锅炉烟气条件对除尘效果因素

锅炉烟气条件对除尘效果因素锅炉烟气条件对除尘效果因素 影响电除尘器性能的因素很多，大体归纳为以下三个方面： (1) 烟尘（气）性质。烟尘（气）性质包括烟气种类、组成、温度、压力、 湿度及流速等； 粉尘的性质主要是粉尘的化学成分和物相结构， 如粉尘的比电阻、 粉尘浓度、分散度、粘度和密度等。 (2) 设备状况。电除尘器的极配形式；电场划分情况；振打清灰方式及振打 时序；气流分布均匀程度；电气控制特性等。 (3) 操作条件。 包括操作电压、 比电流、 电极清灰效果、 漏风及二次扬尘等。 上述因素可以单独起作用，也可以互相影响（如图所示 1） 。下面侧重介绍 烟尘条件对电除尘器性能的影响。 烟气性质 烟气湿度 烟气温度 烟气 烟气成分 烟气压力 电晕电流 含尘量 粒度分布 粉尘 密度 粉尘比电阻除尘效率 粒尘成分 操作条件 供电状态 粉尘 收集及 振打情况 二次飞扬 设备情况 电极形式 气流分布 图 1影响电除尘器性能的主要因素的关系 1. 1. 粉尘比电阻粉尘比电阻 粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的一个指标。 粉尘比电阻在数值上等于单位 面积的粉尘在单位厚度时的电阻值。 沉积在电除尘器收尘极表面的粉尘， 必须具有一定的导电性，才能传导从电 晕放电到大地的离子流。粉尘比电阻决定了高比电阻粉尘层电击穿的电流极限。 粉尘层的电场是电流密度和比电阻的乘积。 实测表明，最适于电除尘器工作的电阻值为 106~1011Ω ˙cm。在这个数值 范围以外，电除尘器的性能将下降。 图 2 表示粉尘比电阻与除尘效率的关系。从图中可看出，粉尘比电阻在 106 Ω ˙cm以下时，除尘效率随着比电阻的降低而大幅度降低。这是因为尘粒导电 性能较好， 到达收尘极表面立即释放电荷，而且由于静电感应获得和收尘极同极 性的正电荷， 当正电荷形成的排斥力大于粉尘的粘附力时，沉积在极板上的粉尘 脱离收尘极而重返气流；重返气流的粉尘在电场中再次荷电，又被收尘极捕集， 形成在收尘极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。 图 2比电阻与除尘效率的关系 相反，当粉尘比电阻高于 1011Ω ˙cm 时，电除尘器的性能却随着比电阻的 增加而下降。 这是由于荷电的高比电阻粉尘在收尘极板沉积后，电荷不容易释放 造成的。 因为它使粉尘层与极板之间出现一个新的电场，这个新电场一方面使粉 尘牢牢地吸附在收尘极表面， 不容易振落； 另一方面伴随着带电粉尘的不断增加， 粉尘层与极板之间存在着一个愈来愈强的电场， 最后在这个区域内的粉尘层空隙 中出现电离，产生电晕放电。电晕放电产生的电子和负离子被吸向收尘电极，正 离子被收尘电极排斥跑到收尘空间。这种收尘极产生电晕放电的现象，称之为反 电晕。 反电晕是一种非常有害的现象，它会反过来由收尘极向收尘空间放出正电 荷， 这些倒流的电荷很快与迎面来的负电荷相遇而中和， 破坏了正常的收尘作用。 冶金企业中的粉尘，就有些处于高比电阻范围。如烧结厂的烧结粉尘，其比 CaO 电阻与其碱度（）有关，当烧结矿碱度为 0.5 时，除尘效率为 95％，而碱 SiO2 度提高到 1.3 时，除尘效率则降到85%。图3 为烧结矿粉尘比电阻随温度和碱度 的变化规律。可见粉尘比电阻并不是一个恒定值。如果粉尘比电阻偏高，可在工 艺设计时采取措施，使烟气温度能避开比电阻的峰值范围。 1014 1013 1012 1011 1010 109 0100200300400 温度，℃ 图３烧结粉尘比电阻随温度和碱度的变化曲线 目前，对高比电阻粉尘的捕集，主要采取以下措施： 1) 对烟尘进行调质。