影響電除塵器技術經濟指標的因素分析

摘 要：電塵器的除塵效果受許多因素的影響，為提高除塵效率必須對癥下藥，克服各種影響因素．本文著重討論了各類因素對電除塵器的影響，并提出了合理建議。

關鍵詞：電除塵器，除塵效率，技術經濟指標，影響因素

影響電除塵器的各項技術經濟指標的因素有很多，大致可分為四個方面：

1．粉塵特性的影響

(1)粉塵的粒徑分布

粉塵的粒徑分布對電除塵器的效率有很大影響，這是因為分級除塵效率隨驅進速度的增加而增大，而驅進速度與粒徑的大小成正比?？偝龎m效率隨著粉塵粒徑的增大而增加，隨幾何標準偏差的增加而減小，因此在進行靜電除塵器設計或選型計算時，測定粉塵的粒徑分布是極為重要的，它是計算排出的濃度不至于超過排放標準的基本依據。

(2)粉塵的黏附性

如果粉塵的粘附性較強，沉積在收塵極板上的粉塵不易振打下來，使收塵極的導電性大為減弱，導致電暈電流減小。如果粘附在電暈極線上，會使電暈線肥大，降低電暈放電效果，粉塵難以充分荷電，導致效率降低。

粉塵的粘附性不僅與煙氣和粉塵的組成成分有關，而且與粉塵的粒徑有關，粒徑愈小，粘附性愈強。粉塵的粘附性主要包括分子引力、毛細管粘著力及靜電庫侖引力。但關于這些力的理論計算較繁復，其結果還缺乏可靠性。可采用粉塵層的粘附強度作為評定粉塵粘附性的指標。

為克服粉塵黏附性大的缺陷，除塵器振打錘的設計一定要科學合理，既要保證有效清除極板極線上的粉塵，又要保證不產生二次飛揚。振打制度也要設置合理，對收塵極振打可通過調整振打時間，保證極板上的粉塵成片剝落；對放電極振打，可通過調整振打錘的提升角度來保證足夠的振打力，如將頂部提升振打改為腰部撓臂振打，既提高了振打錘的振打力，又加快了振打周期，使電暈線經常保持正常的工作狀態，保證電除塵器的高效除塵率。

ESP的性能，很大程度上取決于粉塵的比電阻。當比電阻小于正常值時荷電粉塵一旦到達收塵極表面，便很快釋放電荷，并由于靜電感應而很快獲得與吸塵性相同的正電荷，若帶正電荷的粒子與吸塵極之間的排斥力大得足以克服粒子對極板的附著力，塵粒就會從極板上跳回氣流中，重返氣流中的塵粒再次荷電后被捕集，又再次跳出去，最終可能被氣流帶出靜電除塵器，導致效率降低。相反，如果塵粒比電阻過大，沉積在極板上的塵粒釋放電荷的速度緩慢，形成很大的電附著力，這樣不僅清灰困難，而且隨著粉塵層的增厚，造成粉層電荷積累過大，與吸塵極板產生一個強電場，這電場不但減弱了電極間的電場強度，排斥其它粉塵向極板運動，當粉塵層的強度大于其臨界值時，還會在粉層的孔隙間產生局部擊穿，導致反電暈。在反電暈情況下，粉塵二次揚塵嚴重，電能消耗增加，除塵性能惡化甚至無法工作。

2．煙氣性質的影響

(1)煙氣溫度

煙氣溫度不僅對粉塵比電阻有影響，而且對電暈始發電壓，火花放電電壓、煙氣量等有影響，隨溫度的上升，電暈電壓減小、火花電壓降低、

煙氣溫度上升會導致煙氣處理量增大，電場風速提高，引起除塵效率下降。當煙氣溫度超過3000C時，就需要采用耐高溫構材料并且要考慮ESP的熱膨脹變形問題。電除塵器通常適用的溫度范圍是100—250℃。

(2)煙氣濕度

原料和燃料中含有水分，參與燃燒的空氣也含有水分。因此，燃料燃燒的產物及煙氣中含有水蒸氣，對ESP的運行是有利的。但是在有孔，門等漏風的地方，由廠在這里煙氣溫度降至露點以下，就會造成酸腐蝕。增濕可以降低比電阻，提高除塵效率。為了防止煙氣腐蝕，ESP外殼應加保溫層，使煙氣溫度都保持在和濕度相對應的露點溫度之上．

(3)含塵質量濃度

ESP對煙塵入口質量濃度有‘定的適宜范圍，在人口質量濃度過高時需要在ESP前增設預收塵裝置。在負電暈情況下，在電場空間的含塵氣流中主要有3種粒子即電子、負氣體離子、帶負電的塵粒。所以，電暈電流‘部分由電子和負離子運動形成，一部分由荷電粉塵形成。但由于粉塵的大小和質量大于氣體離子，其運動速度要比氣體離子小得多，因此，帶電粉塵所形成的電暈電流很小。隨著煙塵含塵質量濃度的增加，帶電粉塵數量增多，雖然所形成的電暈電流不大，但形成的空間電荷卻很大。如果假設單位體積帶電粒子數不變，帶點塵粒的增多，氣體離子相應減少，導致總電暈電流減少，當含塵質量濃度達到某一極限值，通過電場的電流趨于零，這種現象稱為電暈閉塞，除塵效率等于零。

3．結構因素的影響

(1)電極幾何因素的影響影響ESP伏—安特性的幾何因素包括電暈線形狀、電極間距和收塵極板間距。

電暈線的形狀主要有：圓形、星型、帶型、芒刺型等等。從物理上講，曲率半徑越小的電暈線，放電效果越好。但在實際運用中，應使電暈線有—定的起暈電壓和足夠的機械強度。芒刺形電暈極是比較理想的放電極形式，從而得到較廣泛的應用。

