燃煤火電廠環(huán)保達(dá)標(biāo)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)能源消耗日趨加大，燃煤發(fā)電是我國(guó)的主要能源來(lái)源，燃燒煤炭會(huì)產(chǎn)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(rèn)的產(chǎn)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(jìn)入人體支氣管以至肺的深部[1]。據(jù)報(bào)道，大氣中這種微粒濃度為100微克/米3時(shí)，少年兒童呼吸道感染會(huì)顯著增加，濃度為200微克/米3時(shí)，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(duì)火電廠靜電除塵器除塵效率進(jìn)行簡(jiǎn)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(dāng)粉塵比電阻小于104Ω·cm時(shí)，由于粉塵導(dǎo)電性能好，到達(dá)集塵極后，釋放負(fù)電荷的時(shí)間快，容易感應(yīng)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(dòng)前進(jìn)"，降低除塵效率。當(dāng)粉塵比電阻大于1011Ω·cm時(shí)，粉塵釋放負(fù)電荷慢，粉塵層內(nèi)形成較強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度而使粉塵空隙中的空氣電離，出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。正離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)過程中與負(fù)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(dǎo)電能力，荷電塵粒到達(dá)集塵極后，會(huì)很快放出所帶的負(fù)電荷，同時(shí)由于靜電感應(yīng)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(fù)離子碰撞后又重新獲得負(fù)電荷，再向集塵極移動(dòng)。這樣很多粉塵沿極板表面跳動(dòng)前進(jìn)，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(xiàn)象。

粉塵比電阻位于104～1011Ω·cm的稱為正常型。這類粉塵到達(dá)集塵極后，會(huì)以正常速度放出電荷。對(duì)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(dá)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(fù)電的粉塵層。由于同性相斥，使隨后塵粒的驅(qū)進(jìn)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(nèi)部包含著許多松散的空隙，形成了許多微電場(chǎng)。隨ΔU的增大，局部地點(diǎn)微電場(chǎng)擊穿，空隙中的空氣被電離，產(chǎn)生正、負(fù)離子。ΔU繼續(xù)增高，這種現(xiàn)象會(huì)從粉塵層內(nèi)部空隙發(fā)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(chǎng)內(nèi)它們與負(fù)離子或荷負(fù)電的塵粒接觸，產(chǎn)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(xiàn)象稱為反電暈。

克服高比電阻影響的方法有：加強(qiáng)振打，使極板表面可能保持清潔；改進(jìn)供電系統(tǒng)，包括采用脈沖供電和有效的自控系統(tǒng)[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(dǎo)電性增加，這種方法稱為煙氣調(diào)質(zhì)。

煙氣的溫度和濕度是影響粉法比電阻的兩個(gè)重要因素。圖2是不同溫度和含濕量下，燒結(jié)機(jī)鉛煙的比電阻。從該圖可以看出，溫度較低時(shí)，粉塵的比電阻是隨溫度升高而增加的，比電阻達(dá)到某一最大值后，又隨溫度的增加而下降。這是因?yàn)樵诘蜏氐姆秶鷥?nèi)，粉塵的導(dǎo)電是在表面進(jìn)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(dǎo)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(fā)，比電阻逐漸增加。在低溫的范圍內(nèi)，如果在煙氣中加入SO3、NH3等，它們也會(huì)吸附在塵粒表面，使比電阻下降，這些物質(zhì)稱為比電阻調(diào)節(jié)劑。溫度較高時(shí)，粉塵的導(dǎo)電是在內(nèi)部進(jìn)行的，隨溫度升高，塵粒內(nèi)部會(huì)發(fā)生電子熱激發(fā)作用，使比電阻下降。

從圖2還可以看出，在低溫的范圍內(nèi)，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(shí)，煙氣的含濕量對(duì)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(dāng)?shù)牟僮鳒囟龋?/p>

②增加煙氣的含濕量；

③在煙氣中加入調(diào)節(jié)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(zhì)，可以保證污染物達(dá)標(biāo)排放，從而實(shí)現(xiàn)減少火電廠煙塵排放、改善空氣質(zhì)量和城市環(huán)境的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王松，蘇志強(qiáng).煙塵天氣的相關(guān)分析及大氣污染對(duì)生存環(huán)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(shí)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(shù)能有效地降低中國(guó)火電廠電除塵器的排放[C]// 全國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議.2005.