如喷雾增湿或在烟气中加入化学添加剂，对烟气进行 调质。 2)改变对除尘器的供电方式。采用脉冲供电。 3)改进除尘器本体结构。如适当加宽极间距、加辅助电极等。 比 电 阻 ， Ω ˙ c m 2. 2. 烟气温度烟气温度 电除尘器都是在一定温度下工作的， 对于同一种粉尘，即使在电除尘器 的规格和技术性能均相同的情况下， 仅烟气温度不同也可以使电除尘器的性能产 生很大的差别。 这主要是因烟气温度不同而改变了粉尘比电阻的结果。图４是温 度与粉尘比电阻的关系曲线。 图４温度与比电阻关系曲线 研究表明， 粉尘比电阻是两种独立的导电机理的综合：一种是通过粉尘内部 的体积导电，它与粉尘的化学成分有关，体积比电阻与工作温度成反比；另一种 是沿着粒子表面进行的表面导电，它与粉尘及烟气成分都有关，表面比电阻与工 作温度成正比。 哪一种导电机理占主导地位，主要取决烟气温度。因此，可将粉尘比电阻看 作两个并联电阻组成：一个相当于体积比电阻，另一个相当于表面比电阻。两者 均受温度的影响。在低温区，体积比电阻很高，而表面比电阻则随着温度的升高 而增加。 相反， 高温时体积比电阻甚低， 它不受并联的较高的表面比电阻的影响。 温度介于两者之间，则表面比电阻和体积比电阻都起作用。图中虚线就是粉尘比 电阻与温度的典型曲线，是上述两个分量的综合。根据这条曲线，可以确定最适 合电除尘器工作的温度。 烟气温度对电除尘器性能的影响， 还表现在温度对气体粘滞性的影响，气体 粘滞性是随着温度的上升而增加的。在电除尘器电场中，带电粉尘向收尘极运动 的驱进速度与含尘气体的粘度有一定关系： 气体的温度愈高， 烟气的粘滞性愈大， 则驱进速度愈低。从气体电离的情况来看，击穿电压与气体密度成正比。因为随 着气体密度的减小，气体分子的间隔加大， 每个电子在两次碰撞之间所经过的距 离也增加，所以电子获得较大的速度和动能，以致加强电离效应，使烟气在较低 的电压下击穿。 气体密度在很大程度上取决于气体的温度。假定气体压力不变，则气体 密度与气体的绝对温度成反比。 因此， 当气体温度降低时， 气体的密度也就增加， 从而使气体的击穿电压相应地提高。击穿电压提高，除尘器的操作电压也提高， 因而也提高了除尘效率。温度对火花放电电压和伏安特性的影响如图 电流随温 度上升而增加， 火花放电电压则下降。伏安特性曲线随温度升高向左偏移并有更 大的斜率， 偏移是电晕始发电压降低的结果，斜率变大是由于离子的迁移率增大 所致。 从温度影响电除尘器性能的几个方面来看， 只要有可能，运行温度较低 为好。但温度过低容易产生冷凝结露，造成清灰振打困难、电极腐蚀、绝缘体爬 电等故障，结果使除尘器不能正常运行。因此，烟气温度必须高于露点温度。 12 93.3℃ 10 8 火花率 6 176.7℃ 4 2 21.1℃ 020406080100 作用电压，kV 图５温度对火花放电电压和伏安特性的影响 电 晕 电 流 ， m A 3.3. 烟气湿度烟气湿度 烟气湿度能通过改变粉尘比电阻而影响电除尘器的性能。图为不同含 水量烟气对比电阻的影响。 ５ 101 1014 1%H2O 1013 1012 3%H2O 1011 1010 75150225300375 温度，℃ 图６含水量对粉尘比电阻的影响 当烟气温度低于 150℃左右时，其中的水分就被吸附到尘粒表面；如果烟气 温度很低， 而其中的水分含量又很高，则此水分能把粉尘比电阻降低到适宜于电 除尘器工作的数值；当烟气温度较高时，水分的含量对比电阻的影响就不显著， 因为表面导电所需要的条件已不存在。烟气湿度通常以烟气露点温