（环境工程专业论文）二维四区电收尘器技术研究.pdf

二维四区电收尘器技术研究 摘要 电除尘器在气体颗粒物净化有着广泛的应用，论文结合作者多年的工作实践，收 集大量的参考文献，通过理论、实验及实践相结合，运用计算机仿真等手段，对一种 新的“二维四区电除尘器”技术进行研究。 本文以传统电除尘器构造为基础，充分利用内部空间。从强化荷电凝聚、增加收 尘面积、捕集二次扬尘、振打及清灰机构的科学合理性、新型电源及智能闭环控制等 方面系统介绍“二维四区电除尘器”的工作原理，以及在实际工作中的应用、发展前景 和存在的问题等。 第一功能区：进口喇叭预荷电凝聚电场，使气流分布与粉尘预先荷电同步进行， 使进口喇叭起到预除尘的作用，相当于增加一个前置电场。 第二功能区：二维收尘场，由顺气流方向的阳极板和垂直气流方向通透型收尘装 置构成。第二维收尘电极由一定开孔率的网板组成，收尘面积可以当量为其断面面积， 仅此就增加一倍收尘面积。其不但在电场力的作用下收尘，而且当网孔被一层粉尘堵 住时，这时过滤机理也将产生作用。 第三功能区：电场间粉尘截流墙装置。利用电除尘器电场之间宽度 5 0 0 m m 1 5 0 0 m m 的通道布置风铃式网笼阵列，收集其前电场逃逸超细粉尘，利用风 铃原理相互撞击达到清灰目的。 第四功能区：出口喇叭内多层回转收尘网转刷清灰装置。收集逃逸粉尘及超细粉 尘的同时，转刷清灰，保证不产生粉尘二次飞扬。 采用高频电源及智能控制，保证粉尘充分荷电并维持稳定的场强，可以有效扩大 对粉尘比电阻的适用范围，克服反电晕的产生。采用闭环控制，在满足排放要求的同 时根据机组负荷工况动态调整输入能，以达到节能的目的。根据运行阻力与除尘效率 的关系设置振打制度，达到高效的同时最低的机械疲劳损耗，从而最大限度延长设备 使用寿命。 本文主要对各功能区的性能进行研究，其后续研究将重点研究结构及产业化制造 工艺。 关键词：颗粒污染物；二维多区；电除尘器；预荷电凝聚；通透型电极 一-r-nl 1一 k e s e a r c i lo n1 w o n l m e n s l 0 1 1 。o u r - d i v t s i o n e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o rt e c h n o l o g y a b st r a c t i t i sa c k n o w l e d g e dt h a tt h ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r ( e s p ) h a sb e e nw i d e l y a p p l i e di nt h ep u r i f i c a t i o no fg a sp a r t i c u l a t em a t t e r t h ea u t h o r ，t h r o u g hy e a r so f w o r k i n ge x p e r i e n c ea n dc o l l e c t i o no fal a r g en u m b e ro fr e f e r e n c e s ，h a sr e s e a r c h e d o nan e wt e c h n o l o g yo f ”t w o - d i m e n s i o n a la n df o u rd i v i s i o ne l e c t r o s t a t i c p r e c i p i t a t o r ”b yv i r t u eo ft h e o r i e s ，e x p e r i m e n t ，p r a c t i c e ，a n dt h eu t i l i z a t i o no f c o m p u t e rs i m u l a t i o ne t c b a s e do nt r a d i t i o n a ls t r u c t u r eo fe s p ，t h ep a p e rh a st a k e nf u l la d v a n t a g eo f i n t e r i o rs p a c e i th a si n t r o d u c e dt h ew o r k i n gp r i n c i p l eo f “t w o d i m e n s i o nf o u r d i v i s i o ne s p ”，a n ds t a t e di t s p r a c t i c a la p p l i c a t i o n s ，i t sd e v e l o p m e n ta n dt h e e x i s t i n gp r o b l e