锅炉烟气导电性与除尘效率关系的研究(2)

2019-02-17 10:55

作电流400mA左右,投运参数均在正常范围,但就是一直冒黑烟,排放浓度为200mg左右。为改善这种情况,公司技术部门拟定了一个改变二、三电场的极配形式提高除尘效率的方案,改造后投入运行,烟囱冒烟现象虽有了改善,但还是可以看到有黑烟,说明问题没有得到根本解决,后经过调试将各电场的运行电压下降至3.5万伏(电流50-100mA)后,运行电压离开了混合气体的导电区,屏蔽作用消失,有效电场全部作用于粉尘之中,烟囱无冒烟现象,此后就是关闭三电场,烟囱也无烟色,而此时每一个电场的消耗功率仅为4.1千瓦,相当于原来的1/8。而且除尘效果不受负荷增大的影响,我们曾关闭三电场(螺旋线配480极板),负荷上升至82t/h,烟囱仍无烟尘。

对于高比电阻粉尘尘粒,因它荷电需要的电场强度在烟气混合气体导电电场强度以上,故在运行中随着电场强度的增强、混合气体将先导电或击穿,变成一屏蔽网,致使施加在极间的电场被屏蔽,使电场不能有效地作用于粉尘尘粒间,故收尘效果将很差,且其电场力屏蔽的程度与两者的差值成正比,差值越大,屏蔽作用越提前,屏蔽作用也将越强,除尘效果也就越差。所以,在很多这类工程的改造工作中,想以提高运行电压来增大电场强度(包括加宽极距)以提高高比阻粉尘的收尘效率,一般作用不会明显。因为此时烟气已击穿,所以无论施加多少电压,其电场的电力线尤如滚滚东逝水,漂流到大海。而体现在电源电路里,说明外电路的电阻(电场电阻)已很小(负荷大)。当外阻小于电源的内阻时(气体击穿时),电流将会很大,端电压减小。这种现象在一些难收尘粉尘运行的电除尘器中经常出现,这一特征可从他们的热态V-I特性曲线中看出。即这些曲线到达某点后反而往回返转,业内有些

人士认为这是一种典型的反电晕现象,但是反电晕的存在是以一定的极板粉尘厚度为前题的,而实际上并非如此,即使极板上不积灰也会出现这样的情况。实际上,电除尘器电场V-I特性曲线所呈现是电场中不同烟气比电阻时所反映出的一条电源外电路功率特性曲线,当电源外阻小于电源内阻时一定会返转。(设电源内阻不变)

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图8 R-W曲线

图8就是一条电源输出功率随线路外阻变化时的曲线(U=10V,R=1Ω)。当外阻小于内阻(1Ω)后,曲线返转。 当然,对于高比电阻粉尘,不仅存在荷电难的问题,还有一个荷电后难以释放的问题,不能及时中和所荷电量,但这可以通过改变清灰方式来解决。 综上分析可知,电除尘器电场的总电阻实际上是一个变量,可变的根本原因是在不同的电场强度下烟气导电性的变化,它随电场强度的增大而减小,直至击穿,此时呈现的是低电压大电流状态。

对于高比电阻粉尘除尘效率问题的处理,难度确实比较大,费用也很高,仅靠运行参数的调整效果不一定明显。因为若是为了避开混合气体的导电区而像中低比电阻粉尘一样去降低运行电压以减小电场

