影响电除尘器除尘效率的因素及治理

摘要：提高电除尘器的除尘效率是一个系统工程, 需要各方面配合完成。只有不断研究解决影响除尘器效率的因素,才能真正提高电除尘器的效率。
关键词：影响；电除尘器；除尘效率；因素；治理
Abstract: the increase of electrostatic precipitators the dust removal efficiency is a systems engineering, need each respects cooperate complete. Only by constantly to study and solve the factors affect filter efficiency, can really improve the efficiency of the electrostatic precipitator.
Keywords: influence; Electrical precipitator; The dust removal efficiency; Factors; management

中图分类号：TU834.6    文献标识码：A     文章编号：
一、电除尘器的工作原理
电除尘器是通过高压整流变压器得到的直流电压在放电极与收集极之间建立起一个电场，在某一电压下放电极与收集极间的气体发生电晕放电， 使得放电极附近产生大量载流子(自由电子，正负离子)，在电场的作用下，带负电的载流子向收集极移动，由于带电载流子的附着性，处于放电极与收集极间的灰尘微粒也带上了负电，向收集极移动，灰尘沉集在收集板上，直到振打装置将它们清除。另外，还有一些带上正电荷的灰尘附着在放电极上产生了一定的绝缘作用，为保持放电极的放电效果，放电极也需不断地通过振打清灰。所有清下的灰尘通过刮灰机与输送链送到灰尘仓，如图1 所示。所以，只有具备尽可能高的除尘电压与足够大的除尘电流才能产生足够多的载子。
为此，除尘电压被控制在击穿电压(break 一through)区域。当达到击穿电压时，高密度的载流子形成等离子通道(Plasma channel)， 从而产生飞弧。除尘控制系统确保在飞弧产生时不会形成持续性的电弧，从而实现最小运行成本与最佳收尘效率的协调。
 
