电除尘器反电晕现象的模拟试验研究

1、2004年第30卷第10期工业安全与环保IndustrialOctober2004SafetyandEnvironmentalProtection21烟尘治理电除尘器反电晕现象的模拟试验研究刘松涛胡满银李立锋张硕韩祥(华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071003)摘要研究了电除尘过程中的反电晕现象及其对ESP工作的影响,对现有抑制反电晕的措施进行了分析总结,提出了使用合理的极配方式来减弱反电晕的影响,以期能促进ESP在收集高比电阻粉尘方面的应用。关键词电除尘器反电晕高比电阻电极配置SimulativeExperimentalStudyonBackCoronaofElectrostatic

2、PrecipitatorLiuSongtaoHuManyinLiLifengZhangShuoHanXiang(SchoolofenvironmentalScience&EngineeringNorthChinaElectricPowerUniversityBaoding,Hebei071003)AbstractThephenomenonofbackcoronainelectrostaticprecipitator(ESP)anditseffectondustcollectingefficiencyarestudied.Theexistingcontrolmeasuresofbackc

3、oronaarealsoanaysedandsummarized.ThereasonableelectrodeconfigurationisputforwardtoweakentheeffectofbackcoronasoastopromotetheapplicationofESPincollectingthedustofhighresistivity.Keywordselectrostaticprecipitator(ESP)backcoronahighresistivityelectrodeconfiguration反电晕是ESP收集高比电阻粉尘时出现的重要现象之一,反电晕会降低电场的击穿

4、电压、产生异号空间电荷并中和起收尘作用的电荷,造成严重二次扬尘,导致ESP收尘效率下降,影响ESP正常工作。因此,研究反电晕现象的规律,进而从技术上有效地消除和减弱高比电阻粉尘的反电晕影响,一直是电除尘技术研究的重要课题。1反电晕对电除尘器工作的影响重二次扬尘,原沉积的粉尘重返到电场中去,使除尘效率严重下降。2判断反电晕发生的标准产生反电晕的条件为2:U/S=jEdsU式中jEds粉尘层表面残余电荷形成的电位差;粉尘层厚度;粉尘层的比电阻;极板电流密度;粉尘层临界击穿场强。反电晕降低电除尘器的除尘效率,严重时甚至能使电除尘器无法工作,其影响作用表现在以下几类1:(1)粉尘层局部击穿时,在堆积粉

5、层的表面,产生点状的正电晕放电,由于电压的增高,这种正电晕放电容易延伸成闪烁状并向火花放电过渡。火花放电电压显著地降低,会引起火花频发现象,甚至造成激烈的放电线振动,从而产生激烈的火花放电,如果不降低带电电压,就不可能继续稳定地运行。因此必然使集尘极上的平均工作电流强度降低,使影响除尘效率的粉尘有效趋进速度减小,除尘效率大幅度降低。(2)当粉尘比电阻进一步增高甚至达到10121013cm当电除尘器发生反电晕时电场的伏安特性如图1所示。从图1可以看出,所示拐点即为发生反电晕的临界点3。时,正电晕放电越发旺盛起来,粉尘表面呈现出恰似磷光那样的外观,与此同时放电电流也猛增。这时,自粉尘表面产生的大量

6、正离子与集尘电极附近起收尘作用的负电荷中和,使收尘效率进一步降低,最后,致使收尘作用达到事实上停止的地步。(3)发生反电晕时,若供电电压不足以使其延伸发展为图1电场伏安特性3常用抑制反电晕的措施根据反电晕发生发展的条件,可以采用以下几种措施来消除或抑制反电晕的影响4。3.1降低粉尘的比电阻整个电场的击穿,则粉尘层不断发生反电晕,产生大量异号电荷使电晕电流急剧增大,结果是随反电晕的蔓延、高压供电电流不断波动。如果不降低供电电压就不可能继续稳定运行,因此必须使电晕电流降低,结果是粉尘的荷电量减少,电场强度降低,粉尘的趋进速度减小,除尘效率下降。(4)发生反电晕时,粉尘层击穿在收尘极表面会造成严这种