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强度,但由于这种高比电阻粉尘的荷电其本身就需要较强的电场强度,故会因总体电场强度过低而使粉尘尘粒更不能荷电,同样达不到高效收尘的目的。那么,怎样来解决这一矛盾呢? (1 )精细地进行电场参数调试或选用合适的电源试图减少导电气体的影响。 (2)进行烟气的调质处理,以提高混合气体导电的阈值电平和降低粉尘比电阻,例喷水、充入空气等,但喷水和充气都会有负面影响。 (3)减小电场极距、降低运行电压,以使在混合气体不被击穿的情况下获得较强电场力,提高尘粒荷电量和驱进力以提高收尘效率。 3 关于电除尘器的调试 3.1电除尘器的运行曲线 电除尘器的热态运行调试,有着极其重要的作用,处理得当,能够出现惊人的效果。从上面分析已看出,电除尘器的高效运行必须避开烟气中混合气体的导电区,更不能地入击穿区。通过综上分析和多年的探索,我们感到:正常工况运行的电除尘器存在如图9所示的运行曲线。

图9 电除尘器运行曲线 设备横坐标为电场的运行电压(可从高压柜仪表板上读得),纵坐标为烟囱出口处 的排烟量(若有浊度仪可直接读出排放值),并设定排烟量最大值为PM。 其图解释为:在横坐标的零点,因施加于极板的电压为零,电场强度为零,则除尘效率为零,排烟量最大(PM);随着极间运行电压的升高,电场开始建立,电场强度逐渐增大,粉尘开始荷电,除尘器开始收尘,烟囱排烟量也相应减小(Q1-Q2);进入Q2后,极间电场强度已很大,粉尘尘粒已全部荷电,除尘效率最高,烟囱排烟量最小,可称尘粒荷电的饱和状态,此后在一定范围内再增加运行电压,效率也不会明显提高(Q2-Q3),该区为除尘器的工作区,进入Q3后,随着施加于极间的电压不断升高,电场强度进一步增大,烟气中的混合气体被强电场击活导电,电场力部分被屏蔽,尘粒向极板运行的驱进力减小,收尘效率减低,排烟量增加。 3.2进行电除尘器调试的基本要求 (1)锅炉正常运行,负荷稳定在90%左右。 (2)电除尘器已完成空载试验,并经过热态试运行;本体无重大缺陷,电源及控制系统工作正常,各仪表的指示基本正确。 (3)天气背景清晰稳定,有浊度仪配置最好。

(4)电源供电选择“常规工作”方式,并解除“自锁”状态。 3.3 进行电除尘器调试基本方法

电除尘器的调试实际上是在满足上述基本要求的前提下,结合烟囱的排烟情况,细致地做出一条电除尘器热态运行状况下的V-I特性曲线。从大到小地调节,记录其运行参数,并对应地记录下烟囱相应的排烟情况。为防止意外,建议一般在电源功率90%运行参数时开始调试;为便于调试,调节的参数以高压电流值为基础(因变化率明显)。200mA以上的区域每100mA为一个观察点,200mA以下的区域每50mA为一个观察点,每一个点的稳定时间

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不少于10分钟,大机组一小时左右即调整后隔10分钟或一小时后才能记录本次的电压、电流值及烟囱排烟情况,烟囱排烟情况可人为地分级记录。最后可在记录的众多参数中选择一组排烟量最小、运行电压、电流又较小的数据,再参考其前后相关的数据,即可确定除尘器的工作区。

结束语

电除尘器从理论到实践已有200多年的历史了,但它也象其它学科一样,针对不同工况仍需不断探索,以发挥它应有的作用。

本人认为:不同煤种、不同锅炉燃烧后

产生的烟气混合气体的导电性是影响电除 尘器除尘效率的主要因素。它与粉尘比电阻间有着密切的关系;要使电除尘器运行在高效率状态,其运行电压必须避开烟气

中混合气体的导电区,更应远离击穿区。实际调试中,结合烟囱排烟情况仔细地进行电除尘器的热态调试就有望实现。这样不但可有效的提高除尘效率,还可大幅度地降低电除尘器自身功耗。

参考文献:

[1]、[2]、黎在时《静电除尘器》p42

[3]、诸暨电除尘器研究所译稿《电除尘器工程学》

作者简介:赵信志,浙江菲达环保科技股份有限公司副总工程师,长期从事气力输送系统、电除尘器的设计管理和开发研究工作。

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