電袋復合除塵器模型試驗研究

尤燕青

（福建龍凈環保股份有限公司，國家環境保護電力工業煙塵治理工程技術中心，福建 龍巖 364000）

電袋復合除塵器是在一個箱體內緊湊地安裝電場區和濾袋區，有機結合電除塵和袋除塵兩種機理的一種新型除塵器[1]，具有低排放、運行可靠、節能等優點[2]。作為新型除塵裝備，電袋復合除塵器已廣泛應用于電力、化工、建材等行業，并取得了不少成功的工程應用，但其技術研究仍處于初始階段，尚缺乏對技術機理的基礎研究。

阻力是衡量電袋復合除塵器性能的重要指標之一，目前電袋復合除塵器的阻力主要依賴運行經驗進行評估[3]。從電袋復合除塵器的實際工程應用可以發現，運行參數中的粉塵濃度及過濾風速對阻力的影響明顯。本文通過在自主設計搭建的電袋復合除塵器模型上開展試驗研究，考察除塵器入口粉塵濃度、過濾風速對電袋復合除塵器的電區除塵效率及整機阻力的影響，為工程設計和優化提供參考依據。

1 試驗系統簡介

1.1 試驗模型

電袋復合除塵器模型由粉塵喂料裝置、除塵器本體、風機、管道和測試儀器等構成，設計煙氣量為4000m3/h，模型長3.78m、寬1.6m、高5.46m。除塵器內前端為單列單室電區，共一個電場，陰、陽極采用BE板和針刺線搭配形式，電場通道數為3，電場有效長度0.9m、有效寬度1.2m，極板間距400mm、極板有效高度2.0m，總集塵面積為10.8m2；后端為袋區?？紤]到氣流分布問題，將濾袋區設置為階梯形式，共一個室，前后部分分別布置長度為1.5m和2.0m濾袋，袋區總過濾面積為40m2。在清灰方式上，前級電區采用陰、陽極頂部電磁錘振打方式；后級袋區采用脈沖噴吹清灰方式。試驗模型見圖1。

圖1 電袋復合除塵器試驗模型

1.2 試驗粉塵

試驗用粉塵來自廈門市嵩嶼電廠的Ⅱ級煤粉灰，粒徑分布如圖2所示。

圖2 試驗粉塵粒徑分析

1.3 試驗方法

啟動離心風機，調節風機前端的閥門，改變吸入的空氣量。粉塵裝入喂料裝置的漏斗內，通過改變插板閥開度改變粉塵的喂入量，并保證下料均勻。含塵氣體進入電場區后，在電場作用下，大部分粉塵被收集下來，余下小部分荷電粉塵進入后端的袋場區，經濾袋過濾后從煙囪排出。

在試驗過程中，投入粉塵后，通過增減袋區濾袋數量改變試驗過濾風速，通過調節粉塵的喂入量及喂入時間改變進入入口濃度，記錄相關數據并進行計算分析。

2 結果與討論

2.1 電區除塵效率

電袋復合除塵器的電區和電除塵器都是根據靜電除塵原理而設計的，但電袋復合除塵器是在同一箱體內同時安裝電區和袋區，將靜電除塵和過濾除塵兩種除塵技術有機復合的除塵設備，其電區與電除塵器相比，在本體結構、關鍵件的要求以及所實現的功能方面都存在差異[1]。電袋復合除塵器的電區可收集煙氣中約80%的粉塵，余下約20%粉塵由袋區脫除，大大降低了袋區工作負荷，避免了大量粗顆粒粉塵對濾袋的沖刷損壞，延長了濾袋使用壽命[4]。電區保持較高的除塵效率，可確保電袋復合除塵器的長期穩定低排放。為此有必要開展電區除塵效率的影響試驗研究，探尋電區高效除塵的影響因素。

依托電袋復合除塵器模型，當風量一定時，采用常規高壓硅整流電源且保持二次電壓為60kV，改變除塵器入口粉塵濃度及過濾風速。測定電區出口粉塵濃度（即袋區入口粉塵濃度）并計算電區除塵效率如圖3、圖4所示。

圖3 入口粉塵濃度與電區除塵效率的關系

圖4 過濾風速與電區除塵效率的關系

由圖3、圖4可以看出，當入口粉塵濃度和過濾風速變化較大時，電區的除塵效率保持在80%左右，且波動幅度較小，說明電袋復合除塵器電區除塵效率受入口粉塵濃度和過濾風速的影響不大，試驗結果符合多依奇效率公式的規律。

2.2 入口粉塵濃度與阻力的關系

調節過濾風速在1.4m/min工況下，通過改變投料量和投料時間來調節入口粉塵濃度，在不同的入口粉塵濃度下測得試驗模型進出口壓差，計算模型整機阻力值，得出入口粉塵濃度與整機阻力關系如圖5所示。

圖5 不同入口粉塵濃度下整機阻力變化

由圖5可知，入口粉塵濃度對阻力影響顯著，隨著入口粉塵濃度的增加，阻力增長率增大，即阻力上升速度隨著入口粉塵濃度的增加而加快。這是因為含塵氣體通過濾料時，粉塵被阻留在濾料的表面，相互之間搭接形成粉塵層，而隨著投料時間的增加，濾袋表面的粉塵層越積越厚，除塵器的阻力也逐漸增大。

2.3 過濾風速與阻力關系

調節試驗投料量及投料時間，保持入口粉塵濃度一定，同時通過增減袋區濾袋數量改變試驗過濾風速，記錄不同過濾風速下整機阻力的變化。根據試驗數據可得過濾風速與整機阻力關系如圖6。

圖6 不同過濾風速下整機阻力變化

從圖6可知，當入口粉塵濃度一定時，整機阻力隨袋區過濾風速增大而增大；當過濾風速太大時，阻力增長明顯變快。這是因為隨著過濾風速增大，除塵器處理的煙氣量增大，相同的入口粉塵濃度下，即除塵器處理的粉塵量增大，單位時間內除塵器內部由于積灰產生的阻力變大，引起整機阻力的增大，因此電袋復合除塵器設計選型時，其過濾風速不宜太大。

3 結論

（1）對于電袋復合除塵器而言，除塵器入口粉塵濃度及過濾風速的大小對電區除塵效率的影響不大，這與電除塵器一致，這也說明了電袋復合除塵器保留了電除塵器的優點。同時電區除去大部分粉塵，為袋區營造了良好的低濃度工作環境，保護了濾袋。

（2）隨著入口粉塵濃度的增大，電袋復合除塵器整機阻力呈上升趨勢，并且粉塵濃度越大，阻力上升速度越快。

（3）過濾風速對電袋復合除塵器整機阻力影響較大，過濾風速越大，阻力上升越快。