電除塵器反電暈現(xiàn)象的模擬試驗研究

1、2004年第30卷第10期工業(yè)安全與環(huán)保IndustrialOctober2004SafetyandEnvironmentalProtection21煙塵治理電除塵器反電暈現(xiàn)象的模擬試驗研究劉松濤胡滿銀李立鋒張碩韓祥(華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院河北保定071003)摘要研究了電除塵過程中的反電暈現(xiàn)象及其對ESP工作的影響,對現(xiàn)有抑制反電暈的措施進(jìn)行了分析總結(jié),提出了使用合理的極配方式來減弱反電暈的影響,以期能促進(jìn)ESP在收集高比電阻粉塵方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞電除塵器反電暈高比電阻電極配置SimulativeExperimentalStudyonBackCoronaofElectrostatic

2、PrecipitatorLiuSongtaoHuManyinLiLifengZhangShuoHanXiang(SchoolofenvironmentalScience&EngineeringNorthChinaElectricPowerUniversityBaoding,Hebei071003)AbstractThephenomenonofbackcoronainelectrostaticprecipitator(ESP)anditseffectondustcollectingefficiencyarestudied.Theexistingcontrolmeasuresofbackc

3、oronaarealsoanaysedandsummarized.ThereasonableelectrodeconfigurationisputforwardtoweakentheeffectofbackcoronasoastopromotetheapplicationofESPincollectingthedustofhighresistivity.Keywordselectrostaticprecipitator(ESP)backcoronahighresistivityelectrodeconfiguration反電暈是ESP收集高比電阻粉塵時出現(xiàn)的重要現(xiàn)象之一,反電暈會降低電場的擊穿

4、電壓、產(chǎn)生異號空間電荷并中和起收塵作用的電荷,造成嚴(yán)重二次揚塵,導(dǎo)致ESP收塵效率下降,影響ESP正常工作。因此,研究反電暈現(xiàn)象的規(guī)律,進(jìn)而從技術(shù)上有效地消除和減弱高比電阻粉塵的反電暈影響,一直是電除塵技術(shù)研究的重要課題。1反電暈對電除塵器工作的影響重二次揚塵,原沉積的粉塵重返到電場中去,使除塵效率嚴(yán)重下降。2判斷反電暈發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生反電暈的條件為2:U/S=jEdsU式中jEds粉塵層表面殘余電荷形成的電位差;粉塵層厚度;粉塵層的比電阻;極板電流密度;粉塵層臨界擊穿場強。反電暈降低電除塵器的除塵效率,嚴(yán)重時甚至能使電除塵器無法工作,其影響作用表現(xiàn)在以下幾類1:(1)粉塵層局部擊穿時,在堆積粉

5、層的表面,產(chǎn)生點狀的正電暈放電,由于電壓的增高,這種正電暈放電容易延伸成閃爍狀并向火花放電過渡。火花放電電壓顯著地降低,會引起火花頻發(fā)現(xiàn)象,甚至造成激烈的放電線振動,從而產(chǎn)生激烈的火花放電,如果不降低帶電電壓,就不可能繼續(xù)穩(wěn)定地運行。因此必然使集塵極上的平均工作電流強度降低,使影響除塵效率的粉塵有效趨進(jìn)速度減小,除塵效率大幅度降低。(2)當(dāng)粉塵比電阻進(jìn)一步增高甚至達(dá)到10121013cm當(dāng)電除塵器發(fā)生反電暈時電場的伏安特性如圖1所示。從圖1可以看出,所示拐點即為發(fā)生反電暈的臨界點3。時,正電暈放電越發(fā)旺盛起來,粉塵表面呈現(xiàn)出恰似磷光那樣的外觀,與此同時放電電流也猛增。這時,自粉塵表面產(chǎn)生的大量

6、正離子與集塵電極附近起收塵作用的負(fù)電荷中和,使收塵效率進(jìn)一步降低,最后,致使收塵作用達(dá)到事實上停止的地步。(3)發(fā)生反電暈時,若供電電壓不足以使其延伸發(fā)展為圖1電場伏安特性3常用抑制反電暈的措施根據(jù)反電暈發(fā)生發(fā)展的條件,可以采用以下幾種措施來消除或抑制反電暈的影響4。3.1降低粉塵的比電阻整個電場的擊穿,則粉塵層不斷發(fā)生反電暈,產(chǎn)生大量異號電荷使電暈電流急劇增大,結(jié)果是隨反電暈的蔓延、高壓供電電流不斷波動。如果不降低供電電壓就不可能繼續(xù)穩(wěn)定運行,因此必須使電暈電流降低,結(jié)果是粉塵的荷電量減少,電場強度降低,粉塵的趨進(jìn)速度減小,除塵效率下降。(4)發(fā)生反電暈時,粉塵層擊穿在收塵極表面會造成嚴(yán)這種

