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      探索高壓靜電除塵器供電技術(shù)的應(yīng)用

      2014-11-07 05:15:59楊海波
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年19期
      關(guān)鍵詞:電除塵

      楊海波

      摘 要:采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源取代常規(guī)硬特性脈動(dòng)直流電源作為電除塵器的供電電源,可能是比較理想技術(shù)措施。

      關(guān)鍵詞:電除塵 塵粒荷電 供電技術(shù)

      中圖分類號(hào):TM832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)07(a)-0042-01

      中國(guó)大氣污染防治形勢(shì)嚴(yán)峻,可吸入顆粒物(PM10)、細(xì)顆粒物(PM2.5)為特征污染物區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出,事實(shí)上,霧霾天氣已讓我們深刻領(lǐng)會(huì)到大氣污染的嚴(yán)重性。粉塵污染源頭之一在于工業(yè)污染,如何在工業(yè)生產(chǎn)中控制粉塵污染,工業(yè)粉塵污染治理常見設(shè)備中,高壓靜電除塵器以除塵效率高、阻力小、電耗低、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)成為佼佼者。高壓靜電除塵機(jī)理簡(jiǎn)單概括為電暈放電使粉塵荷電,帶上了電荷的粉塵在靜電引力作用下,被集塵極所捕集,從而達(dá)到含塵氣體凈化的目的。為進(jìn)一步提高除塵效果,節(jié)約能耗和降低成本,有必要對(duì)高壓靜電除塵技術(shù)進(jìn)一步深入探討。

      1 基本原理

      根據(jù)庫侖定律,兩個(gè)帶電體之間互相作用力的大小與其所帶電量乘積成正比,與其之間距離平方成反比。

      電場(chǎng)上任何一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在量值和方向上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受作用力。

      2 電除塵器工作原理

      電除塵器是火力發(fā)電廠必備的配套設(shè)備,它的功能是將燃灶或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除,從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量,這是改善環(huán)境污染,提高空氣質(zhì)量的重要環(huán)保設(shè)備。它的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時(shí),使其煙塵帶正電荷,然后煙氣進(jìn)入設(shè)置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用,使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上,定時(shí)打擊陰極板,使具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中,從而達(dá)到清除煙氣中的煙塵的目的。

      在電暈極和集塵極組成的不均勻電場(chǎng)中,以放電極(電暈極)為負(fù)極,集塵極為正極,并以72 kV的高壓直流電源(高壓硅整流變壓器將380 V交流電整流成72 kV高壓直流電,由橫梁通過電暈極引入高壓靜電場(chǎng)),來充足。當(dāng)這一電場(chǎng)的強(qiáng)度提高高某一值時(shí),電暈極周圍形成負(fù)電暈,氣體分子的電離作用加強(qiáng),產(chǎn)生了大量的正負(fù)離子。正負(fù)離子被電暈極中和,負(fù)離子和自由離子則向集塵極轉(zhuǎn)移,當(dāng)帶有粉塵的氣體通過時(shí),這些帶負(fù)電荷的粒子就會(huì)在運(yùn)動(dòng)中不斷碰到并被吸附在塵粒上,使塵粉荷電,在電場(chǎng)力的作用下,很快運(yùn)動(dòng)到達(dá)集塵極(陽極板),放出負(fù)電荷,本身沉積在集塵板上。在正負(fù)離子運(yùn)行中,電暈區(qū)里的粉塵帶正電荷,移向電暈極,因此,電暈極也會(huì)不斷積灰,只不過量較小。收集到的粉塵通過振打裝置使其跌落,聚集到下部的灰斗中由排灰電機(jī)排出,使氣體得到凈化。

      3 高壓靜電除塵器的工作原理及應(yīng)用

      高壓靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離,氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離。負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)線制成,叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成,叫集塵電極。

      高壓靜電除塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo),它對(duì)除塵效率有直接的影響。比電阻過低,塵粒難以保持在集塵電極上,致使其重返氣流。比電阻過高,到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出,在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。

