燃煤鍋爐微細(xì)顆粒電除塵特性及電場逃逸機(jī)理的研究.pdf

1、隨著火電廠粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，現(xiàn)有電除塵器的運(yùn)行效率將越來越難以滿足排放要求。對燃煤飛灰的物化性質(zhì)尤其是微細(xì)顆粒的電除塵特性及逃逸機(jī)理進(jìn)行深入的試驗(yàn)與理論研究分析可以為提高電除塵器運(yùn)行效率提供可靠依據(jù)。本文通過對燃煤飛灰的形成機(jī)理及其比電阻等電除塵特性以及高鋁煤灰在電除塵器中的行為進(jìn)行了研究，合理的揭示了電除塵器微細(xì)顆粒的逃逸機(jī)理，并對高鋁煤灰及電除塵器逃逸飛灰的有效捕集方法進(jìn)行了探討。 研究的主要成果及創(chuàng)新之處： 1

2、.建立了燃煤飛灰大顆粒形成的破碎模型及亞微米顆粒形成的氣化—凝結(jié)模型，并選擇采集了國內(nèi)四家電廠的電除塵器入口煙道飛灰，利用巴庫粒度分析儀測定其粒徑分布。模型計算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)均顯示，燃煤飛灰粒徑分布為雙峰分布，兩峰值點(diǎn)分別出現(xiàn)在10μm和0.1μm左右。 2.針對煙氣中荷電顆粒的電場特性及收塵極板粉塵層的反向場強(qiáng)對電除塵器電暈電場的影響，建立了顆粒群空間荷電模型，提出了荷電衰減系數(shù)的概念。模型計算表明，在0～10μm的粒徑范圍內(nèi)

3、，離子擴(kuò)散對荷電衰減系數(shù)的影響顯著，隨著粒子變細(xì)，離子擴(kuò)散引起的荷電衰減逐漸增大。 3.發(fā)現(xiàn)了燃煤鍋爐飛灰的化學(xué)成分隨粒徑分布的規(guī)律及機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明，SiO2、TFeO含量隨飛灰粒度變細(xì)逐漸降低，Al2O3、CaO、MgO含量則隨著粒度的減小而逐漸增加。由于不同化學(xué)成分的煤灰熔融特性決定了顆粒表面自由能的大小，而表面自由能越大，可形成越細(xì)的顆粒。從而造成飛灰中不同化學(xué)成分隨粒徑分布的差異。 4.飛灰的介電性質(zhì)是影響電收塵

4、效率的重要因素。利用自主研發(fā)的高壓直流粉塵試驗(yàn)系統(tǒng)對燃煤飛灰的漏泄電流和比電阻進(jìn)行了實(shí)測分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：施加在灰層上的電壓、通過灰層的漏泄電流和飛灰的比電阻三者之間的關(guān)系不總是遵循經(jīng)典的歐姆定律；飛灰的伏安特性曲線在高、中、低三個電壓段具有不同的形態(tài)特征；隨著電壓的提高，飛灰的比電阻呈下降趨勢，下降幅度在1個數(shù)量級(101Ω·cm)以內(nèi)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的原因是飛灰具有高電阻屬性和非密質(zhì)屬性。 5.高鋁灰中的Al元素大多是以

5、高比電阻的莫萊石和剛玉形態(tài)存在，并且絕大部分Al2O3都是以極微細(xì)的非結(jié)晶體存于灰中。所以，隨著Al2O3含量的增加，飛灰比電阻增加。Al2O3含量較高的粉體具有較大的表面自由能，粘附性較差，因此對電場氣流速度特別敏感，易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，使電除塵器效率降低。而二次揚(yáng)塵使高鋁灰在極板上獲得的正電荷重返氣流并在電場空間與負(fù)電荷的大量復(fù)合，造成電暈電流的急劇增加。所以，表現(xiàn)在伏—安特性曲線上就有了初期電流增加很慢，曲線變化比較平緩，當(dāng)達(dá)到一定電

6、壓后電流上升迅速加快，曲線斜率改變的幅度較大，但是并不出現(xiàn)反電暈拐點(diǎn)。 6.細(xì)灰中高阻成分(如Al2O3、CaO和MgO等)含量較高，而有助于電荷傳導(dǎo)的碳及TFeO含量較低，使得電除塵器出口飛灰的比電阻升高。并且飛灰微細(xì)顆粒的孔隙率較大，使其導(dǎo)電性能減弱，也使飛灰比電阻提高。而飛灰比電阻較高時，易造成振打二次揚(yáng)塵及反電暈二次揚(yáng)塵，使一部分飛灰不能被電除塵器捕集而逃逸到大氣中。在顆粒群荷電過程中，由于荷電衰減的存在，微細(xì)顆粒荷電量

7、較低。且隨著粒徑減小(阻力降低)顆粒運(yùn)動增加進(jìn)而導(dǎo)致微細(xì)顆粒荷電不均，從而使得電除塵器對亞微米級顆粒的收集有一個“穿透口”，其效率低至70％～80％。微細(xì)顆粒粒度小、重量輕，在速度梯度和濃度梯度的影響下，陽極板附近與陰極線附近存在壓差力，使微細(xì)顆粒在壓差力的作用下向陰極線運(yùn)動，不易被極板捕集，而逃逸出電除塵器。 試驗(yàn)過程中，自行設(shè)計了無動力采樣器，可直接安裝在靜電除塵器出口煙氣管道上，實(shí)現(xiàn)無人職守采集灰樣。采用垂直拉斷法，針對電