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低溫煙氣對電除塵器除塵效率影響的實驗探究

文檔作者：程圣明，黃澤亮，董晨陽文檔來源：山西大學		點擊數：	更新時間： 2025年04月04日
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2018年第9期(總第156期)鈺；夏與芋 舌圭 ENERGY AN0 ENERGY CONSERVATl0N 2018年9月低溫煙氣對電除塵器除塵效率影響的實驗探究程圣明，黃澤亮，董晨陽(山西大學，山西太原030006)摘要：搭建實驗臺，模擬燃煤鍋爐排放煙氣，實驗分析煙氣溫度對電除塵器除塵效率的影響，測量分析電除塵器進出口煙氣顆粒物濃度，得到電除塵器對不同狀態下的煙氣的除塵范圍差別。從而得出結論，對煙氣進行調質，提高電除塵效率，達到電廠排放標準。分析了低溫煙氣對電除塵器除塵效率影響的實驗原理及結果。關鍵詞： 電除塵器；除塵效率；低溫煙氣中圖分類號：TK223 文獻標識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2018)09一0079—02Experimental IIlvestigation on the Effect of LOw Temperatllre Flue Gas on the D吣t RemoValEmciencv of Electrostatic D吣t CollectorsCHENG Shengming，HUANG ZeIiang，DONG Chenyang(Shanxi University，Taiyuan 030006，Shanxi，China)Abstract：711le expedmental bench was set up to simulate the emission ofⅡue gas f如m a coal—fired boiler．The innuence of nuegas temperature on山e dust removal emciency of the electrostatic precipitator was experimentally analyzed．The concentmtion ofnue gas panicles at t王le iIllet and outlet of the electmstatic precipitator was measured and analyzed，and the scope diⅡ．erence indust removal ofgasin di丑’erent status were gained．It was concluded山at the nue gas should be tempered to impmve theefEiciency of electIDstatic dust removal emciency，meeting the emission standards ofpower plants．This paper analyzed theexperiment principle of tIle eff'ect of low tempemture nue gas on the dust removal emciency of electmstatic dust collectors and theresults．Key words： electrostatic dust collectoE dust removal efEiciency；low temperature nue gas0引言細微顆粒物是大氣環境中化學組成最復雜、危害最大的污染物，已成為影響環境質量和人體健康的主要危害因素之一。燃煤鍋爐產生的污染物是其主要來源之一。2014年頒布了GB 13271—2014鍋爐大氣污染物排放標準，規定重點地區的燃煤鍋爐煙塵排放限值為20 m咖3。隨著對燃煤鍋爐粉塵排放標準的日益嚴格要求，電除塵器越來越難以滿足排放要求，采用煙氣調質技術是經濟有效的方法之一，其中溫度調質在一定程度上改變粉塵的物理化學特性，顯著提高除塵效率，減少煙氣粉塵排放。1理論依據1．1溫度對顆粒物比電阻的影響沉積在集塵極上的顆粒物的比電阻對電除塵器的有效運行具有顯著影響，比電阻過大或過小都會降低除塵效率[1】。溫度較低時，顆粒物導電在表面進行，電子沿顆粒物表面的吸附層傳送；溫度低、顆粒物表面吸附的水蒸氣多，因此，表面導電性好、比電阻低。隨著溫度的升高，顆粒物表面吸附的水蒸氣因受熱蒸發，比收稿日期：2018—06—14基金項目：山西省高等學校大學生創新創業訓練項目(2叭710108035)第一作者簡介：程圣明，1996年生，男，山西大同人，2019年將畢業于山西大學建筑環境與能源應用工程專業，在讀本科生。電阻逐漸增加。溫度較高時，顆粒物的導電是在內部進行的，隨著溫度升高，顆粒物內部會發生電子熱激發作用，使比電阻下降。從提高除塵效率的角度來看，應使含塵氣體的溫度低于160℃【2】。1．