m s a sw e l l ，f r o mt h e a s p e c t s o f e n h a n c i n gb i p o l a rc h a r g e c o a g u l a t i o n ，i n c r e a s i n gd u s tc o l l e c t i n ga r e a ，t r a p p i n gt h es e c o n d a r yd u s t ，a n d t h e s c i e n t i f i cr a t i o n a l i t yo fs h a k i n gd e d u s t ，n e wp o w e rs u p p l i e sa n di n t e l l i g e n tc l o s e d l o o pc o n t r o ls y s t e me t c t h e s tf u n c t i o n a ld i v i s i o n ：i ti sap r e - c h a r g i n gc o a g u l a t i o ne l e c t r i cf i e l d a r o u n di n l e tn o z z l et h a ta l l o w sa i r f l o wd i s t r i b u t i o na n dd u s tp r e - c h a r g i n gi np h a s e a n dr e a l i z e st h ep r e d e d u c t i n gf u n c t i o no ft h ei n l e tn o z z l e ，w h i c h ，i se q u i v a l e n tt o a d d i n gap r e e m b e d d e de l e c t r i cf i e l d t h e2 n df u n c t i o nd i v i s i o n ：i ti sat w o d i m e n s i o n a ld u s tc o l l e c t i n gf i e l d c o m p o s e do fap o s i t i v ep l a t e i nt h ed i r e c t i o no fa i r f l o wa n dat r a n s p a r e n t s t y l e d u s t c o l l e c t i n gd e v i s ep e r p e n d i c u l a rt o t h ea i r f l o w t h es e c o n d d i m e n s i o nd u s t c o l l e c t i n ge l e c t r o d ec o n s i s t so fan e tw i t hac e r t a i np e r c e n t a g eo fo p e nm e s ha r e a ， w h i c hm a k e si t sd u s tc o l l e c t i n ga r e ad o u b l e dw h e nd u s tp a r t i c u l a r sa m o u n t st oi t s c r o s s s e c t i o na r e a i tc a nn o to n l yc o l l e c td u s tb ya i do fe l e c t r i cf i e l dp o w e r ，b u t a l s ot r i g g e ri t sf i l t e r i n gm e c h a n i s mw h e nt h em e s ho nt h en e ti sb l o c k e du pb yd u s t p a r t i c l e s t h e3 r df u n c t i o n a ld i v i s i o n ：au n i t o fd u s t i n t e r c e p t i n gp a r t i t i o nb e t w e e n e l e c t r i cf i e l d s b ye m p l o y i n gw i n dc h i m e s c a g el a y o u ti nt h e5 0 0 15 0 0 m mw i d e a l l e ya l o n ga n db e t w e e nt h ee c l e c t i cf i e l d s ，t h i su n i tc a nc o l l e c tt h eu l t r a f i n