黃金菊 陸春媚 陳 勇 楊 丁 劉錫堯*

(1.龍巖市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所/國(guó)家空氣污染治理設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(福建)， 福建 龍巖 364000；2.福建龍凈環(huán)保股份有限公司， 福建 龍巖 364000)

低低溫電除塵器對(duì)除塵效率影響的試驗(yàn)研究

黃金菊1陸春媚1陳 勇2楊 丁2劉錫堯1*

(1.龍巖市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所/國(guó)家空氣污染治理設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(福建)， 福建 龍巖 364000；2.福建龍凈環(huán)保股份有限公司， 福建 龍巖 364000)

采用新型多功能試驗(yàn)除塵器，模擬工況條件下，開(kāi)展低低溫電除塵器對(duì)除塵效率影響的量化試驗(yàn)研究。結(jié)果證實(shí)，在低入口煙氣溫度下(67℃～68℃)，除塵效率顯著高于高入口煙氣溫度(86℃～90℃)，除塵器出口粉塵濃度顯著降低。試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著入口風(fēng)量增加，低低溫電除塵器提高除塵效率的程度更為顯著，表明入口煙氣溫度降低后，因粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間延長(zhǎng)而提高除塵效率的效應(yīng)更為顯著，此可能為低低溫電除塵提效的主要機(jī)理，需進(jìn)一步研究證實(shí)。

低低溫；電除塵；除塵效率

當(dāng)前，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入推進(jìn)，我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻。為切實(shí)改善空氣質(zhì)量，國(guó)務(wù)院相繼出臺(tái)了“大氣污染防治十條措施”和《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》。在此形勢(shì)下，我國(guó)各工業(yè)大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格，例如，火電廠煙塵排放的限值越來(lái)越低，如表1。

在此情況下，必然要求除塵器的除塵效率越來(lái)越高，這給電除塵技術(shù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)(大部分火電廠采用電除塵)。為滿足新標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)大部分現(xiàn)役電除塵器均須提效改造，目前可采用的提效改造技術(shù)有：電除塵器擴(kuò)容、低低溫電除塵、濕式電除塵、旋轉(zhuǎn)電極式電除塵、高頻高壓電源、電袋復(fù)合除塵等。其中，低低溫電除塵是在電除塵器上游設(shè)置熱回收裝置，降低入口煙氣溫度，從而降低粉塵比電阻，減少煙氣量，降低煙氣流速，增加粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間，提高比集塵面積，除塵效率得到提高[4]。

表1 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比(煙塵最高允許排放濃度mg/m3)

然而，目前對(duì)于低低溫電除塵器提高除塵效率的量化試驗(yàn)研究較少(不同煙氣溫度下)，本文基于福建龍凈環(huán)保股份有限公司的新型多功能除塵試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)研究除塵器入口煙氣溫度變化對(duì)除塵效率的影響，為低低溫電除塵器提高除塵效率的研究和應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，并初步探討提效機(jī)理，為低低溫電除塵的選型、應(yīng)用條件優(yōu)化及開(kāi)展深化研究奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)裝置、儀器

(1)新型多功能試驗(yàn)除塵器：為福建龍凈環(huán)保股份有限公司自行設(shè)計(jì)、制造、安裝的多功能除塵試驗(yàn)設(shè)備，主要包括：電除塵器、布袋除塵器、高低壓控制柜、硅整流變壓器、空氣壓縮機(jī)、加熱裝置、給料裝置、加濕器、濁度儀、風(fēng)機(jī)、視頻監(jiān)控，以及流量、壓力、溫度、濕度測(cè)試等，見(jiàn)圖1和圖2。整個(gè)系統(tǒng)可以分為：給粉系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。該裝置在系統(tǒng)集成、發(fā)塵定量、濕度控制、塵量計(jì)重和視頻攝像等方面具有獨(dú)創(chuàng)性。

圖1 新型多功能試驗(yàn)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 新型多功能試驗(yàn)除塵器結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

(2)煙塵采樣儀：采用TH-880F型微電腦煙塵平行采樣儀(武漢市天虹儀表有限責(zé)任公司)，利用皮托管平行自動(dòng)跟蹤原理等速采樣粉塵樣品，同步采集試驗(yàn)除塵器入、出口粉塵，并在105℃下烘干(2h)，后放入干燥器冷卻至室溫，用萬(wàn)分之一天平稱重、恒重。根據(jù)入、出口煙道的煙氣靜壓、動(dòng)壓、全壓、煙溫及采樣體積，計(jì)算煙氣流量、粉塵濃度、本體漏風(fēng)率及除塵效率等[5]。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)在保持其他試驗(yàn)條件相對(duì)恒定的條件下，如試驗(yàn)除塵器入口粉塵濃度、煙氣含濕量等，通過(guò)設(shè)置不同的入口煙氣溫度(分別為約90℃和約70℃)，并設(shè)置不同的煙氣流量(分別為約3500 m3/h、4500 m3/h和5500 m3/h)，測(cè)定試驗(yàn)除塵器的除塵效率，對(duì)比分析，研究入口煙氣溫度變化對(duì)除塵效率的影響規(guī)律及影響因素。

