排烟温度与静电除尘器除尘效率的关系

排烟温度与静电除尘器除尘效率的关系

2011-3-22作者: 李亚林王玉川业务员网

引言

我国是以燃煤为主的能源结构的国家，煤产量已据世界第一位，年产量达到16亿吨以上，201年将达到25亿吨。中国当前的大气污染物中，粉尘的71%来自煤的燃烧。截止到2010年从排放量来看，电站锅炉粉尘排放量约3800吨/年，其中2700万吨是由煤燃烧产生的，而25%是电站排放的。由此引发的环境问题日趋严重，为了给人类的生存和繁衍创造一个良好的环境，随着经济的发展和科学技术的提高，电除尘器以除尘效率高开始广泛推广使用。特别是300MW及以上机组普遍采用。随着科学技术的不断进步，人们对排博烟温锐度与管静电理除尘在器除线尘效率的关系控制环境污染的认识有新的提升，已经不再只是注重锅炉烟尘浓度的排放，而是提出了一个新的环保理念，即称为“环保设备”。

一、静电除尘器的工作原理

是由金属构件组成的电极系统，即放电极（阳极），在放电极上加负电压后能在异极之间产生极不均匀电场，当电场电压升到足够高，即放电极附近的电场强度达到足够大时（出自：业务员网: ），周围的气体被电离，电离后气体中存在着大量的电子和离子。这些电子和离子使进入电场的烟气中的尘粒荷电，绝大多数荷负电，在电场力的作用下，带负电荷的尘粒趋集于收尘极，带正电的尘粒趋向于放电极。尘粒达到电极后释放出电荷，然后依靠分子引力和剩余的静电力吸附在电极上。当此类尘粒积聚到一定厚度时通过振打装置的振打作用，尘粒被其惯性力从电极表面剥离下来落入灰斗，收尘过程即告完成，这一过程是连续而高速进行的。

二、烟气温度对除尘效率的影响

粉尘的比电阻是决定电除尘器除尘效率高低的一个主要因素。飞灰比电阻值偏高，是影响电除尘器效率的关键因素，如何提高高比电阻灰的电除尘效率是一大难题。飞灰比电阻与烟气

温度有关，其峰值根据煤灰特性出现在121℃～232℃之间，在232℃以上时，飞灰的比电阻与绝对温度成反比，与烟气成份无关；而在低于121℃时，飞灰比电阻与绝对温度成正比，并与烟气的湿度和其他成分有关。

粉尘的比电阻可看成由两个并联的电阻组成，其中一个为体积比电阻，即通过粉尘内部导电呈现的电阻，一个为表面比电阻，即通过粉尘表面导电呈现的电阻，组成粉尘的各种成分的导电性能决定了粉尘体积比电阻大小，组成粉尘的各种物质的导电性能受温度影响显著，当温度较高时，粉尘内传导电流的离子与电子将获得更大的能量使粉尘层的导电能力升高，体积比电阻下降。运行中变化的烟气温度对比电阻的影响较大，图1为粉尘比电阻与温度的关系，是比较典型的燃煤锅炉粉尘比电阻随温度变化的曲线。

图1粉尘比电阻与烟气温度的关系

由图1可以看出，粉尘比电阻最高对应的温度，与锅炉设计的排烟温度比较接近（正常情况下排烟温度为130℃～150℃，如丰鹤2×600MW电厂一期锅炉设计排烟温度为150℃，二期锅炉设计排烟温度为133℃），这也说明了电厂中粉尘比电阻的重要性。

一般要求烟尘的比电阻在104～1012 欧姆/厘米为最佳，我厂燃用煤种的比电阻低，只要保证电除尘器入口温度在135℃～140℃之间，就能降低比电阻（ρ）值。ρ1012欧姆-厘米，除尘效率趋于恶化。

表面导电则是决定于气体成分中的湿度与导电物质。其导电机理是烟气中的冷凝物质（在相对较低温度下会凝结成露），在粉尘表面形成了导电层。所以适当的湿度会降低粉尘比电阻，有利于提高除尘效率。

温度和湿度除了影响比电阻，还会通过影响电场V－I特性来影响电除尘器的运行效果，当气体的温度上升时，气体分子密度下降，负离子向电极驱进速度就会因与中性分子碰撞机会的减少而增加，使放电极的负离子密度降低，负离子对放电极附近电场的作用削弱。在同样电压下，其电晕电流就要增加，对除尘有利。当烟气中水分子较多时，因为水气分子产生一种负离子，大于空气分子，与电子碰撞的机会较多，使电子在电场中加速的平均自由行程缩短，即电离不易发展。水气负离子因质量大，其驱进速度小于气体负离子，使得电场空间中负电荷分布密度增加，电场更趋均匀，击穿电压升高，这样，在同样电压下，电场的最大工作电流就会得到提高，对提高除尘效率是很重要的。

在实际运行中，电除尘器入口温度降低（低于120℃），粉尘表面吸附水蒸汽和其他化学导电物质，形成一层导电薄膜，比电阻值降低。电除尘器入口温度升高（高于130℃），导电能力增加，比电阻值下降。我厂锅炉设计排烟温度139℃，由于锅炉负荷、煤质、燃烧等工况变化使得排烟温度降低；随着环境温度的变化排烟温度也有不同的变化，加上后部烟道（电除尘器入口）漏风，特别是冬季锅炉的排烟温度就更低于设计温度139℃，特别是锅炉的吹灰和空气预热器的吹灰影响排烟温度，由于排烟温度的降低使得烟气含尘量水分增加，灰尘容易粘结在阴极线和阳极板上，不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于102℃的烟

气露点温度，不但造成除尘效率下降更会对电除尘器及尾部烟道造成严重腐蚀。

另外，当电除尘器入口温度在90℃～150℃范围时，水分对各种矿物粉尘的比电阻值影响很大，比电阻值随湿度的增加而减少。电除尘器入口烟气中水蒸气含量按照7.195％左右设计。经过空气压缩机压缩后的压缩空气中水分子以过热蒸汽的形式存在，水分子的含量约(10～40)g/m3，随着压力的降低水分子变为饱和状态，一般压缩空气的露点低于环境温度5℃～20℃，大量的压缩空气进入电除尘器将增加电除尘器入口烟气中水蒸气含量。我厂电除尘器干排灰系统，全部采用大仓泵式压缩空气干灰输送系统，多少都会加重电除尘器的漏风。每台电除尘器下设有仓泵10台，仓泵在互相切换时，仓泵内及管道的余压均排入电除尘器，由于我厂使用的输送气源含水量比较高(冷干机、干燥塔效果不明显)，排入电除尘造成灰尘二次飞扬，由于含水的原因造成灰在极板、极线上粘结，从而大大地降低了电除尘器的除尘效率。

三、结语

排烟温度影响粉尘的比电阻和电场的伏安特性，继而影响到静电除尘器的收尘效率。通过调整锅炉燃烧改变排烟温度可以达到锅炉效率和电除尘器除尘效率的双最佳，实现粉尘的达标排放。