ed u s t p a r t i c l e se s c a p i n gf r o mt h ef o r m e re l e c t r i cf i e l da n da c h i e v et h ep u r p o s eo fd e d u s t v i at h e i rm u t u a lc o l l i s i o n t h e4 t hf u n c t i o n a l d i v i s i o n ：r o t a r y c l e a n i n gd e v i c ev i am u l t i 1 a y e rd u s t c o l l e c t i n gn e ti nt h eo u t l e tn o z z l e ，w h i c h ，h e l p st oc o l l e c tt h ee s c a p i n gd u s t p a r t i c l e sa n dt h eu l t r a f i n eo n e sw h i l eb r u s ht h ed u s ti nar o t a t o r ym a n n e rt oe n s u r e a g a i n s ts e c o n d a r yd u s tf l y i n g u s i n gh i g h - f r e q u e n c yp o w e ra n di n t e l l i g e n tc o n t r o lt oe n s u r et h ed u s t p a r t i c u l a ra r ef u l l yc h a r g e da n dk e p tw i t hs t a b l ef i e l ds t r e n g t hc a ne f f i c i e n t l y e x p a n da p p l i c a t i o no fd u s tr a t i or e s i s t a n c ea n da v o i dt h eg e n e r a t i o no fb a c k c o r o n a t h ec l o s e d l o o pc o n t r o ls y s t e mi sa l s oa p p l i e dt oa c h i e v ee n e r g y s a v i n g b ym e e t i n gt h ed i s c h a r g er e q u i r e m e n ta n da d j u s t i n gt h ei n p u tp o w e ra c c o r d i n gt o t h ed y n a m i cs t a t u so ft h ee q u i p m e n t 。m e a n w h i l e ，r a p p i n gs y s t e mi ss e t u pb a s e do n t h er e l a t i o nb e t w e e nr u n n i n gr e s i s t a n c ea n dt h ed e d u s t i n ge f f i c i e n c ys o a st o a c h i e v eh i g he f f i c i e n c yw h i l em i n i m i z et h em e c h a n i c a lf a t i g u el o s sa n dm a x i m i z e t h es e r v i c el i f eo ft h ee q u i p m e n t t h i sp a p e rh a sm a i n l yr e s e a r c h e do nt h ep e r f o r m a n c eo fv a r i o u sf u n c t i o n a l d i v i s i o n sa n dw i l lf o l l o wu pw i t hf o c u so ns t r u c t u r a la n di n d u s t r i a lm a n u f a c t u r i n g p r o c e s sc o n t i n u o u s l y k e yw o r d s ：p a r t i c u l a t ep o l l u t a n t ，t w o d i m e n s i o nm u l t i d i v i s i o n ，e s p ( e l e c t r o p r e c i p i t a t o r ) ，p r e c h a