7、方法主要包括在煙氣中加入SO3、SO2、NH3、三乙胺等化學(xué)調(diào)質(zhì)劑,另外還有煙氣增濕,采用高溫電除塵器等來降低粉塵比電阻,使粉塵比電阻適合運用電除塵器進(jìn)行收集。3.2采用水膜清灰采用水膜清灰,荷電的高比電阻粉塵沉積到水膜上能很© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.22快地將所帶電荷釋放掉,粉塵隨水膜水流沖走,因此可以消除反電暈。3.3采用先進(jìn)的供電方式脈沖供電、間歇供電、微機(jī)控制供電、正極性供電和交變極性供電等,這些先進(jìn)的供電方式能保證電場正常的電暈,收到較好的收塵效果。以上各

8、種抑制反電暈的措施存在不少問題,煙氣調(diào)質(zhì)處理,由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因,在工業(yè)電除塵器上并不適合大規(guī)模采用。高溫除塵器使除塵器的規(guī)格約要增大50%,煙氣經(jīng)過除塵器的熱損失大,降低了鍋爐的熱效率,存在不少問題,所以國外對發(fā)展熱側(cè)電除塵器一直存在爭議。水膜清灰若處理不好會帶來水污染。另外,先進(jìn)的供電方式需要比較先進(jìn)的技術(shù)支持4。4采用合理的板線極配方式抑制反電暈圖3有屏蔽管和無屏蔽管時伏安特性曲線當(dāng)調(diào)質(zhì)、先進(jìn)供電方式等克服高比電阻的手段在國內(nèi)還難以得到應(yīng)用時,合理地選擇極配形式是解決高比電阻粉塵反電暈問題的主要措施。用電除塵器處理高比電阻粉塵時,合理的極配形式能改善板電流密度的均勻性,可有效地避免或

9、減少反電暈的發(fā)生,保證電除塵器的高效率4.1使用電暈屏蔽管對反電暈的影響5圖4新型電暈線結(jié)構(gòu)示意。圖5是在試驗室條件下,電暈線在線間距為500mm、板間距為400mm的情況下,鋸齒高度為30mm時與RS線的V-I特性比較圖。從圖5可以看出,寬支撐電暈線的放電強在放電極周圍設(shè)置電暈屏蔽管可以提高板電流密度的均勻性,抑制電暈電流,進(jìn)而克服或削弱反電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生。試驗中采用的收塵極為平板收塵極,電暈線選用RS管狀芒刺線,電暈屏蔽管是直徑分別為34mm和22mm的空心鋼制圓管,線間距2c=500mm,板間距2b=400mm,使用比電阻為1015cm的有機(jī)玻璃板來模擬高比電阻粉塵層,并且在上面有規(guī)律地打

10、了一些孔徑為3mm的小孔,用來模擬高比電阻粉塵層的空氣隙。試驗裝置如圖2所示。度低于RS管狀芒剌線,在相同的工作電壓下,寬支撐電暈線的電暈電流明顯小于RS管狀芒剌線,這亦說明這種電暈線對反電暈有一定的抑制作用。圖5新型電暈線與RS線V-I特性曲線比較選取不同電暈線支撐管以外放電較強烈的區(qū)域,在45kV時進(jìn)行板電流密度均勻性的比較,計算結(jié)果見表1。圖2試驗裝置示意另外,芒剌高度變化也會使電暈放電強弱發(fā)生變化。所以,當(dāng)有反電暈發(fā)生時,可采用電暈放電較弱的電暈線。這樣,就可以減弱或克服反電暈危害,適應(yīng)了工況的需要,同時運行電壓V2還可以保持在較高的水平,達(dá)到高電壓低電流的良好運行狀態(tài)。表1不同電暈線

11、板電流密度均勻性比較電暈線RS線無塵載新型電暈線(30mm)在收塵極上鋪設(shè)有機(jī)玻璃板模擬反電暈現(xiàn)象,屏蔽管到電暈線尖端的距離為40mm時,由實驗數(shù)據(jù)作出伏安特性曲線,如圖3所示。從圖3可以看出,沒有屏蔽管時曲線的斜率要明顯大于有屏蔽管時的,說明有屏蔽管時的電暈電流的增長速度不如沒有屏蔽管時快。此外,當(dāng)電壓值較高時,在相同的工作電壓下,有屏蔽管時的電暈電流要明顯小于無屏蔽管時的,這一切都說明屏蔽管對電暈電流有抑制作用,從而對反電暈的產(chǎn)生具有顯著的抑制作用。4.2使用寬支撐電暈線組對反電暈的影響評判方法均方根法最大相對誤差max/%寬支撐電暈線結(jié)構(gòu)如圖4所示。其主支撐板采用陽極大C型式,寬80mm

