燃煤火電廠環保達標排放影響因素之煙氣靜電除塵器除塵效率影響因素淺析

陳思霖

隨著經濟的發展，我國能源消耗日趨加大，燃煤發電是我國的主要能源來源，燃燒煤炭會產生二氧化硫、氮氧化物及煙塵等污染物，其中煙塵污染是目前公認的產生霧霾天氣的主要原因，煙塵污染所造成的影響和危害是多方面的，大氣中直徑在5微米以下的粒子能進入人體支氣管以至肺的深部[1]。據報道，大氣中這種微粒濃度為100微克/米3時，少年兒童呼吸道感染會顯著增加，濃度為200微克/米3時，少年兒童的慢性呼吸道疾病死亡率增加，煙塵污染危害不一而足，治理煙塵污染已迫在眉睫。本文就粉塵比電阻對火電廠靜電除塵器除塵效率進行簡析。

從圖1可見，比電阻在104～1011Ω·cm之間的粉塵，電除塵效果一般較好。當粉塵比電阻小于104Ω·cm時，由于粉塵導電性能好，到達集塵極后，釋放負電荷的時間快，容易感應出與集塵極同性的正電荷，由于同性相斥而使"粉塵形成沿極板表面跳動前進"，降低除塵效率。當粉塵比電阻大于1011Ω·cm時，粉塵釋放負電荷慢，粉塵層內形成較強的電場強度而使粉塵空隙中的空氣電離，出現反電暈現象。正離子向負極運動過程中與負離子中和，而使除塵效率下降。

比電阻低于104Ω·cm稱為低阻型。這類粉塵有較好的導電能力，荷電塵粒到達集塵極后，會很快放出所帶的負電荷，同時由于靜電感應獲得與集塵極同性的正電荷。如果正電荷形成的斥力大于粉塵的粘附力，沉積的塵粒將離開集塵重返氣流。塵粒在空間受到負離子碰撞后又重新獲得負電荷，再向集塵極移動。這樣很多粉塵沿極板表面跳動前進，最后被氣流帶出除塵器。用電除塵器處理金屬粉塵、炭墨粉塵，石墨粉塵都可以看到這一現象。

粉塵比電阻位于104～1011Ω·cm的稱為正常型。這類粉塵到達集塵極后，會以正常速度放出電荷。對這類粉塵（如鍋爐飛灰、水泥塵、平爐粉塵、石灰石粉塵等）電除塵器一般都能獲得較好的效果。

粉塵比電阻超過1011～1012Ω·cm的稱為高阻型。高比電阻粉塵到達集塵極后，電荷釋放很慢，這樣集塵極表面逐漸積聚了一層荷負電的粉塵層。由于同性相斥，使隨后塵粒的驅進速度減慢。另外隨粉塵層厚度的增加，在粉塵層和極板之間形成了很大的電壓降ΔU。

在粉塵層內部包含著許多松散的空隙，形成了許多微電場。隨ΔU的增大，局部地點微電場擊穿，空隙中的空氣被電離，產生正、負離子。ΔU繼續增高，這種現象會從粉塵層內部空隙發展到粉塵層表面，大量正離子被排斥，穿透粉層流向電暈極。在電場內它們與負離子或荷負電的塵粒接觸，產生電生中和。大量中性塵粒由氣流帶出除塵器，使除塵器效果急劇惡化，這種現象稱為反電暈。

克服高比電阻影響的方法有：加強振打，使極板表面可能保持清潔；改進供電系統，包括采用脈沖供電和有效的自控系統[2]；增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO3、NH3及Na2CO3等化合物，使塵粒導電性增加，這種方法稱為煙氣調質。

煙氣的溫度和濕度是影響粉法比電阻的兩個重要因素。圖2是不同溫度和含濕量下，燒結機鉛煙的比電阻。從該圖可以看出，溫度較低時，粉塵的比電阻是隨溫度升高而增加的，比電阻達到某一最大值后，又隨溫度的增加而下降。這是因為在低溫的范圍內，粉塵的導電是在表面進行的，電子沿塵粒表面的吸附層（如水蒸汽或其它吸附層）傳送。溫度低，塵粒表面吸附的水蒸汽多，因此，表面導電性好，比電阻低。隨著溫度的升高，塵粒表面吸附的水蒸汽因受熱蒸發，比電阻逐漸增加。在低溫的范圍內，如果在煙氣中加入SO3、NH3等，它們也會吸附在塵粒表面，使比電阻下降，這些物質稱為比電阻調節劑。溫度較高時，粉塵的導電是在內部進行的，隨溫度升高，塵粒內部會發生電子熱激發作用，使比電阻下降。

從圖2還可以看出，在低溫的范圍內，粉塵的比電阻是隨煙氣含濕量的增加而下降的，溫度較高時，煙氣的含濕量對比電阻基本上沒有影響。

從以上的分析可以看出，可以通過一 下途徑降低粉塵比電阻：

①選擇適當的操作溫度；

②增加煙氣的含濕量；

③在煙氣中加入調節劑（SO2、NH3等）。

綜上所述，通過掌握靜電除塵器煙塵比電阻的性質，可以保證污染物達標排放，從而實現減少火電廠煙塵排放、改善空氣質量和城市環境的目的。

參考文獻

[1]王松，蘇志強.煙塵天氣的相關分析及大氣污染對生存環境的影響[J].黑龍江氣象，2013，30（2）：26-27.

[2] Kirsten M，Johansson T，Karlsson A，et al.采用振打時改變整流變壓器供電功率的極板振打方式即降功率振打和使用SIR高頻直流供電技術能有效地降低中國火電廠電除塵器的排放[C]// 全國電除塵學術會議.2005.