r g i n gc o a g u l a t i o n ，t r a n s p a r e n te l e c t r o d e 符号清单 符号 含义 单位 r 一种材料在某一温度下的电阻q p材料的比电阻q c m l r材料的长度c m a r材料的横截面积c m 2 烟气密度 k g m 3 t o烟气在标准状态下的温度2 7 3 k p o烟气在标准状态下的压力1 0 1 3 2 5 1 0 5 p a p o烟气在标准湿度和标准压力状态下的密度 k g m 3 t 烟气实际温度k p 烟气实际压力p a 0 9 气体密标准状态下空气密度 1 1 9 2 k g m 3 m 摩尔质量 k g m o l r v气体常数 v 气体速度m s q气体动力黏度 1效率 v 运动黏度 d 粒径 m 驱进速度m s e 电场强度v m k 离子迁移率 m 2 ( v s ) p o 为标准大气压 1 0 l ，3 2 5 k p a 蠢 萨瑟蓝德常数 q 尘粒表面的饱和电荷量 c 真空介电常数 f m 屯 尘粒相对介电常数 e 螺 不受荷电尘粒场强影响的外电场场强 v ，m u粉尘层表面残余电荷形成的电位差 v 6粉尘层厚度 n i j 板电流密度 m a m 2 e 出 粉尘层临界击穿场强 v m f 电场力n r 两点电荷之间的距离m m k 比例常数，其大小和单位与所采用的单位制有关 i 电晕线的比电流 m a m k 离子迁移率 s o在l m 3 的气体中悬浮尘粒的表面总和 m 2 m 3 b 板间距的一半m c 线间距的一半m q气体的粘性系数 p c 粒子接触表面比电阻q e m p d 粉尘比电阻q g i l l s c 接触面积 m 2 e c 接触面场强v m j c 接触面的电流密度 a m 2 插图清单 图1 一l 技术研究路线图5 图2 1 二维四区电除尘器8 图2 2 美系顶部电磁振打e s p 图2 3 欧系侧部振打e s p 8 图2 4 电除尘器选型设计流程9 图2 5 影响电除尘器性能的主要因素的关系1 0 图3 1 极化粒子对周围粒子作用的电场 图3 2 粉尘在电场中形成的串珠2 6 图3 3 静电引力数学模型2 8 图3 - 4 高浓度区粉尘强制收集技术模型3 0 图3 5 垂直气流布置横向极板e s p图3 - 6 常规顺气流布置极板e s p 。3 l 图3 7 方筒立式除尘器立面图图3 8 方筒立式除尘器断面图3 2 图3 - 9 常规e s p 一维板线板布置结构一3 3 图3 1 0 几种极板断面形状3 6 图3 1 1 第一维阳极板布置3 7 图3 1 2 几种放电线的伏安特性曲线3 8 图4 1 气流分布均匀性与效率的关系4 3 图4 2 粉尘浓度分布规律图4 3 采样立断面图4 4 采样水平断面 4 4 图4 5 网格划分4 6 图4 6 风洞中激光干扰滤波分析流动凝聚4 8 图4 7 双极静电凝聚过程4 8 图4 8 气流分布对比实验4 9 图4 - 9 电场断面测点布置图4 。1 0 出气烟道测点布置4 9 图4 n 改造前后进口喇叭对比5 5 图4 12 进口二维场图4 13 出口粉尘截留网5 5 图4 1 4 气流分布测点布置5 6 图4 1 5 水平进气 图4 1 6 下进气 图4 一1 7 上进气5 8 图5 1 电场间二次扬尘截留墙装置结构示意图6 3 图5 2 a 网笼搬运 图5 2 b 网笼就位6 8 图5 2 c 骨架安装 图5 2 d 网笼铺设6 8 图5 2 e 传统电场间状况 图5 2 f 电场间被安装了网笼6 8 图5 2 9 出口喇叭网笼 图5 2 h 网笼头部振打6 9 图5 2 i 网笼尾部振打图5 2 j 效果对比6 9 图5 3 新型出口喇叭二次扬尘收集装置示意图7 0 图5 4 移动电极型静电除尘器 图5 5 旋转电刷清灰示意图一7 l 图6 1 高频电源外形图6 2 高频电源在华能南京e p 应用7 8 图7 2 a 二维场冷态空载升压v a 曲线8 9 图7 2 b 二维场冷态空载降压v a 曲线8 9 图7 2 c 二维场冷态空载升压降压啮合v a 曲线9 0 表7 5 一维电除尘器冷态升压试验记录表9 0 图7 2 a 一维场冷态空载升压v a 曲线9 1 图7 2 b 一维场冷态空载降压v a 曲线9 1 图7 2 c 一维场冷态空载升压降压啮合v a 曲线9 1 表格清单 表1 1 技术指标4 表1 2 技术经济性比较4 表2 1 电除尘器部件组成7 表2 2 粉尘的有效驱进速度c m s 1 l 表3 1 放电线主要类型3 8 表3 1 几种放电线的起晕电压与线电流的关系3 8 表3 2 同极距4 0 0 m m 极配形式电场风速与收尘效率回归分析4 1 表3 3 同极距4 0 0 m m 八种电晕线收尘效率( ) 对比4 l 表3 4 同极距5 0 0 m m 极配形式电场风速与收尘效率回归分析4 1 表3 5 同极距5 0 0 m m 八种电晕线收尘效率( ) 对比4 2 表4 1 右室气流分布测试数据5 0 表4 2 左室气流分布测试数据5 1 表4 3 右室阻力试验记录表5 1 表4 4 左室阻力试验记录表5 2 表4 5 凯里发电厂i 5 1 电除尘器气流分布测试数据( 甲室进口) 5 6 表4 - 6 凯里发电厂撑l 电除尘器气流分布测试( 乙室进口) 。