在影響除塵器效率的各種因素下，通過各種措施使影響向有利于除塵效率的方面發(fā)展。
 

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