锅炉烟气条件对除尘效果因素.docx

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：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1) 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2) 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C含尘量粉尘操作条件供电状态」振打情况'密度粒尘成分设备情况电极形式气流分布厂烟气湿度烟气温度烟气成分烟气压力粒度分布除尘效率影响电除尘器性能的主要因素的关系1. 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106~1011q-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106q-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P3*cm图2比电阻与除尘效率的关系相反，当粉尘比电阻高于1011Q-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，其比电阻与其碱度（CaO）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1410131012101110田-Q，阻电比目前，对高比电阻粉尘的1I集烧结粉要艸措施碱度的变化曲线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2. 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14OO12O10O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图5温度对火花放电电压和伏安特性的影响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温度，c图6含水量对粉尘比电阻的影响当烟气温度低于150C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，贝吐匕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度来衡量露点温度越高，烟气中湿度越大，吸收或凝结在粉尘表面上的水分也越多，导电性能也越好。

此外，烟气韩水量还影响击穿电压因为水气分子是一种极性分子，介电常数比空气大得多（空气为1,水为80），它在电场中能大量吸附电子，使分子带负电并成为运动迟缓的负离子，从而使空间自由电子的数目大大减少，电离强度减弱由于水气分子大于空气分子，在气体游离发展过程中与自由电子碰撞的机会较多，这就使自由电子在电场中加速的平均自由程缩短综上所述，水气分子使得烟气的电离减弱，电晕电流减小，空气间隙的耐压强度增加，击穿电压升高，火花放电较难出现它使电除尘器在提高电压的情况下稳定运行，而电场电压的提高，不但电晕电流不会削弱，而且能增大电场强度，使收尘情况得到显著的改善因此，增加烟气中的含水量，可以在很大程度上弥补电除尘器由于烟气温度高或者气压低所造成的气体密度减小，击穿电压下降、除尘效率不高的缺陷湿度对电除尘器伏安特性的影响如图7烟气含水量与击穿电压成正比；电压一定时，与电晕电流成反比29g/m3Am，流电LL01020304050电压,kV图7气体含水量对伏安特性的影响3. 烟气成分烟气成分对负电晕放电特性影响很大，烟气成分不同，在电晕放电中电荷载体的有效迁移率也不同二氧化硫等气体具有非常稳定的高阻抗电晕特性，形成负电晕的范围较宽。

不同的气体对伏安特性及火花放电电压的影响甚大如图1037kV16mA时火花放电Am，流电晕电100%N2100%SQ1020406080100120>电压,kV图8氮和二氧化硫混合物的伏安特性4. 烟气压力烟气密度是烟气压力和温度的函数而烟气密度影响着电晕电场的起晕电压、电晕极表面电场强度、空间电荷密度和离子迁移率的大小从而影响电除尘器的放电特性和除尘性能从理论上看，在给定气体中起晕电场强度必须提供产生电离碰撞所需的能量这主要取决于该气体的电离电位和各次碰撞的平均自由程如图烟气压力降低时，分子平均自由程长度增加，电子平均运动的时间减少，随着两次碰撞之间间隔增大，在较低场强下，就可使电子加速到可以产生电离的速度外加电场一定时，放电极附近的空间电荷密度减小，在收尘极板上平均电流密度增大，导致放电极在较低的场强下获得较大的电晕电流u—30405060708090供电电压，kV图9烟气压力与供电电压的关系供电电压，kV图10不同极间距的V—I曲线极间距4>3>2>1烟气压力相同，增大极间距，可使V-I特性曲线斜率减小，如图表明在宽间距条件下，可以获得较大的稳定工作区我国西北、西南高原地区与沿海地区相比较，即使在相同工艺条件下工作的电除尘器，也将不同程度地存在运行电压较低，工作电流较大的特点。