5 6 表5 1 煤质分析数据表6 4 表5 2 投标厂家技术参数比较6 6 表5 3 投标价格6 6 表5 4 常州广源热电有限公司( m e e p ) 技术应用性能测试数据7 1 表7 1 e s p 前后烟道阻力表8 1 表7 - 2 e s p 前后烟道阻力汇总表8 1 表7 - 3 e s p 左右两室入口烟气流量8 1 表7 4 二维四区电除尘器冷态生压试验记录表8 8 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金壁王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：筋梧签字日期：2 0 0 9 年1 0 月1 0 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些塞堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权金g 曼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 缎轭翩躲潞 签字同期： 2 0 0 9 年j o 月，同 签字日期：2 0 0 9 年1 0 f 嗣 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 安徽意义环保设备有限公司 电话：0 5 5 2 3 1 4 0 2 6 0 通讯地址：蚌埠市解放路与东海大道交叉口 邮编：2 3 3 0 0 0 f a x ：0 5 5 2 3 1 4 0 2 6 0 e m a i1 b x i e b 1 6 3 c o mm ：1 3 9 6 6 0 6 3 4 5 5 致谢 硕士研究生学习期间，指导老师汪家权教授，在思想、学习、生活等各方 面都给予我莫大的关心和帮助：不仅耐心解答和帮助解决学习和实验中遇到的 困难，提供工程实践机会，而且注重启发学习的主动性和实践的创新性。第二 指导老师陈明功教授在实验、论文撰写、审阅、修改过程中也提出了中肯的意 见和建议，投入了大量的时间和精力。他们深厚的理论修养、实事求是的工作 态度和勇于创新的科学精神使我受益菲浅，在此对汪老师、陈老师表示诚挚的 感谢和由衷的敬意。 非常感谢在研究生学习期间，孙世群副院长以及全体授课老师给予的无私 帮助与指导! 感谢钱家忠教授和陈园园同学在英语方面给予的无私帮助! 感谢 2 0 0 8 届研究生施项同学所做的气流流场方面的前期研究! 感谢安徽理工大学陈 明功教授及其实验室同学在实验方面提供了硬件设施支持! 同时感谢安徽意义 环保设备有限公司沈宏星董事长的大力支持及有关同事给予的无私帮助。 感谢爱人骆海燕给予的物质、精神支持以及为我创造的良好生活环境，使 我能够有更多的时间和精力投入学习和工作中去。 感谢硕士研究生期间传道授业的老师、携手共进的同学以及关心支持我的 所有人。有了你们作坚强后盾，我的人生之路必将走得更加稳健和踏实。 作者：解标 2 0 0 9 年1 0 月1 0 日 第一章绪论 1 1 引言 研究课题来源于安徽意义环保设备有限公司( 以下简称意义环保或公司) 与合肥工业大学联合承担的产学研“除尘装备技术研究”项目的一项专题，旨在 开发一种针对大气颗粒物污染控制的“二维多区电除尘器”。 公司产品主要应用于工业气体净化除尘、脱硫、脱氮等。主要应用领域有： 工业燃煤锅炉的废气净化；建材、冶金行业的窑炉尾气净化：工业生活垃圾、 医疗垃圾等焚烧锅炉的废气净化；医药、电子等空气净化。 意义环保是我国较早电生产除尘器的专业生产厂家，是环保产业协会会员 单位，环保产业协会电委会常委单位，省环保产业协会第一副会长单位；全国燃 烧节能减排标准化委员会委员单位；安徽省节能减排促进委员会理事单位；我 国环境保护产业重点骨干企业全国环保产业百强企业，安徽省高新技术企业， 省认定企业技术中心。e e 型电除尘器技术为国家重点环境保护实用技术。 公司拥有生产上述技术产品的核心部件的关键设备。从美国e e 公司引进 了生产大型电除尘器核心零部件的极板、电晕线、振打器等专用生产线。公司 拥有e e 型、c 4 8 0 型阳极板生产线和z t 2 4 ( w 型) 阳极板生产线。是国内唯 一一家同时拥有三种阳极板生产线的专业生产环保设备的厂家。 