入、出口煙氣溫度由安裝于入、出口煙道上的熱電偶測(cè)得；煙氣濕度直接由安裝于試驗(yàn)除塵器的濕度傳感儀測(cè)得，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可實(shí)時(shí)記錄煙氣濕度，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋調(diào)整，以維持穩(wěn)定狀態(tài)；煙氣流量根據(jù)除塵器的尺寸、斷面風(fēng)速測(cè)得。

1.3 結(jié)果表示、計(jì)算

粉塵濃度：

(1)

式中：C—實(shí)測(cè)粉塵濃度，g/m3或mg/m3；m—所采集的粉塵質(zhì)量，mg；Vsnd—煙氣標(biāo)干采樣體積，DNL。

除塵效率：

(2)

式中：η—除塵效率，%；Ci、Co—入、出口粉塵濃度，mg/DNm3； ⊿α—本體漏風(fēng)率，%。

其中，本體漏風(fēng)率：

(3)

式中：⊿α—本體漏風(fēng)率，%； Qsnd.o—出口標(biāo)干煙氣流量，DNm3/h； Qsnd.i—入口標(biāo)干煙氣流量，DNm3/h。

除塵器出口粉塵濃度、除塵效率隨入口煙氣流量(風(fēng)量)變化的趨勢(shì)判斷，采用秩相關(guān)分析(Spearman correlation analysis)的方法，此統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 10.0軟件上進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 高入口煙氣溫度下試驗(yàn)結(jié)果

如表2，當(dāng)控制試驗(yàn)除塵器入口煙氣溫度在86℃～90℃、煙氣含濕量為1.44%～1.52%、入口粉塵濃度為1.635 g/m3～2.158 g/m3，入口風(fēng)量分別為3400、4419、5490 DNm3/h時(shí)，除塵器出口粉塵濃度隨入口風(fēng)量增加而增加(秩相關(guān)分析：相關(guān)系數(shù)r=0.999,p=0.03)，除塵效率隨之降低(秩相關(guān)分析：相關(guān)系數(shù)r=0.985,p=0.05)。

表2 高入口煙氣溫度下試驗(yàn)結(jié)果*

*試驗(yàn)結(jié)果均為重復(fù)測(cè)量平均值(n≥3)

2.2 低入口煙氣溫度下試驗(yàn)結(jié)果

如表3，當(dāng)控制試驗(yàn)除塵器入口煙氣溫度在67℃～68℃、煙氣含濕量為1.46%～1.65%、入口粉塵濃度為1.705 g/m3～1.757 g/m3，入口風(fēng)量分別為3522、4527、6009 DNm3/h時(shí)，如同高入口煙氣溫度下試驗(yàn)結(jié)果，除塵器出口粉塵濃度也隨入口風(fēng)量增加而增加(秩相關(guān)分析：相關(guān)系數(shù)r=0.992，p=0.04)，除塵效率也隨之降低(秩相關(guān)分析：相關(guān)系數(shù)r=0.986，p=0.005)。

表3 低入口煙氣溫度下試驗(yàn)結(jié)果*

*試驗(yàn)結(jié)果均為重復(fù)測(cè)量平均值(n≥3)

2.3 對(duì)比分析

高、低入口煙氣溫度下試驗(yàn)除塵器的除塵效率對(duì)比如圖3，可知：(1)在煙氣含濕量、入口粉塵濃度均相對(duì)恒定的情況下，除塵效率均隨入口風(fēng)量增加而降低。(2)在相同入口風(fēng)量下，低入口煙氣溫度下除塵效率均顯著高于高入口煙氣溫度，充分證實(shí)了低低溫電除塵器可提高除塵效率。(3)隨著入口風(fēng)量增加，低入口煙氣溫度相比于高入口煙氣溫度下，除塵效率提高的程度更為顯著。入口風(fēng)量3500 m3/h時(shí)，低入口煙氣溫度下除塵效率約提高1.25%；4500 m3/h時(shí)，除塵效率約提高6.54%；5500 m3/h時(shí)，約提高8.98%。

