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电除尘器配件的除尘效果和过程原理

  • 发布者:濯海环保

    发布日期:2021-01-06
  • {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。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,约占燃煤电厂的95%以上,因此ESP正面临着严峻的挑战。虽然ESP的除尘效率一般可达97%以上,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}、电除尘过程及原理
    芒刺线结构其主要由金属阳极板,阴极线和高压电源三部分组成。芒刺线工作时主要分三个过程:荷电、收集、清灰,其基本原理。这三个过程看似简单,但是各环节相互制约相互影响,其真实过程远比想象的复杂。
    (一)荷电
    由于放电效应,气体先在放电极附近电离,产生正电荷和电子,电子在电场的作用下向阳极板运动,在运动的过程中获得足够的能量并与其它气体分子碰撞产生多的正离子和电子,产生的离子和电子又参与下一个电离过程,这样将产生足够多的电子,这个过程叫做电子雪崩。
    大部分电子在向阳极板移动的过程中会被电负性气体吸附,形成负离子,充满整个电场空间。此时,通入烟尘,具有一定动能的离子将会与粉尘碰撞,致使颗粒荷电。大于1μm的颗粒物主要发生电场荷电,即在电场力的作用下负离子被射入体积较大的颗粒物内,使颗粒物带电。还有一种是扩散荷电,离子不断地做无规则热运动与颗粒物碰撞,致使颗粒物带上电荷。这种荷电方式主要发生在粒径小于0.1μm的颗粒物上。
    (二)捕集
    在静电场力的作用下,带电颗粒物在电场中向阳极板做定向运动,较后脱离气流粘附在阳极板上。到达阳极板的颗粒通过接地的阳极板将自生的电荷释放出去,来不及释放的电荷用来维持颗粒物与阳极板的粘附力使颗粒物粘附在阳极板上而不掉落。部分已经被捕集的粉尘在气流冲刷、粉尘撞击、振打等因素的影响下重新回到气流中,形成二次扬尘,随烟气一起排入大气。
    (三)清灰
    粉尘在阳极板上堆积到一定厚度后,需要用外力将阳极板上的粉尘层清理下来,主要的清灰方式有声波清灰、振打清灰等。振打清灰是目前较普遍的清灰方式。振打清灰是通过振打锤撞击阳极板,在阳极板上产生震动,粉尘层在震动下疲劳破裂脱阳极尘板,落入灰斗,此时便完成清灰过程。

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