二、影响电除尘器除尘效率的主要因素
1 、粉尘性质对除尘效率的影响以及对策
影响电除尘器效率的因素很多, 但大致可以分为四个方面:粉尘性质、烟气特性、结构因素、运行因素等。
（1）粉尘比电阻对除尘效率的影响。粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的指标, 它对电除尘器的性能的影响最为突出。粉尘比电阻在数值上等于单位面积、单位厚度粉尘的电阻值。电除尘器最适合的粉尘比电阻范围是 104~1011Ω/cm,比电阻低于104Ω/cm的粉尘,它一到达阳极板表面不仅立即释放电荷, 而且由于静电感应获得和阳极板同极性的正电荷, 若正电荷形成的排斥力大得足以克服粉尘的粘附力, 则已沉积的粉尘将脱离阳极板而重返气流, 重返气流的粉尘在空间又与离子相碰撞, 会重新获得和阴极同性的负电荷而再次向阳极板运行,结果形成在阳极板上的跳跃现象,最后可能被气流带出电除尘器。如不采取措施,就达不到预期的收尘效果。敲打或刷落收尘极板上的粉尘对此现象可以起到很好的抑制作用。如粉尘比电阻超过 1011cm时, 粉尘层中的电压降变得很大,达到一定程度后,致使粉尘层局部击穿,并产生火花放电,即通常所说的反电晕现象,发生反电晕后,二次电流增大,二次电压降低,粉尘飞扬严重,导致收尘性能显著恶化。这时, 可以通过喷入 SO3 或 NH3 来进行烟气调质,降低粉尘比电阻。
（2） 粉尘粘附性对除尘器率的影响。粉尘具有粘附性,可使细微粉尘粒子凝聚成较大粒子,这对粉尘捕集是有利的, 但是粉尘粘附在除尘器壁上会堆积起来,造成除尘器发生堵塞故障。在电除尘器中, 若粉尘的粘附性强, 粉尘会粘附在电极上,即使加强振打力也不容易将粉尘打下来, 进而出现阳极板粉尘堆积的情况,影响工作电压升高,致使除尘效率降低。针对这种情况必须进一步探索煤种的变化对粉尘粘附性的影响, 调整煤种使其排出的粉尘适合电除尘器收尘。
2、 烟气特性对除尘效率的影响以及对策
（1） 烟气温度和压力对除尘效率的影响。烟气的温度和压力影响电晕始发电压、起晕时电晕极表面的电场强度、电晕极附近的空间电荷密度和分子离子的有效迁移率等。温度和压力对电除尘器性能的某些影响可以通过气密度 δ 的变化来进行分析。
参数δ随温度的升高和压力的降低而减小,当δ降低时,电晕始发电压、起晕时电晕极表面电
场强度和火花放电电压都要降低, 致使电场电压升不起来, 这些影响可以用 对电晕极附近的空间电荷密度的影响来进行解释, 当 减小时离子的有效迁移率由于和中性分子碰撞次数减少而增大,因为在外加电压一定的情况下,将导致电晕极附近的空间电荷密度减小和收尘极的平均电晕电流密度增大。电晕极附近的空间电荷密度减小,导致在电晕极表面以较低的电场强度获得一定的电晕电流,于是当 减小时,为了在阳极板上保持一定的平均电晕电流密度,则外加电压必须降低, 致使除尘器功率降低,影响除尘效率。除尘器的最佳运行温度在 140~150℃之间,如果排烟温度高于此范围将直接影响电除尘的电压、电流等参数。至于烟气压力经过几次测试影响不是很大,所以降低排烟温度,不仅使锅炉效率有所提高, 而且对电除尘器效率的提高也是很明显的。
（2）烟气含尘浓度对除尘效率的影响。当含尘气体通过电除尘器的空间时, 粉尘粒子与其中的游离离子碰撞而荷电, 于是在电除尘器内便出现两种形式的电荷,离子电荷和粒子电荷, 所以电晕电流一方面是由于气体离子的运动而形成, 另一方面是由尘粒子运动而形成, 由于粉尘粒子大小和质量都比气体离子大得多, 所以气体离子的运动速度为粉尘粒子的数百倍,这样, 由粉尘粒子所形成的电晕电流仅占总电晕电流的1~2%。随着烟气中含尘浓度的增加,粉尘粒子的数量也增多, 以致由于粉尘粒子形成的电晕电流虽然不大, 但形成的空间电荷却很大, 接近于气体离子所形成的空间电荷,严重抑制电晕电流的产生, 使尘粒不能获得足够电荷,除尘效率下降。若含尘浓度太大时, 可能使电流趋近于零, 使收尘效果明显恶化,这种现象称为电晕闭塞。在生产实践中为防止这一现象的产生, 应选用灰分含量少的煤质并合理调整燃烧,以减小烟气含尘浓度,提高电除尘器效率。
3、本体结构影响及其应对措施
（1） 电极形式
一般电晕极可采用圆线, 芒刺线或星形线等。由于收尘极板上气流不均或反电晕现象, 容易出现二次扬尘。有文献提出采用逸出功较小的材料(一般为合金)作为电晕极可提高电除尘器的效率, 但这种材料一般要求较高的温度,这在一定程度上限制了它的应用范围。
（2） 极间距
在其他条件相同的情况下, 较宽的极间距可获得更高的除尘效率。因为宽间距使极板上的电流密度更趋均匀,提高操作电压,同时也易于维修。
（3） 气流分布
气流分布不均对电除尘器效率有影响。局部气流速度高的地方会出现冲刷现象, 将已沉积在
收尘极板和灰斗内的粉尘再度扬起, 造成二次扬尘。另外, 在气流速度低的区域内, 电晕线上可能积累过多的粉尘,抑制电晕, 引起不均匀的电晕放电。
（4）本体密封性
本体的密封性不好会产生漏风现象, 不但增加电除尘器的处理烟气量,使得气流速度提高,而且容易使电极结露导致电除尘器效率降低。如果从灰斗漏风,造成已沉积的粉尘再度扬起,同样会降低除尘效率。
（5）应对措施
根据实际情况, 选择合适的电极形式并使用宽间距,使之在不影响电晕效果的情况下提高运行电压。有文献指出可以交错排列收尘极板,这样既增加了极间距,又可以有效抑制二次扬尘,提高电除尘器效率。在温度允许的条件下采用逸出功较小的材料作为电晕极,可大大提高电晕效果,使粉尘荷电更加充分,以提高电除尘器效率。合理设置导流装置, 以减小气流的不均匀性。在运行中经常检查设备,发现漏风问题立刻补救。
4、运行条件的影响
（1）运行电压和电流的影响
在一般情况下, 电除尘器都希望运行在尽可能高的电压和额定电流值状态下, 以期获得最高的除尘效率。当锅炉燃用劣质煤,运行条件差时,电除尘器的所有高压电源均应该发挥最高的作用, 即要求所有高压电源都供给电场额定的电流值。反之, 如果烧的煤好,锅炉工况稳定, 此时,烟气容易处理,要达到同样的效率, 末二级电场可能低电流运行 (无闪烁运行) ,这一方面可以节省电能, 另一方面也可以提高电气元件以及放电零件的寿命。
（2）保持绝缘子和电场清洁
( a)保持绝缘子清洁的重要性: 绝缘子因为同电场相通,粉尘难免会沉积在表面上, 一旦积灰严重,就容易产生电击穿。如果保温室内温度低于露点, 绝缘子上就会结露, 此时就会产生电弧, 使之过热而破裂,绝缘子出现裂纹, 会使电场的操作电压降低, 严重时还会使供电中断, 直接影响除尘器性能。
( b)建立合理的振打周期,防止电极积灰: 振打周期对除尘效率有较大影响, 合理的振打周期应该是粉尘堆积到适当厚度再进行振打, 这样才能使粉尘成片状(或块状)从极板表面剥离并落入灰斗, 由于各个电场粉尘浓度粒度、 粘度以及比电阻不同,粉尘的沉积速度和在极板上的附着力也不同, 所以各电场的振打力和振打周期也不同, 前者需要在设计时解决,而后者则在运行中确定, 以确保电除尘器的效率。
提高电除尘器的除尘效率是一个系统工程, 需要各方面配合完成,在锅炉专业方面,应该加强煤质与驱进速度关系的研究, 同时要解决气流分布均匀和提高烟气流速等问题;在电气专业方面,应该积极调整火花率和高压自动控制整流装置的灵敏度, 使除尘器能在临界电压附近, 以最好的方式运行。只有不断研究解决影响除尘器效率的因素,才能真正提高电除尘器的效率。
参考文献：
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