圖3 高、低入口煙氣溫度下除塵效率對(duì)比

據(jù)文獻(xiàn)[6]、[7]，當(dāng)煙氣溫度從86℃～90℃降至67℃～68℃時(shí)，粉塵比電阻從1012～1013Ω·cm降至1010～1011Ω·cm，粉塵比電阻正好在反電暈臨界值以內(nèi)，產(chǎn)生反電暈的概率降低，粉塵荷電性能提高，從而有利于提高電除塵效率。

當(dāng)煙氣溫度從86℃～90℃降至67℃～68℃時(shí)，煙氣體積流量可減少約10%，電場(chǎng)風(fēng)速降低，粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，除塵效率將得到提高[8]。煙氣溫度降低后，煙氣中粉塵顆粒及氣體分子熱運(yùn)動(dòng)能力減弱，氣體的黏滯性減小，從而導(dǎo)致粉塵的電遷移速度增大，即荷電粉塵驅(qū)進(jìn)速度變快，有利于提高粉塵的捕集效率[9-10]。

結(jié)合本試驗(yàn)，隨著入口風(fēng)量增加，低入口煙氣溫度下，除塵效率提高的程度更為顯著?？梢?jiàn)，煙氣溫度降低后，電場(chǎng)風(fēng)速降低，粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，除塵效率得到提高的效應(yīng)更為顯著，此可能為低低溫電除塵提效的主要機(jī)理。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)量化試驗(yàn)研究，證實(shí)在低入口煙氣溫度下(67℃～68℃)，除塵器的除塵效率顯著高于高入口煙氣溫度(86℃～90℃)，除塵器出口粉塵濃度顯著降低，為低低溫電除塵器提高除塵效率的研究和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

(2)隨著入口風(fēng)量增加，低低溫電除塵器提高除塵效率的程度更為顯著，表明煙氣溫度降低后，因粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間延長(zhǎng)而提高除塵效率的效應(yīng)更為顯著，此可能為低低溫電除塵提效的主要機(jī)理，尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局. GB 13223-1996火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 13223-2003火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3] 環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 13223-2011 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[4] 酈建國(guó), 酈祝海, 何毓忠, 等. 低低溫電除塵技術(shù)的研究及應(yīng)用[J]. 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2014(3): 28-34.

[5] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T 13931-2002電除塵器性能測(cè)試方法[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[6] 尹連慶, 王晶. 粉塵比電阻對(duì)電除塵的影響及改進(jìn)措施研究[J]. 電力環(huán)境保護(hù), 2009, 25(5): 34-37.

[7] 王建峰, 李艷, 張楊, 等. 300 MW燃煤機(jī)組低低溫除塵與電袋復(fù)合除塵技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 中國(guó)電力, 2015, 48(8): 17-20.

[8] 熊桂龍, 李水清, 陳晟, 等. 增強(qiáng)PM2.5脫除的新型電除塵技術(shù)的發(fā)展[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2015, 35(9): 2217-2223.

[9] 郭士義, 丁承剛. 低低溫電除塵器的應(yīng)用及前景[J]. 裝備機(jī)械, 2011(1): 69-73.

[10] 趙海寶, 酈建國(guó), 何毓忠, 等. 低低溫電除塵關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 中國(guó)電力, 2014, 47(10): 117-121.

Experimental study on dust removal efficiency influenced by low-low temperature electrostatic precipitator

Huang Jinju1, Lu Chunmei1, Chen Yong2, Yang Ding2, Liu Xiyao1*

(1.Longyan Institute of Quality Inspection for Products/National Institute of Quality Supervision and Inspection for Air Pollution Control Equipments(Fujian),Longyan 364000; 2. Fujian Longking Co., Ltd.,Longyan 364000, China)

quantitative experiments by a new multi-functional dust remover under simulated operating conditions were conducted to study dust removal efficiency influenced by low-low temperature electrostatic precipitator (ESP). The results confirmed that, dust removal efficiency was significantly higher at low inlet flue gas temperatures (67℃ - 68℃) than that at high inlet flue gas temperatures (86℃ - 90℃). With low temperature and high speed of the inlet flue gas, the dust removal efficiency was improved more significantly. Probably it was because of the prolonged residence time of dust in the electrical field that made more dust be removed when the inlet flue gas was cooler. This might be the main mechanism of low low-temperature ESP for improving dust removal efficiency, which needs to be confirmed by further studies.

low-low temperature; electrostatic precipitation (ESP); dust removal efficiency

福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(FJQI2014014)資助

2016-06-14;2016-12-07修回

黃金菊，女，1986年生，學(xué)士，助理工程師，主要從事空氣污染治理設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，E-mail:443956637@qq.com

劉錫堯，電話：0597-3292391

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