电袋除尘收集粉尘粒径分析

1绪论

1.1选题的背景和意义

地球是我们共同的家园，地球上有人类生存发展的必需品。但是人们在生活生产中不断向环境中排放污染物质，严重污染大气环境。中国是世界上大气污染最严重的国家之一，大气污染问题是我国环境保护中的一个重要问题。2007年6月3日新华社公布了《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》，并在“十一五”纲要中提“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%。要把节能减排工作完成的好坏做为检验经济发展的重要标准。本文重点介绍了电除尘器中几种影响粉尘颗粒物运动状态的因素，并一一进行分析，最后给出较为合理的参数，保证除尘效率最大化。1.2国内外现状

（一）国外现状

1、EPA技术

在美国环保局的资助下，由美国南方研究所研究开发的电袋复合除尘器的新技术。

（1）阿匹托隆技术

最早的阿匹托隆电袋除尘器是1970年由美国精密公司生产的一种预荷电脉喷清灰的除尘器，最开始的设计是在袋笼的中心放置一根电晕线，袋笼外边放一层滤袋。轴向进入袋笼的粉尘因电晕作用而荷电，一部分被接地的袋笼电极捕获，剩下的粉尘由外层的滤袋捕获。有时电晕放电会破坏外层的滤袋，所以这种电袋除尘就够不久就被废弃了，这是我们目前知道的最早的电袋除尘器。

第二种阿匹托隆电袋除尘器是将荷电器与滤袋分开，将荷电器连接在滤袋下端，使粉尘从下端进入除尘器，荷电粉尘一部分被荷电器收集，一部分被滤袋收集，实际上它相当于管式电除尘器和袋式除尘器的串联。

（2）Max9

在阿匹托隆实验成功的基础上，不断经过改进，美国通用电力能源部于2003年3月获得使用权，使用该技术生产出的电袋除尘被美国环保局命名静电激发的袋除尘器。因为这种除尘器除尘相率很高，所以通用电力公司给该除尘器取名为Max9，意为99.9%后面还有无穷个9，寓意除尘效率极高。Max9ESFF是由静电除尘器和脉冲袋式除尘器组合而成的混合型除尘器。使用高压放电时粉尘荷电，再由滤袋取代极板收集[1]。

2、EPRI技术—库霍帕克（COHPAC）

EPRI即美国电力研究协会，该组织成立于1973年，主要致力于组织，协调不统一规

划发电、输电、配电等方面的科研活动，以及核能发电、新技术开发利用、环境保护等方面的研究，科技信息的交流等。

COHPAC技术是在1980年代后期开发的，其基本构思是在电除尘器下方连接布袋除尘器，来收集电除尘器未能收集的粉尘，是排放达到要求。因为进入袋除尘器的粉尘减少，所以提高了袋式除尘器的气布比。这样可以大大减小除尘器的体积和投资该机构的特点是前电后袋。

3、DOE技术—AHPC

AHPC技术是在美国能源部的资助下，由美国能源与环境研究中心在1990年代中期研究开发的，并与1999年取得专利。

与COHPAC不同的是，该除尘器是由电除尘器和袋除尘器并联而成，也就是说滤袋分布在电除尘器的粉尘收集板之间，粉尘收集板是开孔的，开孔率为45%。粉尘可以通过多孔基板上的小孔进入滤袋，由于在电除尘器中，粉尘已经荷电，90%的粉尘在通过小孔之前就已经被粉尘收集板收集，只有一小部分通过小孔被滤袋收集。滤袋脉喷清灰时，脱离滤袋的粉尘经过多孔极板回流在电除尘去被捕集。这样就大大减少的粉尘重新进入滤袋的几率。有效的避免了滤袋的二次吸附。

（二）国内现状

我国先后使用了机械式除尘器、湿式水膜除尘器、静电除尘器、布袋除尘器。静电除尘器对高阻态粉尘收集效率不高，布袋除尘器又面临着运营费用高的问题。在这一严峻形式下，电袋复合除尘器应运而生。

我国第一台电袋复合除尘器于2002年推出，并在水泥厂投入运营。2004年这种新型电袋复合除尘器应用于电站锅炉除尘改造工程，创造了电力行业的应用实例。使该技术的应用领域不断拓展。

今年来，国内很多科研院所和企业都对新型电袋复合除尘器进行研究和开发。同方环境股份有限公司、清华同方股份公司、福建龙净环保股份公司、浙江菲达环保科技股份有限公司等的电袋除尘技术都有一定市场业绩。2011年，广东省内首次采用的国产600MW 级的电袋复合除尘器正式投入运行。2012年，我国自主研制的世界上首台1000MW级的电袋复合除尘器在河南新密投入运行，这标志着我国电袋复合除尘技术研发能力已跻身世界各国前列。同方环境和清华大学热能系燃烧源可吸入颗粒物形成机理与脱除课题组合作，进行系列电袋结合除尘器的开发和研究，并建立了两套实验装置，对电袋复合除尘器内的流场和灰饼的过滤沉积特性进行研究[2]。福建龙净开发的FE型电袋复合除尘器和清华同方研制的EF型电袋复合除尘器都是一种结合电除尘器和布袋除尘器各自优点的一种新型高效的复合除尘器。在南方电网的资助下，广东电网公司电力科学研究院联合华南理工大学通过建立电袋复合除尘机理试验台开展了对600MW、1000MW机组电袋复合除尘技术的复合模拟、机理实验、现场运营优化实验及PM2.5测试等实验工作，并取得一定成绩。

2粉尘颗粒的运动

2.1电除尘原理

2.1.1除尘原理

电除尘器的基本原理是含尘气体通过高压静电场时，使粉尘荷电，使荷电粉尘沉积在沉积板上，当粉尘堆积到一定厚度时，通过震荡使沉积板上收集的粉尘脱落，从而达到除尘效果。

2.2.2除尘过程

如图2-1，电除尘过程可分5个基本过程，分别是1）气体电晕放点产生电子和离子，2）颗粒物荷电3）带点颗粒物移动4）颗粒物沉积于沉积板5）清除收集到的粉尘。也可分为三个基本阶段分别是粉尘荷电阶段、粉尘沉降阶段、清灰阶段。

图2-1静电除尘基本原理

1-电晕电极，2-电子，3-离子，4-粉尘颗粒，5-集尘板，6-供电电源，7-电晕区

（1）粉尘荷电

在放电极与集尘极之间施加高压直流电，使放电极发生电晕使气体电离。生成大量的自由电子和正离子，在放电极附近的所谓电晕区内正离子立即被电晕极(假定带负电)吸引过去而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的驱使向集尘极(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粉尘的荷电。

（2）粉尘沉降

荷电后的粉尘颗粒在除尘器中受到各种力的综合作用并向集尘板运动，最后在集尘板聚集沉降。

（3）清灰