12、,具有良好的收塵效果和電性能。側(cè)部芒剌線采用鋸齒線型。鋸齒高度分別可以根據(jù)工況進(jìn)行調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同的粉塵情況。主支撐板和側(cè)部芒剌線用直徑為4mm的螺釘連接。5結(jié)語反電暈是影響電除塵器除塵效率的一個重要因素,在應(yīng)用ESP收集高比電阻粉塵時必須根據(jù)現(xiàn)場條件、粉塵的特性采取相應(yīng)的抑制反電暈措施,有時多種措施必須同時使用,才能收到較好的收塵效果。本文提出使用合理先進(jìn)的極配© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2004年第30卷第10期工業(yè)安全與環(huán)保IndustrialOctober20

13、04SafetyandEnvironmentalProtection23球團(tuán)礦廠煤粉收集設(shè)備的改造朱長江(鞍鋼集團(tuán)弓長嶺礦業(yè)公司球團(tuán)礦廠遼寧遼陽111008)摘要通過改造,將球團(tuán)礦廠煤粉收集器由氣箱式脈沖袋式除塵器改造為長袋低壓脈沖高濃度煤粉袋式收集器,實現(xiàn)磨煤收塵系統(tǒng)運行安全防爆、高效低阻、穩(wěn)定可靠;在提高煤粉臺時產(chǎn)量的同時,大幅度地降低運行成本。關(guān)鍵詞煤磨袋式收塵器改造節(jié)能RenovationofCoalDustCollectingEquipmentataNodulizingPlantZhuChangjiang(NodulizingPlantofGongchanglingMiningInd

14、ustrialCompany,AnshanIron&SteelGroupLiaoyang,Liaoning111008)AbstractBasedontherenovation,thecoaldustcollectoroftheplantistransformedfromairchambertypepulsebaghousedustcollectorin2tolongbaglowpulsebaghousedustcollectorforhighconcentrationcoaldust.Safeoperationofthedustcollectingsystemwithhigheffi

15、cien2cy,lowresistance,anti-explosionstabilityandreliabilityisachieved.Theoperatingcostisgreatlyreducedatthesametimeofincreasingtheoutputofcoalpowder.Keywordscoalgrinderbaghousedustcollectorrenovationenergysaving鞍鋼弓長嶺礦200萬t/年的球團(tuán)生產(chǎn)線于2003年9月建成,其設(shè)計生產(chǎn)能力為240萬t/年。配套磨煤系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)能力為10t/h,磨機(jī)為 1.25m立磨,煤粉收集器采用氣箱脈沖式

16、袋式除塵器。該磨煤系統(tǒng)在投產(chǎn)使用后不能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量,平均臺時產(chǎn)量僅為56t/h。即使每天24h倒班運行,也只能勉強滿足球團(tuán)廠對煤粉的需求,而無法保證在煤粉倉中保持合理的煤粉儲量。因此一旦磨煤系統(tǒng)出現(xiàn)故障,就必須迅速組織力量突擊搶修,爭取在短時間內(nèi)恢復(fù)磨煤系統(tǒng)的運行以保證生產(chǎn)所需煤粉。但是,作為煤粉收集設(shè)備的氣箱脈沖式袋式除塵器頻繁發(fā)生故障,在投入運行不足4個月的時間里,整體更換了3次布袋以及其它配件,通過粉倉,凈化尾氣由煤粉風(fēng)機(jī)排入大氣。其主要運行工藝參數(shù)及設(shè)備型號如下:(1)立磨機(jī)規(guī)格: 1.25m;阻力3.2kPa。(2)袋式收塵器型號:氣箱脈沖8室,每室96袋;過濾面積768m2;清灰方

17、式:采用箱式噴吹;實際運行阻力:2.33.4kPa。(3)煤粉風(fēng)機(jī)型號:91915D;全壓:1.0722kPa;流量:31924m3/h;電機(jī)功率:220kW。(4)熱風(fēng)管阻力2.2kPa;(5)煤粉臺時產(chǎn)量:56t。各種檢修手段都沒能有效地改善煤粉收集設(shè)備的性能,運行費用卻增加了許多。運行不良的磨煤設(shè)備已成為影響、制約球團(tuán)生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的瓶頸。針對上述情況,提出了對該磨煤收集設(shè)備改造的要求。1存在的問題及原因分析原磨煤車間煤粉收集系統(tǒng)工藝見圖1。原煤經(jīng)初級破碎,通過大傾角皮帶機(jī)提升到原煤倉;原煤經(jīng)給料機(jī)構(gòu)(可調(diào)整鏈板機(jī))定量進(jìn)入立磨機(jī);經(jīng)熱風(fēng)清掃,將能夠滿足粒徑要求的煤粉隨氣流傳輸進(jìn)入袋式收集器,經(jīng)過袋式收集器過濾,清灰后得以氣粉分離;煤粉輸入煤形式抑制反電暈并進(jìn)行了試驗研究,希望能促進(jìn)ESP在收集高比電阻粉塵方面的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1趙會良,王幽林,等.反電暈及其抑制措施.高電壓技術(shù).1995,21