电除尘器配件的除尘效果及其影响因素

<一>、电除配件的除尘效果
我国储藏的化石燃料中煤炭储藏量是较为丰富的，并且由于我国能源结构的特点，使得煤炭在我国能源体系中所占的地位是不可忽视重要的，而且煤炭的地位在接下来的几十年时间内是不会改变。由组织预测，到2050年煤炭在我国能源一次消费比中任然要占50%以上。可见我国长期处于世界上较大的煤炭消费国和生产国的事实不会改变。目前，我国经济正处于高速发展时期，能源消费所带来的污染是现在及未来长期要面对的要问题。并且我国的长期以煤炭为主的能源结构，决定了煤烟型污染物(二氧化硫SO2,氮氧化物NOX、烟尘)是我国大气污染的主要来源。当前我国火力发电的煤炭年消耗量己将超过8亿吨，每年都会有上百万吨的粉尘排放到大气，对人类及环境造成的危害是巨大。美国环保协会(EPA)]指出“燃烧装置向大气排放的污染物中，以细颗粒物(PM2.5)的威胁性较大”。近年来我国粉尘污染越发严重，我国大部分地区受到雾霆的影响，危害到了人们的健康。为此加大环保治理力度，进一步提高了对火电厂烟囱出口烟气粉尘排放浓度的要求。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223一2011)要求燃煤电厂粉尘排放浓度降不得高于3Omg/m3，地区(如北京、上海等地)的燃煤电厂烟尘排放浓度要控制在20mg/m3以下，因此，这无疑是对我国的燃煤电厂除尘能力的重大挑战。
电除配件(ESP)在我国大中型火电厂的除尘方式中占主导地位，约占燃煤电厂以上，因此ESP正面临着严峻的挑战。虽然ESP的除尘效率，但是其对PMIo(粒径小于1即m的颗粒)的除尘效率并不高，如ESP对细颗粒物(颗粒直径小于2.5μm的颗粒)的除尘效率只有90.6%左右。因为对细颗粒物的要求变得越发严格，使人们不得不对电厂现有的ESP进行优化改造，使其满足环保要求。
要想使电除配件的除尘效果满足新颁布的环保标准，就通过实践和理论相结合的办法来寻求一条可以使电除配件除尘效率提高的道路，对电除配件的改造措施大多是提高电场电压、增大流通面积、增加电场数等，然而对电除配件内部气流分布的重要性的认识还是缺乏。新环保标准出台以前，我们对除尘效率的重视程度并不是很高，对ESP内部流场的轻视还不会变成ESP除尘效果达不到标准的关键因素。但是颁布了新的火电厂烟尘排放标准的之后，对烟尘的排放变得严格，这时对电除尘器配件的气流分布进行组织和调整就变成了提高电除配件除尘效率的重要要组成部分，因为，从众多理论和实际统计的资料不难看出，气流分布是电除器除尘效率的一个因素。以往的一些研究认为，电除配件内部的气流分布是越均匀除尘的效果就越好，但是自上个世纪九十年代以来，一些的工作者着手试验一种新的技术，即斜气流技术(SkewedGasFlowTechnology，简称SGFT>，通过工作者的研究与试验让人们重新认识了ESP内部气流分布。在斜气流技术中气流速度满足以下分布:电场入口处气流的流速应该是上部低、下部高的分布方式，而出口则与之相反。斜气流技术在工业电除尘设备上的应用收到了很好的效果，并且与均匀气流相比，采用斜气流技术的电除配件的粉尘排放量可相应缩减30%~60%。实际上，斜气流分布之所以会被提出是因为工作者开始关注ESP内部粉尘颗粒的分布情况以及其运动状态。近十几年来，我国的高校也对斜气流技术进行了一些研究和试验，但是国内大多数都是通过理论分析、数值计算和不加粉尘颗粒的空载气流分布试验对斜气流技术进行研究，而对于电除配件内加入粉尘颗粒的气固两相流的数值模拟非常少。另外，那些被电除配件收集的粉尘(包括阳极板收集以及阳极板没有收集到而掉入灰斗的粉尘)较后则是以重力沉降的方式进入集灰斗里。所以，研究ESP内部气流分布对粉尘颗粒重力沉降的影响对优化ESP的结构和提高其除尘效率是重要的。
<二>、微细颗粒物的凝并方法及其影响因素
近年来，我国大中城市雾霆天气越来越多，这严重影响了城市居民的健康和生活，其中城市环境中PM2.5含量过高是导致雾霆天气的主要原因。因此，如何控制PM2.5产生，并减少其存在，成为人们函待解决的问题。
提高对微细粒子的控制水平，除了对现有除尘设备进行改进外，我们还可以从微细粒子本身入手。颗粒物粒径对除尘效率有很大影响，通常粉尘粒径越大，除尘效率越高。粉尘的凝并现象很常见，粉尘本身的粘附性以及电场力的作用都可以使微细粉尘凝并成较大的颗粒。所以采用凝并方法能地提高微细粉尘的收集效率。所以研究颗粒物的凝并技术具有非常重要的意义。凝并技术是指在物理或化学作用下，分散的微细粒子互相接触从而结合成较大的颗粒。按照机理的不同，颗粒物凝并技术可分为:热凝并、声凝并、电凝并、磁凝并、湍流凝并、光凝并、化学凝并等。
热凝并，是指在没有施加外力、周围温度较高的情况下颗粒物产生明显的成核和凝并现象。一般来说，热凝并的凝聚过程比较缓慢，所以限制了其在工业上的应用。
声凝并是指在声场作用下，气相和液相之间发生复杂的相互作用，声波能加速颗粒间的相对运动，增加粒子间的碰撞几率，从而使气体中的微细颗粒易于凝聚成较大的颗粒，从而被捕集。声凝并虽能加速微粒的凝并，但耗费能量太高，同时也要考虑到噪音的危害。
电凝并技术是通过提高细颗粒的荷电能力，使得荷电细颗粒以电泳方式到达飞灰颗粒表面的数量增多，从而提高颗粒间的相互碰撞，达到凝并的效果。现有的颗粒物电凝并方法主要有四种:异极性荷电颗粒的库仑凝并;异极性荷电颗粒在恒定电场中凝并;同极性荷电颗粒在交变电场中的凝并;异极性荷电颗粒在交变电场中的凝并。
化学凝并主要通过物理吸附和化学反应共同作用来实现颗粒的捕集，但是要考虑到二次污染的问题。
细颗粒物的凝并方法虽然有很多，但是从耗能方面、凝并过程复杂程度以及是否有二次污染物产生等方面综合考虑，电凝并是较为可行的方法。而且目前我国大部分燃煤电厂都有使用芒刺线，因此电凝并的方式适合用于振打锤改造。
在湿式电除尘中，水雾荷电也能地颗粒物的团聚。一个主要原因是雾滴荷电后静电力增强，提高了其对颗粒物的捕集效率，与带电雾滴结合后的颗粒，粘滞力、静电力等增强，与其他颗粒易发生凝并，从而易于脱除。可见，对水雾荷电颗粒物的凝并技术进行研究，对于颗粒物脱除意义重大，是颗粒物脱除的一种非常的方法。