7、方法主要包括在烟气中加入SO3、SO2、NH3、三乙胺等化学调质剂,另外还有烟气增湿,采用高温电除尘器等来降低粉尘比电阻,使粉尘比电阻适合运用电除尘器进行收集。3.2采用水膜清灰采用水膜清灰,荷电的高比电阻粉尘沉积到水膜上能很© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.22快地将所带电荷释放掉,粉尘随水膜水流冲走,因此可以消除反电晕。3.3采用先进的供电方式脉冲供电、间歇供电、微机控制供电、正极性供电和交变极性供电等,这些先进的供电方式能保证电场正常的电晕,收到较好的收尘效果。以上各

8、种抑制反电晕的措施存在不少问题,烟气调质处理,由于技术和经济上的原因,在工业电除尘器上并不适合大规模采用。高温除尘器使除尘器的规格约要增大50%,烟气经过除尘器的热损失大,降低了锅炉的热效率,存在不少问题,所以国外对发展热侧电除尘器一直存在争议。水膜清灰若处理不好会带来水污染。另外,先进的供电方式需要比较先进的技术支持4。4采用合理的板线极配方式抑制反电晕图3有屏蔽管和无屏蔽管时伏安特性曲线当调质、先进供电方式等克服高比电阻的手段在国内还难以得到应用时,合理地选择极配形式是解决高比电阻粉尘反电晕问题的主要措施。用电除尘器处理高比电阻粉尘时,合理的极配形式能改善板电流密度的均匀性,可有效地避免或

9、减少反电晕的发生,保证电除尘器的高效率4.1使用电晕屏蔽管对反电晕的影响5图4新型电晕线结构示意。图5是在试验室条件下,电晕线在线间距为500mm、板间距为400mm的情况下,锯齿高度为30mm时与RS线的V-I特性比较图。从图5可以看出,宽支撑电晕线的放电强在放电极周围设置电晕屏蔽管可以提高板电流密度的均匀性,抑制电晕电流,进而克服或削弱反电晕现象的产生。试验中采用的收尘极为平板收尘极,电晕线选用RS管状芒刺线,电晕屏蔽管是直径分别为34mm和22mm的空心钢制圆管,线间距2c=500mm,板间距2b=400mm,使用比电阻为1015cm的有机玻璃板来模拟高比电阻粉尘层,并且在上面有规律地打

10、了一些孔径为3mm的小孔,用来模拟高比电阻粉尘层的空气隙。试验装置如图2所示。度低于RS管状芒剌线,在相同的工作电压下,宽支撑电晕线的电晕电流明显小于RS管状芒剌线,这亦说明这种电晕线对反电晕有一定的抑制作用。图5新型电晕线与RS线V-I特性曲线比较选取不同电晕线支撑管以外放电较强烈的区域,在45kV时进行板电流密度均匀性的比较,计算结果见表1。图2试验装置示意另外,芒剌高度变化也会使电晕放电强弱发生变化。所以,当有反电晕发生时,可采用电晕放电较弱的电晕线。这样,就可以减弱或克服反电晕危害,适应了工况的需要,同时运行电压V2还可以保持在较高的水平,达到高电压低电流的良好运行状态。表1不同电晕线

11、板电流密度均匀性比较电晕线RS线无尘载新型电晕线(30mm)在收尘极上铺设有机玻璃板模拟反电晕现象,屏蔽管到电晕线尖端的距离为40mm时,由实验数据作出伏安特性曲线,如图3所示。从图3可以看出,没有屏蔽管时曲线的斜率要明显大于有屏蔽管时的,说明有屏蔽管时的电晕电流的增长速度不如没有屏蔽管时快。此外,当电压值较高时,在相同的工作电压下,有屏蔽管时的电晕电流要明显小于无屏蔽管时的,这一切都说明屏蔽管对电晕电流有抑制作用,从而对反电晕的产生具有显著的抑制作用。4.2使用宽支撑电晕线组对反电晕的影响评判方法均方根法最大相对误差max/%宽支撑电晕线结构如图4所示。其主支撑板采用阳极大C型式,宽80mm