2煙氣粉塵溫度對除塵效率的影響含塵氣體的溫度高低主要影響粉塵的比電阻。在低溫時，粉塵表面吸附物、水蒸氣或其他化學物質的影響起主導作用，隨著溫度的升高，這種作用減弱，而使粉塵的比電阻增加。在高溫時，塵粒本身的導電性能起主導作用，隨著溫度的升高，塵粒中質點的能量增加，導電性能增強，而使比電阻降低。氣體的黏度和密度都與溫度有關。溫度升高時，氣體質點運動的內摩擦力加大，因此氣體黏度增大，從而使荷電粉塵驅進速度降低，電除塵器除塵效率隨之降低。在一定的壓力下，氣體的密度與溫度的變化成反比，而氣體的擊穿電壓與密度成正比。也就是說，溫度升高時，氣體的密度減小，擊穿電壓降低，使電除塵器的除塵效率降低【3】。2實驗原理2．1 電除塵器工作原理靜電除塵器是在2個曲率半徑較大的金屬陽極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的靜電場。氣體電離后生成陰離子和陽離子，這些離子吸附在通過電場的粉塵上使顆粒物獲得電荷。荷電的粉塵·79·萬方數據2018年第9期 缸；夏占芋釷 2018年9月在電場力的作用下向電場極性相反的電極運動，放出所帶電荷并沉積在電極上，使顆粒物與氣體分離，然后通過振打的方式使電極上的灰落入灰斗中【4]。2．2實驗裝置模擬煙氣除塵裝置流程圖見圖l。圖1 模擬煙氣除塵裝置流程圖2_3實驗方法a)模擬煙氣。將N：、o：、cO：通人混氣罐，并進行加熱；b)煙氣調制。通過蠕動泵加入純凈水，調節煙氣濕度；通過設定加熱溫度，改變煙氣溫度；c)煙氣除塵，通過電除塵器進行除塵；d)參數測量。在電除塵器進、出口安裝濃度傳感器檢測電除塵器進出口煙氣中PM：，和PMm的濃度；在電除塵器進口安裝熱電偶測量煙氣溫度變化；e)數據計算。由公式(1)計算平均溫度“下的除塵器效率：￡、o=(n。一n2)／凡1， (1)式(1)中，氐為除塵效率；n。為進口煙氣濃度，u∥m3；n：為出口煙氣濃度，u∥m3。3實驗結果3．1實驗數據實驗原始數據見表l。每次實驗，控制風機功率，表1實驗原始數據濕 溫 測量濃度度 度u∥m3 除塵效率煙氣進口濃度 煙氣出口濃度％ ℃ PM25 PMlo PMu PMlo PM"除塵效率 PMIo除塵效率683．20 l 159．23 74．43 195．85 O．89l 0．83160628．60 1 204．28 64．20 203．24 O．898 O．831854．23 1 154．28 159．10 208．24 0．814 0．82070897．18 1 171．88 173．64 194．24 0．806 O．834998．23 1 533．20 153．25 162．24 0．846 O．89460 80989．93 1 625．90 133．24 178．24 0．865 O．8901 023．25 l 999．90 254．33 503．26 0．75l O．748901 123．58 l 999．90 264．26 512．59 O．765 O．744984．50 l 999．90 322．49 527．24 O．672 O．736100964．30 1 999．90 291．02 513．26 O．698 O．743704_30 l 999．90 78．26 323．13 O．889 0．83860683．80 1 999．90 86．26 354．26 0．874 0．823864．70 1 845．60 168．33 259．34 0．805 O．85970910．23 1 558．90 158．26 386．26 0．826 O．7521 008．30 l 652．90 187．26 398．26 0．814 O．75985 80982．20 l 798．90 208．37 403．26 0．788 O．7761 042．10 l 732．90 215．24 633．26 O．793 O．63590985．60 l 697．80 205．27 608．37 0．792 0．642983．50 l 893．24 328．80 566．25 0．666 O．7011001 003．60 l 963．00 357．60 607．23 O．644 O．691·80·保證煙氣進口流量為825 NmⅦ，進口流速為2．38 m／s。3．2數據曲線關系實驗分析了60％濕度下的煙氣，溫度在60℃～100cC變化范圍下，電除塵的除塵效率變化情況(見圖2)。0．95札0．908《0．85一墓o．80O．75O．70O．6560 70 80 90 100溫度代——濕度60％ ……濕度85％圖2煙氣溫度與PM：。除塵效率的關系實驗分析了60％濕度下的煙氣，溫度在60℃～100℃變化范圍下，電除塵的除塵效率變化情況(見圖3)。0．900．85 o許0．80蜊刊O．75叁0．700．65O．6070 80蠱度九——濕度6()％ ……濕度85％圖3煙氣溫度與PM，。除塵效率的關系由折線圖可知，在低溫狀態下的煙氣，電除塵器的除塵效率隨煙氣溫度升高而減小。3．