企业建立了相对独立的技术中心，拥有一个的实验车间，办公场所面积约3 0 0 平方，专业涉及机械制造、计算机、电气及自动化、结构及土木工程等。 意义环保1 9 9 6 年引进美国e e 公司全套电除尘器技术( 称为e e i 型，阴极 及阳极均为顶部电磁锤振打) 。经过l o 年多的消化吸收，意义环保相继研发了 e e i i 型( 阴极顶部电磁振打，阳极侧部绕臂锤振打) 技术和e e i i i 型( 阴极及 阳极振打均为侧部绕臂锤振打) 技术。这三种技术被分别针对性的应用在不同 规模不同行业领域。 意义环保与合肥工业大学2 0 0 6 年开展产学研合作，组建联合技术开发中 心，汪家权教授担任技术中心主任；2 0 0 8 年陈天虎教授与安徽意义环保设备有 限公司签定气体净化技术合作协议；2 0 0 9 年孙世群副院长代表合h 巴- r _ 业大学教 学实践基地在意义环保公司挂牌；汪家权教授作为安徽省第一批科技特派员被 派驻安徽意义环保设备有限公司。 1 2 选题的目的和意义 传统电除尘器技术发展已经比较成熟，如何实现技术突破是摆在去行业面 前的问题。常规电除尘器受燃用煤种变化，除尘效果影响比较大，而由于其是 串联结构受粉尘二次飞扬的影响，要做到排放浓度从1 0 0 m g n 3 提高到 3 0 m g n 3 ，要增加的投入接近之前投入的5 0 。在某些电除尘器传统使用领域 已经出现了“布袋除尘器”。 布袋除尘器以其不受粉尘比电阻影响，除尘效率高等特点冲击着电除尘器 的市场。高档滤料还要依赖进口，且其先天的滤料使用寿命不长，所给企业带 来的高昂维护费用的负担，在企业追求高效率的热情退却后，又想到了另外一 种中间过度产品“电袋复合除尘器”。 电袋复合除尘器结合了两种技术的优点的同时，也全数接纳了两者的缺 点，而更致命的是电离所产生的o ，对滤料的氧化，使滤料本来就只有2 3 年的 寿命更加不可预测，运行维护交的复杂且费用并不比纯布待除尘器低多少，而 大量的废弃滤料作为固体废弃物，将带来新的环境污染问题。 常规电除尘器仅为平行气流一维方向布置收尘装置，二维四区电除尘器技 术研究在此基础上，垂直气流方向布置通透型收尘装置，并在进口设置预荷电 装置，在电场间布置二次扬尘截留装置，在出口端设置超细粉尘收集装置。该 技术可以使同比电除尘器体积缩小4 0 以上；同样体积的除尘器粉尘排放可以 减少4 0 。项目从机械、电器等方面着眼进行研究二维多收尘功能区高效节能 电除尘器。 针对国际金融危机的影响，很多实体经济受到不同程度的影响，很多企业 处于开工不足、半停产甚至停产状态。而如何变危机为机遇，是大家面临的共 同课题，如何利用该调整期进行产业调整、设备技术升级改造、加大环境保护 设备技术改造更是一个难得的时机。 1 3 论文研究的基础及现有条件 在国电蚌埠发电厂2 * 6 0 0 m w 火电机组配套的电除尘器上，开展了“静电除 尘器后的烟道数值模拟研究”，在电除尘器气流分布模型试验的基础上，利用计 算流体动力学软件模拟除尘器之后烟道的三维压力分布与气流分布，将数值模 拟结果与物理模型试验数据相比较，验证数值模拟结果的有效性。并在试验与 数值模拟结果的基础上，进行烟道导流板的进一步优化设计。主要成果如下： ( 1 ) 采用完全非结构网格剖分电除尘器之后烟道模型，采用标准k 一两方程 湍流模型和壁面函数法来处理边界条件，通过模拟结果与模型实验数据的比较， 计算结果基本合理，符合实际情况，精度可以满足工程上的需要； ( 2 ) 在数值模拟与试验的基础上进行e l 烟道结构与导流板的进一步优化设 计，提出了弧形导流板及南、北两室弯头非对称导流板结构步骤，最后给出优 化后烟道的c f d 的数值计算结果。 在2 0 0 7 年实施的国电凯里1 2 5 m w 火电机组电除尘器技术改造项目上首次 2 在尾部出口端应用一层通透型收尘装置，收尘效果明显，停振打实验时，粉尘 将通透的网孔全部堵上。 2 0 0 8 年8 月在江苏淮阴2 0 0 m w 火电机组配套的电除尘器技术改造项目上 首次使用电场间二次扬尘截留墙装置，使除尘效果提高了2 个百分点。 1 4 论文研究的内容及创新点 针对传统一维电除尘器的特点，在保持其优点的基础上，增加第二维通透 型收尘电极，并在充分利用其空间的基础上，设置辅助收尘多功能区。模块化 的设计，即适用于传统一维除尘器的提效改造，也适合新装机组的配套除尘净 化设备。 在传统电除尘器进口喇叭设置预先荷电凝聚电场，使气流分布与粉尘预先 荷电同步进行，使进口喇叭起到预除尘的作用，相当于增加一个前置电场。 传统电除尘器阳极板由若干块组成排顺气流方向布置，在此基础上在每块 板的间隙垂直气流方向布置通透型的第二维收尘电极。第二维收尘电极由一定 开孔率的网板组成，其收尘面积可以当量为其断面面积，其不但在电场的作用 下收尘，而且当网孔被一层粉尘薄薄的堵住时，这是过滤机理也将产生作用。 仅此就使收尘面积增加一倍。