12、,具有良好的收尘效果和电性能。侧部芒剌线采用锯齿线型。锯齿高度分别可以根据工况进行调节,以适应不同的粉尘情况。主支撑板和侧部芒剌线用直径为4mm的螺钉连接。5结语反电晕是影响电除尘器除尘效率的一个重要因素,在应用ESP收集高比电阻粉尘时必须根据现场条件、粉尘的特性采取相应的抑制反电晕措施,有时多种措施必须同时使用,才能收到较好的收尘效果。本文提出使用合理先进的极配© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2004年第30卷第10期工业安全与环保IndustrialOctober20

13、04SafetyandEnvironmentalProtection23球团矿厂煤粉收集设备的改造朱长江(鞍钢集团弓长岭矿业公司球团矿厂辽宁辽阳111008)摘要通过改造,将球团矿厂煤粉收集器由气箱式脉冲袋式除尘器改造为长袋低压脉冲高浓度煤粉袋式收集器,实现磨煤收尘系统运行安全防爆、高效低阻、稳定可靠;在提高煤粉台时产量的同时,大幅度地降低运行成本。关键词煤磨袋式收尘器改造节能RenovationofCoalDustCollectingEquipmentataNodulizingPlantZhuChangjiang(NodulizingPlantofGongchanglingMiningInd

14、ustrialCompany,AnshanIron&SteelGroupLiaoyang,Liaoning111008)AbstractBasedontherenovation,thecoaldustcollectoroftheplantistransformedfromairchambertypepulsebaghousedustcollectorin2tolongbaglowpulsebaghousedustcollectorforhighconcentrationcoaldust.Safeoperationofthedustcollectingsystemwithhigheffi

15、cien2cy,lowresistance,anti-explosionstabilityandreliabilityisachieved.Theoperatingcostisgreatlyreducedatthesametimeofincreasingtheoutputofcoalpowder.Keywordscoalgrinderbaghousedustcollectorrenovationenergysaving鞍钢弓长岭矿200万t/年的球团生产线于2003年9月建成,其设计生产能力为240万t/年。配套磨煤系统设计生产能力为10t/h,磨机为 1.25m立磨,煤粉收集器采用气箱脉冲式

16、袋式除尘器。该磨煤系统在投产使用后不能达到设计产量,平均台时产量仅为56t/h。即使每天24h倒班运行,也只能勉强满足球团厂对煤粉的需求,而无法保证在煤粉仓中保持合理的煤粉储量。因此一旦磨煤系统出现故障,就必须迅速组织力量突击抢修,争取在短时间内恢复磨煤系统的运行以保证生产所需煤粉。但是,作为煤粉收集设备的气箱脉冲式袋式除尘器频繁发生故障,在投入运行不足4个月的时间里,整体更换了3次布袋以及其它配件,通过粉仓,净化尾气由煤粉风机排入大气。其主要运行工艺参数及设备型号如下:(1)立磨机规格: 1.25m;阻力3.2kPa。(2)袋式收尘器型号:气箱脉冲8室,每室96袋;过滤面积768m2;清灰方

17、式:采用箱式喷吹;实际运行阻力:2.33.4kPa。(3)煤粉风机型号:91915D;全压:1.0722kPa;流量:31924m3/h;电机功率:220kW。(4)热风管阻力2.2kPa;(5)煤粉台时产量:56t。各种检修手段都没能有效地改善煤粉收集设备的性能,运行费用却增加了许多。运行不良的磨煤设备已成为影响、制约球团生产线正常生产的瓶颈。针对上述情况,提出了对该磨煤收集设备改造的要求。1存在的问题及原因分析原磨煤车间煤粉收集系统工艺见图1。原煤经初级破碎,通过大倾角皮带机提升到原煤仓;原煤经给料机构(可调整链板机)定量进入立磨机;经热风清扫,将能够满足粒径要求的煤粉随气流传输进入袋式收集器,经过袋式收集器过滤,清灰后得以气粉分离;煤粉输入煤形式抑制反电晕并进行了试验研究,希望能促进ESP在收集高比电阻粉尘方面的应用。参考文献1赵会良,王幽林,等.反电晕及其抑制措施.高电压技术.1995,21