3數據分析實驗研究溫度對效率的影響關系，故對溫度和除塵效率做了相關性分析：∑@廣互)睜鄉)∑"廣面占：j皇—————一：j生———一∑仁廣互)z ∑戈iz一贏z， (2)仁l i=1三：；一缸鄉=缸+五， (3)式(2)、式(3)中，三為線性回歸方程的縱截距；5為線性回歸方程的斜率；≈為表1中第i個溫度，℃，如戈。=60℃；竹為第i個溫度對應下的平均除塵效率；互為表1中某一濕度下各溫度的平均值，℃；y為表1中某一濕度下相同PM(煙氣粉塵顆粒：PM拍指直徑小于等于2．5斗m的煙氣粉塵顆粒，PM。。指直徑小于等于10斗m的(下轉87頁)萬方數據2018年第9期 頡鈺：基于超低排放的705 t／Il cFB鍋爐SNcR應用研究 2叭8年9月實現較高的脫硝效率，最終實現超低排放。200 Mw即100％負荷下，由于床溫較高，NO。初始生成量較大，即使反應溫度更為合適，氨氮摩爾比更小，但依然需要較大的尿素溶液噴射量才能保證超低排放。3．4總排口NO。隨機組負荷的變化圖5為總排口NO。折算值隨機組負荷的變化曲線圖。在80 MW、100 MW、120 MW、160 MW、200Mw機組負荷下，尿素平均投入量分別為330 kg／11、280 kg／h、210 kg／ll、280 kg／ll、450 kg／ll的情況下，總排口NO；折算濃度隨機組負荷變化曲線圖。由圖5可以看出不同負荷下，總排口NO；均實現超低排放，證pg莩警￥劃髏姝蔑oZ《羹湖機組負荷，Mw圖5總排口N0，折算值隨機組負荷的變化曲線圖明了sNcR完全能實現循環流化床鍋爐外排煙氣NO，的超低排放。4結語通過闡明脫硝工藝流程及工藝特點，分析脫硝實際運行參數的情況下，得到以下結論：a)分離器人口水平煙道溫度隨鍋爐負荷呈現正相關關系，但并不是正比例線性關系；b)60％。80％鍋爐負荷范圍內即中負荷容易實現超低排放。低負荷和高負荷工況下相對較難實現超低排放；c)sNcR脫硝工藝路線完全能實現CFB鍋爐的NO。超低排放。參考文獻：[1]錢自雄．sNcR煙氣脫硝技術在大型cFB機組中的應用[J]．應用能源技術，2017(7)：25—28．[2]趙鵬勃，孫濤，高洪培，等．CFB鍋爐sNcR脫硝技術常見問題及對策[J]．潔凈煤技術，2016，22(1)：86—89．[3]楊用龍，趙凱，蘇秋風，等．sNcR脫硝裝置對cFB鍋爐運行的影響研究[J]．中國電力，2015，48(4)：23—26．[4]李穹，吳玉新，楊海瑞，等．sNcR脫硝特性的模擬及優化[J]．化工學報，2013，64(5)：1789—1796．[5]武世福，蘇鐵熊，張培華，等．CFB鍋爐SNCR脫硝工藝系統及其常見問題分析[J]．黑龍江電力，2014，36(6)：550一553．(責任編輯：高志鳳)<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>·<>●o·◇●o●◇●o●◇●o●◇●◇●o●◇●o●◇●o●o●o●o●◇●◇●o●o●o●◇●o●◇●o●◇●◇●◇●o●<：>●◇●o●o●◇●o●o●o●◇●(上接80頁)煙氣粉塵顆粒)的除塵效率的平均值；n為表1中某一濕度下各溫度的個數；i為1、2、……、n一1、n；鄉為線性回歸方程的因變量，此文中指效率；咒為線性回歸方程的自變量，此文中指溫度，℃。其中：；=型塹生塑芝!監， (4)幾；：絲也芏!型盥， 。 (51n、’式(4)～式(5)中，扎戈：，…，戈。為表1中某一濕度下的各個溫度，℃；力，弛，…，兒為表1某一濕度下各個溫度對應下的平均除塵效率；n為表1中某一濕度下各溫度的個數，此文中n=5。用線性回歸方程模型對實驗數據經行分析，得到不同情況下的線性回歸方程組。a1濕度60％。(a)PM25。f=一0．004 5戈+1．156：(b)PMm；=一0．002戈+0．967： V=一U．UUZ菇+U．y0，：b)濕度85％。(a)PM25。彳=一0．004 9z+1．18：(b)PMIo。鄉=一o．003吼+1．056。 (9)由4個線性回歸方程可看出占均小于0，在實驗范圍溫度下，除塵效率與溫度成反比。4結語本文分別從溫度和濕度兩方面對模擬煙氣進行調質，記錄分析了煙氣粉塵變化、除塵效率，研究了煙氣溫度調質對顆粒物的影響，從而對電除塵的影響。并得到以下幾個結論：a)低溫狀態下的煙氣，電除塵器的除塵效率隨煙氣溫度升高而減小；b)溫度對PM”的粉塵顆粒電除塵效率影響作用更顯著；c)電除塵器對煙氣中PM笛的粉塵顆粒，過濾效果更好。參考文獻：[1]伊連慶，王晶．粉塵比電阻對電除塵的影響及改進措施研究[J]．電力環境保護，2009，25(5)：34—37．f61 [2]唐敏康，馮國俊．粉塵比電阻影響因素分析及應對措施[J]．江西理工大學學報，2007，28(3)：44—46．[3]全國環保產品標準化技術委員會環境保護機械分技術委員L 7， 會，浙江菲達環保科技股份有限公司．環保裝備技術叢書電除塵器[M]．北京：中國電力出版社，2011．[4]滕人全．影響靜電除塵器除塵效果的因素[J]．應用技術，2015，(8) 9(5)：380—381．(責任編輯：高志鳳)·87·

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