50放6电电压7°“8090100110图11气体压力与放电电压的关系5. 粉尘浓度电除尘器对粉尘的浓度有一定的适应范围，超过这个范围，电流随着含尘量浓度的增加而逐渐减少当含尘浓度达到某一极限值时，通过电场的电流趋近于零，这种现象称之为电晕闭塞粉尘浓度高何以会出现电晕闭塞现象？我们知道，电除尘器正常运行中的电晕电流，基本上是由于气体离子运动的结果虽然气体离子与烟尘碰撞使烟尘变成为烟尘离子，也是形成电晕电流的一个因素，但它只占总的电晕电流的1%左右烟尘颗粒的大小和质量均较气体离子大得多，离子流作用在烟尘颗粒上产生的运动速度，远不如气体离子高气体离子的活动度约为烟尘离子驱进速度的数百倍烟气中的粉尘浓度愈大，则烟尘离子数量也愈多，由于单位体积中总的空间电荷不变，那么，随着烟尘离子所形成的空间电荷相应减少，也就是使电流下降当粉尘的计数浓度接近于甚至超过起始的离子浓度（每1cm'空间有近亿个离子）时，电晕闭塞的现象就非常明显，除尘效率也显著降低与粉尘浓度有关的空间电荷效应也影响荷电状态的稳定性这是由于火花电压随浓度增大而降低，而维持一定的电流密度所需的电压随浓度增大而升高，当粉尘浓度较高时，这两个电压之间的节距缩短，粉尘浓度出现较大的波动，导致过度的火花放电，除尘器运行稳定性变差。

当火花放电超过除尘器的整定火花频率时，供电自动切断，除尘终止6. 粉尘粒径荷电粉尘的驱进速度随粉尘粒径不同而异这是由于电荷与粉尘粒径的比值不同所致试验证明，带电粉尘向收尘极移动的速度与粉尘的半径成，对于1ym以上的粉尘，粒径越大，除尘效率越高；而粒径在0.2-0.5yn之间，驱进速度有最低值，在此范围之外，驱进速度均有所提高驱进速度除受粒径影响外，还取决于场强、离子密度及停留时间图12还表示驱进速度随粒径和电流而变化的情况电流密度对尘粒荷电和电场强度都有影响粉尘粒径还影响电气条件、二次扬尘等这是由于粉尘粒径影响尘粒空间电荷和荷电电场，进而影响粉尘荷电量和导致驱进速度的变化，荷电尘粒迁移率较低，能抑制电晕电流当小颗粒粉尘较多时，由于其表面积大，荷质比较高，空间电荷影响增大，电流降低，第一电场尘粒荷电时间延长空间电荷抑制效应导致伏安特性曲线偏移，对于给定的电流，伏安特性曲线偏向高电压区，这意味着维持相同的电流，必须输入更高的电压如果粉尘浓度较高，细颗粒粉尘较多，还容易产生电晕闭塞100———10————orme，度速进驱U=30kV丄1L110.11.010尘粒直径，ym图12粉尘的理论驱进速度与粒径的关系7. 粉尘密度粉尘被振打而落入灰斗的过程中，受到重力、烟气流动的动力和静电力的作用，而粉尘的密度与烟气在电场内的最佳流速及二次扬尘有密切关系，因而也是影响电除尘器性能的因素之一。

粉尘密度是指该粉尘单位体积的质量与收尘性能有关的是粉尘的堆积密度，它是包括尘粒的空间在单位体积的密度8. 粉尘粘附力收尘极板捕集的粉尘，是借助于粒子与粒子之间和粒子与收尘极板之间的粘附力而堆积在极板上的这些粉尘层通过振打而被清除下来粉尘的粘附力过大,需要较大的振打力才能剥离下来；粉尘粘附力过小，则振打时聚结成块的粉尘容易分解成单个颗粒，而被气流再次带走，或者粘附在极板表面的粉尘易受气流作用再飞散其结果，必然使除尘效率降低10.烟气流速对于一定的收尘面积，增加烟气量（相当于提高电场风速），则除尘效率下降设计时通常对烟气的电场流速取低值，主要是考虑避免沉积在收尘极。