      高壓靜電除塵器的電源由控制箱、升壓變壓器和整流器組成。電源輸出的電壓高低對(duì)除塵效率也有很大影響。因此,靜電除塵器運(yùn)行電壓需保持40~75 kV乃至100 kV以上。

      高壓靜電除塵器與其他除塵設(shè)備相比,耗能少,除塵效率高,適用于除去煙氣中 0.01~50μ;m的粉塵,而且可用于煙氣溫度高、壓力大的場(chǎng)合。實(shí)踐表明,處理的煙氣量越大,使用高壓靜電除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)用越經(jīng)濟(jì)。

      4 案例比較

      據(jù)查閱資料顯示:美國(guó)CE公司為華能上海石洞口第二發(fā)電廠600 MW機(jī)組鍋爐配套的電除塵實(shí)際運(yùn)行電場(chǎng)消耗128 kW·H,收塵24.20 T,平均1 kW·H只能回收塵粒0.135 T,為理論值的1.8%,其電場(chǎng)能耗98%以上都屬于對(duì)除塵不作貢獻(xiàn)的無效消耗。北京恒運(yùn)科利水泥廠3 m*9 m水泥磨尾使用軟特性穩(wěn)定直流供電電源電除塵器除塵,經(jīng)實(shí)際測(cè)量,電場(chǎng)電暈電壓為103 kV,電暈電流為4.6 mA。即電場(chǎng)功率為0.47 kV情況下,1 h收到粉塵量為1890 kg,即電場(chǎng)能耗電1 kW·H能捕集到粉塵為4.02 t,單位能耗收塵量相當(dāng)于美國(guó)CE公司為前者電收塵29.8倍。首鋼遷安礦燒結(jié)廠料庫80 m2的電除塵器采用了“軟穩(wěn)”電除塵技術(shù),可以說是世界上第一臺(tái)大型的“軟穩(wěn)”電除塵器,于2001年5月21日投入運(yùn)行,電場(chǎng)電流為80 mA,電場(chǎng)功率不足5 kW,與相同規(guī)格電除塵電場(chǎng)電流1200 mA,電場(chǎng)功耗80 kW相比,節(jié)電是十分明顯的。

      經(jīng)過上述比較可以看出,采用軟特性穩(wěn)定直流作為電除塵器的供電電源是一個(gè)進(jìn)步,基本上對(duì)各種粉塵、煙霧或者極其微小的顆粒都有很高的除塵效率,就算在高溫、高壓的地方也能應(yīng)用,設(shè)備的阻力低、能耗少、維護(hù)維修都很簡(jiǎn)易,但是高壓靜電吸塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響,粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo),它對(duì)除塵效率有直接的影響,比電阻過低,塵粒難以保持在集塵電極上,致使其重返氣流。比電阻過高,到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出,在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。高壓靜電吸塵器如果兩電極都是無限大的平行版,那么所得到的就是一樣的電場(chǎng),這也取決于所加電壓的大小和距離。假如其中一個(gè)電場(chǎng)是很細(xì)的圓線或者曲率半徑很小的其他形狀,電場(chǎng)就會(huì)不均勻。所以,采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源取代常規(guī)硬特性脈動(dòng)直流電源作為電除塵器的供電電源,在解決了一系列影響因素之后,可能是比較理想技術(shù)措施。

      參考文獻(xiàn)

      [1] H·J懷特.工業(yè)電收塵[M].王成漢,譯.北京:冶金工業(yè)出版社,1984.

      [2] 姚偉.基于粉塵比電阻值分析的靜電除塵器運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué),2011.

      [3] 邱益深.簡(jiǎn)析靜電除塵器的幾種新技術(shù)應(yīng)用[J].廣東科技,2013(2).

      [4] 鄭奎照.電袋復(fù)合除塵器高效捕集微細(xì)粉塵PM2.5的機(jī)理探討[J].中國(guó)環(huán)境管理,2013(6).endprint

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