第二维收尘装置设置独立的吊挂系统、振打系统。 设置压差测量及临界压力降振打连锁系统，在通透收尘极所收集的粉尘使透气 率下降，系统阻力达到i 临界的时候进行振打清灰，以最低的振打频率、最少的 二次扬尘保证最高的分级除尘效率。 在传统的电除尘器电场之间会有一个宽度5 0 0 m m - 1 5 0 0 m m 不等的通道， 利用这个空间可以布置风铃式网笼阵列，以收集其前电场逃逸超细粉尘，利用 风铃原理相互撞击达到清灰目的。 在传统出口喇叭里设置垂直气流方向的多层网状回转收尘装置，在收集逃 逸粉尘及超细粉尘的同时，设置转刷清灰，保证不产生粉尘二次飞扬。 改变传统工频电源的配置，采用高频电源及智能控制，保证粉尘充分荷电 并维持稳定的场强，可以有效扩大对粉尘比电阻的适用范围，克服反电晕的产 生，并采用闭环控制，在满足排放要求的同时根据机组负荷工况动态调整输入 能，以达到节能的目的。根据运行阻力与除尘效率的关系设置振打制度，达到 高效的同时最低的机械疲劳损耗，从而最大限度延长设备使用寿命。 1 5 拟实现的技术指标及技术路线 1 5 1 技术指标 3 表1 - 1 技术指标 序号项目 单位 行业标准 设计指标 1 气流均匀性 s 0 2 5 合格s o 1 2 除尘器阻力p a 电 5 0 s 3 0 二维电极收尘技术为国际首创， 除尘器收尘效率及对高比电阻粉尘、 技术水平处于国际领先地位。是对传统电 超细粉尘收集效率局限的突破。 1 5 2 技术经济性分析 由于是利用传统一维除尘技术的基础上进行的升级，在二维方向布置的收 尘装置，可以当量为原除尘器大小不变的情况下，收尘面积增加了一倍，如果 再加上截流墙及二次扬尘抑制装置，总收尘面积增加1 2 倍，收尘效率将大大提 高，振大周期延长的同时使设备使用寿命延长，同样能耗也相对降低了。该技术 可实现替代常规电除尘器、布袋除尘器及电袋复合除尘器。该技术所能达到的 除尘效率可以和布袋除尘器相较高下。 相同工况条件，达到相同除尘效率5 0m g n m 3 的情况下的气体净化装备的 对比。 表1 - 2 技术经济性比较 传统e p布袋除尘器电袋复合除尘器二维e p 投资相对值 1 1 81 50 7 优点缺点比较效率不太高高高高 高比电阻粉尘处理难度大不受限制不受限制不受限制 超细粉尘处理难度大不受限制不受限制不受限制 烟气酸碱性 不受限制 滤料选择受限滤料选择受限不受限制 收尘件使用寿命1 0 年2 3 年3 年2 0 年 关键件国产化率 l o o 6 0 7 0 1 0 0 2 0 年周期运行维 1950 3 护费用( 相对值) 能量消耗相对值 l1 2 l 。lo 5 二次污染无大量滤袋较大量滤袋无 4 项目实施节能减排效果明显，可带来非常可观的社会效益及环境效益。全 国粉尘净化除尘器市场容量约3 0 0 亿元。项目实施当年，根据结合技术推广的 力度可产生约1 - 2 亿元销售收入，实现利税约2 千万元到4 千万元。而随着市 场的推广假如加上政策的扶持，可以占领约5 0 的市场分额，并可占领一部分 国际市场。 项目实旋可替代布袋除尘器，减少滤料( 化工纤维) 生产环节所产生的能 源及资源的浪费，更为严重的是，滤料的使用寿命只有2 3 年，而一台除尘器 的滤料出现3 0 的损坏时，就必须全部要更换同批次的滤袋，而这些作为固体 废弃物的滤袋目前无法综合利用，善后处理这些东西本身就是一个难题。 项目的实施对企业的发展及对电除尘器行业的发展是革命性的，但对布袋 除尘器市场的打击将是很大的。可以促进产业调整。 1 5 3 论文研究的技术路线 ：墨堡要坌卜 匝壅珀 i 确定斌验方案i 王 测试及实验i 二亡 记录舞试数据 = 编制试验报告 二亡 数据统计分析 二 隶解可鬈性验证i 图1 - 1 技术研究路线图 5 一熏 篓黑 笠一 差差羔熏 第二章二维四区电除尘器 2 1 电除尘器工作原理 电除尘器属于电物理学研究范畴，利用电力收尘。除尘过程可分三个阶段： ( 1 ) 气体电离，形成高压电场，将含尘气体电离； ( 2 ) 粉尘获得离子而荷电，荷电粉尘在电场力的作用下，向相反极性的电 极移动并聚集在电极上： ( 3 ) 将电极上的粉尘清除到灰斗中去。 这些过程相互关联，相互作用，彼此影响，十分复杂，不能截然分开的【i 】。 2 2 二维四区电除尘器工作原理 二维四区电除尘器是电除尘器的一种类型。所谓“二维”是指平行气流方向 和垂直气流方向布置收尘装置；“四区”是指0 进口喇叭内收尘区、o 二维电场 区、0 电场间截留场区、9 出口喇叭内转刷清灰收尘区等收尘功能区。 在进口喇叭内设置以导流板和均流板为收尘极的二维电场，在调整气流分 布的同时进行荷电、凝聚、收尘。在收尘区布置平行气流方向和垂直气流方向 布置收尘装置，气流在此产生荷电凝聚和动力凝聚，在电场力的作用下，被二 维收尘极收集，并在垂直气流方向的通透型收尘极上凝聚，在系统阻力许可的 情况下，第二维收尘极通透形空被封堵，此时对超细粉尘产生过滤作用。