烟气及粉尘性质对电除尘器性能的影响

摘要：目前，我国已经实施了新的火电厂烟尘排放标准，这对电除尘器是一次挑战，需要对影响电除尘效率的众多因素进行仔细分析，本文主要论述烟气及粉尘性质等方面因素对电除尘效率的影响。由于影响电除尘器效率的因素很多，各因素之间又存在着相互的影响。所以，在设计时要根据实际工况，将这些因素进行综合考虑，力求综合效应达到最优。

关键词：电除尘器烟气性质粉尘性质除尘效率

中图分类号：TE08文献标识码： A

影响电除尘器性能的因素有很多，可归纳为四个方面：（1）烟气性质。（2）粉尘性质。（3）设备状况。（4）操作条件。

烟气性质主要取决于燃煤的成分，也和锅炉燃烧方式、制粉系统型式及其运行操作条件有关。烟气性质包括烟气成分、温度、压力、湿度、流速等。粉尘性质主要取决于粉尘比电阻、浓度、粘度、密度等。

本文主要从以下几个方面来论述烟气及粉尘性质对电除器性能的影响。

粉尘比电阻

在粉尘的特性中，比电阻是电除尘技术中一个重要概念，也是影响除尘性能的一个极其重要的参数，它是衡量粉尘导电性能的一个指标。粉尘的导电性能好坏，对除尘效率影响极大，这与粉尘层的比电阻有关。粉尘层的比电阻小，导电性能好；比电阻大，导电性能差。比电阻过小的粉尘与阳极板接触后，很快释放负电荷，而带上正电荷，因同性相斥，有可能重新返回气流中影响除尘效果。比电阻过大的粉尘接触阳极板后，电荷不能很快被释放而滞留在这些粉尘上，这就使粉尘层和极板之间出现一个短距离的新电场，随着荷电粉尘越积越厚，在粉尘层与极板之间的微小距离里，存在着一个越来越强的电场，最终在这个区域内产生所谓“反电晕”的电晕放电，正离子被集尘电极排斥到收尘空间，中和了跑向极板的荷负电粉尘，造成除尘效率下降。最适于电除尘器工作的比电阻值为106~1011Ω・cm。在这个数值范围以外，电除尘器的性能将下降。

目前，对高比电阻粉尘的捕集，主要采取以下措施：

（1）对烟气进行调质处理。（2）改变对除尘器的供电方式，采用脉冲供电。（3）改进除尘器本体结构，如适当加宽极间距，增加辅助电极等。

粉尘浓度

电除尘器可适用于较大范围的粉尘进口浓度，但初始浓度过高，会减弱电晕放电，影响除尘效果。对于常规电除尘器，进口浓度可高达50g/m3（标况）。当含尘浓度达到某一极限值时，通过电场的电流趋近于零，这种现象称为电晕闭塞，电晕闭塞多发生在第一电场。在这种情况下，含尘气体需先经过一级粗除尘。

粉尘密度

粉尘被振打落入灰斗的过程中，受到重力、烟气流动的动力和静电力等的作用，而粉尘的密度与烟气在电场内的最佳流速及二次扬尘有密切关系，因而也是影响电除尘器性能的因素之一。

粉尘密度是指该粉尘单位体积的质量，与收尘性能有关的是粉尘的堆积密度，它是包括尘粒间的空间在内的单位体积的密度，尘粒间的空间体积与包括尘粒在内的全部体积之比，称为空隙率。空隙率、真密度与堆积密度之间的关系为：堆积密度=（1-空隙率）X真密度。堆积密度越小，真密度与堆积密度之比值也就越大，粉尘再飞扬对除尘性能的影响也就越大。

粉尘粘度

收尘极板捕集的粉尘，是借助于粒子之间和粒子与收尘极板之间的粘附力而堆积在极板上的。这些粉尘层通过振打而被清除下来。粉尘粘度过大，需要较大的振打力才能将粉尘剥离下来，粉尘粘度过小，则振打时聚结成块的粉尘容易分解成单个颗粒，而被气流再次再走，或都粘附在极板表面的粉尘易受气流作用再飞散。而使除尘效率下降。