電暈線間距對電暈電流的大小有一定的影響，當線距太近時，電暈線之間會由于電場抑制作用使導線的電流值降低，表現為電暈電流減少。線距過大，雖然單報電暈線的電流值較大，但減少了電場中的電景線根數，使電暈電流面密度降低。因此存在一最佳線距。懷特(Wbite)試驗表明，在一定幾何條件下，當電暈線為5根時，電暈電流最大。在這種情況下，可得線距c和板距b的關系值約為0．9。

由于實際電暈線表面可能較粗糙或因拉緊變形粗細不等，或由于其斷面形狀為非圓形以及有偏差等原因，電暈電流會比表面光滑的圓線大得多，線距和板距比值取值應小些：一般取線距為通道寬的0．6-0．7倍為宜。例如星形電暈線，當板距(通道寬)為250-300mm時，電暈線間距取160-200mm；對于芒刺電暈極，由于其強烈的放電方向性，其間距可小些，一般取100—150mm。

極板間距也是影響ESP伏——安特性的一個重要幾何因素。隨板間距的增大，對起暈電壓稍有提高，但在相同外加電壓之下，電暈電流大為降低。板間距加寬，增大了絕緣距離，抑制電場的火花放電，從而可提高外加工作電壓，粉塵的驅進速度也相應提高，使得在處理煙氣量相同和同樣除塵效率的情況下，收塵極板面積減少、電暈線長度也相應減少，從而降低了鋼材耗量。當然，極板間距不是無限制的加寬。太寬，由于電暈電流的減少，粉塵難以充分荷電，影響除塵效果。另外，極距加寬還受到高壓供電裝置的限制。國內生產的供電裝置輸出電壓一般小于90KV，若按電場內工作場強4KV／cm計算，則線板距不宜超過225mm，即極板間距為450mm。目前國內有些廠家可生產IOOKV以上的高壓電源，從而為寬問距ESP的應用創造了條件。

(2)氣流速度分布的影響

除塵器斷面的氣流速度分布的均勻性，對除塵效率有很大影響。如果氣流速度分布不均勻，則在流速較低的區域，存在局部氣流的停滯，造成二次揚塵嚴重。因此，靜電除塵器斷面上的氣流速度分布越不均勻，除塵效率越低。提高氣流速度分布均勻性的方法是在除塵器入口處和出口處設置氣流分布板。

4．操作因素的影響

(1)操作電壓和電流

ESP的效率，主要取決于塵粒的驅進速度，而驅進速度是隨電荷電場強度E和收塵場強EP的提高而增大的。為實現更高的除塵效率，應盡可能提高電場強度。目前關于場強分布的討論，場強與電暈電流有關，而電暈電流與操作條件呈正比。電壓和電流的關系稱伏——安特性。伏——安特性曲線之所以重要，是因為一旦知道在某一操作電壓下的電暈電流就可以計算場強，從而理論估算ESP的效率。

(2)漏風

ESP一般多為負壓運行，如果殼體的連接處密閉不嚴，漏入的冷風會使電場中的風速增大，煙氣溫度下降而出現結露，引起電暈極肥大、極板清灰困難、電極腐蝕等后果，最終導致除塵效率下降。如果從灰斗或排灰裝置漏人空氣，將會造成已沉積的粉塵二次揚塵，使除塵效果惡化，所以為保證灰斗下部的氣密性，增加鎖風裝置是非常必要的?？傊?，ESP的設計要保證有良好的密閉性，殼體各連接處都應連續焊接，以避免漏風現象。

(3)氣流旁路

氣流旁路是指ESP內的氣流不通過收塵電場，而是從收塵極板的頂部、底部和左右最外面測極板與殼體內壁之間的間隙中通過。防止氣流旁路的一般措施是采用阻流，殼體內壁四周都設置有阻流板，阻止氣流旁路，迫使氣流通過收塵電場，使粉塵充分荷電，受電場力的作用沉降在極板上，達到收塵目的。如果不設阻流板，只要有5％的氣體的氣流旁路，除塵效率就不會大于95％。旁路流還會在灰斗上部和內部產生漩渦，會使已沉積灰斗中和振打時下落的粉塵重返氣流中。因此，關于氣流旁路的問題是靜電除塵器設計中所需要大力解決的問題之一。

(4)二次揚塵

所謂二次揚塵是指在干式電除塵器中，沉積在收塵極上的粉塵再次被氣流帶走。產生粉塵二次飛揚的原因有以下幾個方面：

(1)粉塵比電阻過低或過高。比電阻過小，會產生反復跳躍現象；比電阻過高，容易產生反電暈，使粉塵二次飛揚；

(2）振打清灰過頻。從極板振打脫落的粉塵是靠重力落人灰斗，如果振打頻率過高，則從極板上落下的粉塵不能形成較大的片狀或塊狀，而是呈分散的小凝聚團或單個粒子，很容易被氣流重新帶出靜電除塵器；

(3）收塵電場流速分布不均勻或流速過高。紊流和渦流作用將導致粉塵的二次返混。因此要求風速不超過3m／s，并盡可能使氣流均勻分布。

以上僅討論了主要的影響因素，除此之外，除塵效果還受不同生產工藝系統、安裝質量等等的限制。在實際生產中，要具體情況具體分析，真正對癥下藥，把影響電除塵器功能發揮的因素徹底清除，使之高效運行。

(作者單位：煙臺大學)