为克 服二次扬尘，在相邻电场与电场之间布置了二次扬尘截留墙装置，并在出口喇 叭内设置转刷清灰收尘区，以此尽可能的降低超细粉尘的逃逸。 2 3 二维四区电收尘器技术 研究中的二维多区电收尘器技术为两维收尘；顶部z 向、侧部x 、y 向三 维振打技术；进口喇叭预荷电凝聚收尘、二维( 平行气流和垂直气流) 场、电 场间截留墙、出口喇叭通透型回转收尘极转刷清灰等四个功能区。也可称为2 3 4 型电除尘器。见图2 1 。 为突出研究重点下面按章对各功能区结构、电气控制系统进行详细描述。 2 4 电除尘器的机械部件 电除尘器由除尘器本体和供电装置两大部分组成。 电除尘器的本体是实现烟尘净化的场所，通常为钢结构件，约占电除尘设 备总投资的8 5 左右。目前应用最广泛的是板卧式电除尘器，其一般结构如 表2 1 所示。 6 电除尘器的高压供电装置是根据烟气和粉尘的性质，随时调整供给电除尘 器的最高电压，使之能够保持平均电压稍低于即将发生火花放电的电压( 即伴 有一定火花放电的电压) 下运行。国内通常采用的可控硅自动控制高压硅整 流机组，由高压硅整流器、电抗器和可控硅自动控制系统组成，它可将工频交 流电变换成高压直流电并进行火花频率控制。 电除尘器还配备具有许多功能的低压自动控制装置，如温度检测和恒温加 热控制、振打周期控制、灰位指示、高低位报警和自动卸灰控制、检修门、孔 和柜的安全连锁控制等，这些都是保证电除尘器长期安全可靠运行必不可少的。 表2 - 1 电除尘器部件组成 收尘极版 收尘系统悬吊系统 振打系统 电晕线 放电极系统 悬吊系统 振打系统 进口喇叭 烟箱 出口喇叭 气流分布板 本体系统气流调整装置 壳体垂直阻流板 灰斗阻流板 梁、柱、墙板 壳体内项、外项 电除尘器 支承支座 灰斗 储输灰系统 输送系统 保温系统 辅助设备梯子栏杆平台 吊车 电源 高压供电装置隔离开关 高压控制柜 电气系统 温控系统 振打程控 低压程控系统 灰系统程控 安全联锁 7 2 5 电除尘器技术流派 目前世界上电除尘器的主要流行技术，是以美国为代表的阴极及阳极都为 顶部电磁振打技术和以欧洲瑞典为代表的阴极和阳极均为侧部机械锤振打技术 主要两种。见图2 2 和图2 3 。另外就是国内学者及业者的研究和发明创造种 类多样，主要是针对各自的使用领域进行的专项研究。 峰k i j | 一i j i 期翳。 2 6 电除尘器技术发展 结合美系和欧系电除尘器技术的优点和缺点，新型电除尘器为项部振打与 侧部振打混合结构，吸收了两系技术的优点，布置更灵活，市场适应能力更强。 另外还有透镜式电除尘器、立式除尘器、屋顶除尘器、带辅助电极电除尘 器、双区电除尘器、圆筒形电除尘器、移动电极型电除尘器、横向电极除尘器、 库伦电除尘器等。这些技术主要集中在高等院校及科研院所进行的专项创新， 在行业内大多作为科研学术进行交流，没有大范围普及应用。 2 7 电除尘器选型设计 2 7 1 电除尘器选型设计遵循图2 4 所示流程 图2 4 电除尘器选型设计流程 2 7 2 电除尘器选型设计时要考虑的影响电除尘器的因素 自从第一台电除尘器于1 9 0 7 年投入商业这行以来，已经走过了整整1 0 0 年的历史。1 0 0 年来，电除尘技术为大气污染控、保护人类赖以生存的大气环 境做出了重要贡献。但仍然象怀特早年指出的一样：“电除尘技术远远未被充分 认识，还有许多现象不可理解”“电除尘技术的进一步发展无疑地将主要依 靠科学方法”【2 1 。 根据经验修正的多依奇公式影响电除尘器的性能因素很多，归纳为以下几 个方面： 原料属性，即粉尘性质。主要是其化学成分和物相结构，还包括粉尘粒度、 浓度、分散度、粘度、密度、固有比电阻等。反映在效率影响上为驱进速度； 9 工况烟气性质。包括烟气种类、温度、压力、湿度、露点温度、烧蚀残余、 粉尘表面比电阻等。反映在效率影响上为烟气量q 及对选型的修正系数k 上； 设备属性。即电除尘器的长高比、极配形式、电场的划分、振打清灰方式 及振打制度、气流分布均匀程度、电气控制特性等。其反映在效率影响上为总 有效收尘面积a ： 操作条件。包括操作电压、比电流、振打清灰效果、漏风、结露、二次扬 尘、堵灰等。其与制造质量、安装质量及运行状态有关，是保证设备长期稳定 运行的关键因素。 以上因素，在单独起作用的同时，更多的错综复杂的相互影响。见图2 5 。 说明：上图只能对各因素之间的相互影响关系做简化的模型，其实质的关 联影响是错综复杂的，无法用单一关联来描述。 原料粉尘性质 工况烟气性质 选型设备特性 运行操作控制 兀奈从万h 邕布拭 主吲 粘度弋忱殄 l 含尘量渊f 7 温度粼 湿度小淞太 小，、f 悄 原料稳定性 工况稳定性 积 黧 调试质量 图2 5 影响电除尘器性能的主要因素的关系 1 0 e p 稳 定 还 行 2 8 二维四区电除尘器除尘效率及粉尘驱进速度 2 8 1 效率公式 电除尘的效率公式