烟气温度

含尘气体的温度对电除尘效率也有影响，粉尘比电阻随温度的变化而变化，比电阻随温度升高而增加，达到某一极限值后，又逐渐降低。这个温度随各种粉尘的比电阻特性而定。

烟气温度对电除尘器性能的影响，还表现在温度对气体粘滞性的影响上，气体粘滞性是随着温度的上升而增加的，电除尘器电场中，带电粉尘向收尘极运动的驱进速度与含尘气体的粘度有一定的关系：气体的温度越高，烟气的粘滞性越大，则驱进速度越低。

总之，只要有可能，电除尘器的运行温度较低为好。但是，电除尘器的运行温度也不是越低越好，尤其是气体中含湿量较高或者含及 SO3等成分时，温度过低容易产生冷凝结露，造成清灰振打因难、电极腐蚀、绝缘体爬电等故障，而影响电除尘器的正常运行。因些，烟气温度必须高于露点温度20℃。

烟气流速

气体在电场内的流速如果过快，即使在不振打电极的情况下，被捕集的粉尘也会自动剥落，引起粉尘再飞扬，被高速气流带出电场，除尘效率也必然会下降，若气体流速过慢，不仅增大了设备容量，而且导致含灰浓度偏析，同样降低除尘效率。因此，在满足电除尘器除尘效率的前提下，选取较大的气体流速，设备规格或容量相应减少，以节省投资。

一般情况下，粉尘从荷电到附着在电极上仅需0.5～2s。工业电除尘停留时间，大都取在6～12 s之间。若采用“C”型、“Z”型沉尘极板，其防风槽可使气体和捕集粉尘不直接接触，减小了二次扬尘，气体流速可适当提高。

烟气湿度

烟气湿度能通过改变粉尘比电阻而影响电除尘器的性能。工业烟气中的水分来源很广：燃烧矿物燃料时氧和碳氢化物化合成水；燃煤时往往在煤里渗有水；进入窑炉的物料干燥也将水分带入烟气。当烟气温度低于150℃左右时，其中的水分就被吸附到尘粒表面；如果烟气温度过低，而其中的水份含量又很高，则此水分能把粉尘的比电阻降低到适宜于电除尘器工作的数值，当烟气温度较高时，水分的含量对比电阻的影响就是太显著，因为表面导电所需要的条件已不存在。

烟气湿度通常以烟气露点温度来来衡量，露点温度越高，烟气中湿度越大，吸收或凝结在粉尘表面上的水分也越多，导电性能也越好。

此外，烟气含水量还影响击穿电压，因为水气分子是一种极性分子，介电常数比空气大得多，它在电场中能大量吸附电子，使分子带负电并成为运动迟缓的负离子，从而使空间自由电子的数目大大减小，电离强度减弱。电离减弱，电晕电流减小，空气间隙的耐压强度增加，击穿电压升高，火花放电难出现，使电除尘器在提高电压的情况下稳定运行，而电场电压的提高，不但电晕电流不会削弱，而且能增大电场强度，使收尘情况得到显著的改善。

烟气成分

烟气成分对负电晕放电特性影响很大，烟气成分不同，在电晕放电中电荷载体的有效迁移也不同。在电场中电子和中性气体分子相撞而形成负离子的概率在很大程度上取决于烟气成分。据统计，其差别是很大的：氨、氢分子不产生负电晕；氯与二氧化硫分子能产生较强的负电晕；其他气体互有区别。不同的气体成分对静电除尘器的伏安特性及火花放电电压影响甚大。尤其是在含有硫酸酐时，气体对电除尘器运行效果有很大影响。

压力

有经验公式表明，当其他条件确定以后，起晕电压随烟气密度而变化，温度和压力是影响烟气密度的主要因素。烟气密度对除尘器的放电特性和除尘性能都有一定影响。如果只考虑烟气压力的影响，则放电电压与气体压力保持一次线性(正比)关系。在其他条件相同的情况下，净化高压煤气时静电除尘器的压力比净化常压煤气时要高。电压高，其除尘效率也高。

参考文献

黎在时：《电除尘器的选型安装与运行管理》

金国淼：《除尘设备》

郑铭：《环保设备――原理、设计、应用》