粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究.docx
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粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究
粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究
Studyontheinfluencesandimprovementmeasuresof
dustresistivitytoelectrostaticprecipitator（ESP
尹连庆,王晶
（华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003
摘要:
着重研究了影响电除尘器效率较为突出的因素粉尘比电阻,总结出:
针对高比电阻粉尘对电除尘器的影响,必须定期测试粉尘的比电阻并对烟气进行调质,还可采取间歇供电的方式来提高除尘效率;对低比电阻粉尘,可直接敲打或刷落收尘极板上的粉尘,或采用高电阻率收尘极板及用导电涂料涂敷收尘极板等方法均可以提高除尘效率。
关键词:
粉尘比电阻;电除尘器;效率;影响;改进措施
Abstrac:
tThereweremanyfactorsthatinfluencetheefficiencyofelectrostaticprecipitator,andthedustresistivity,whichonewasmoremiportantofthem,hadbeenmainlystudied.Accordingtotheresearchtheconclusionthatitwasharmfulforthesteadyandnormalperformanceofelectrostaticprecipitatorandtheincreasingofdustremovalefficiencywhenthedustresistivitywastoohighortoolowweredrawn.Measuresofhowtoraisetheefficiencyofelectrostaticprecipitatorweresummeredasfollow:
basedontheinfluenceofhighresistivitydus,tdustresistivityregularlymustbetested,adjustfluegasandsupplypowerwithintermittence.Basedontheinfluenceoflowresistivitydus,tdustonreceiptdustplatecanbebeatorbrushdirectly,orusedhighresistivityreceiptdustplateandcoveringthedustplatewithconductivepainttoincreasedustremovalefficiency.
Keywords:
dustresistivity;electrostaticprecipitator;efficiency;influence;miprovementmeasure
中图分类号:
X701.2文献标识码:
B文章编号:
1009-4032（200905-034-04
粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的参数[1],它对电除尘器效率的影响最为突出。
粉尘比电阻就是尘粒在疏松状态下的视在电阻或当量电阻,在数值上等于单位面积、单位厚度粉尘的电阻值。
电除尘器最适合的粉尘比电阻范围是104~1011cm。
当粉尘比电阻小于104cm时,称为低比电阻粉尘[2];大于1011cm时称为高比电阻粉尘。
粉尘比电阻过大或过小都不利于电除尘器的稳定、正常运行[3],将对除尘效率产生影响。
1粉尘比电阻对电除尘效率的影响
1.1低比电阻粉尘对电除尘效率的影响
比电阻低于104cm的粉尘,一到达阳极板表面不仅立即释放电荷,而且会由于静电感应获得和阳极板同极性的正电荷,如图1中的A。
若正电荷形成的排斥力大得足以克服粉尘的粘附力,则已沉积的粉尘将脱离阳极板而重返气流。
重返气流的粉尘在空间又与离子相碰撞,会重新获得与阴极同性的负电荷而再次向阳极板运行（图1中B,结果就形成了在阳极板上的跳跃现象,最后被气流带出电除尘器[4-5]。
当然,会否出现跳跃现象与粉尘的粘附性有关。
此时,若不采取措施,就会影响电除尘器的除尘效率,
达不到预期的收尘效果。
图1低比电阻粉尘的跳跃现象
1.2高比电阻粉尘对电除尘效率的影响
高比电阻粉尘是产生反电晕的直接原因,进而降低除尘效率。
当高比电阻粉尘到达阳极形成粉尘层时,所带电荷不易释放,会在阳极粉尘层面上形成一个负离子层。
从空间电荷对电场的影响可知,它屏蔽了部分通往电晕极的电力线,将削弱电晕极附近的电场强度而提高阳极板面处的电场强度,造成电晕区电离减弱,电晕电流下降。
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随着阳极板表面积灰厚度的增加,以及残余电荷分布的不均匀,就会发生局部击穿,局部电离。
这种现象叫反电离,也叫做反电晕。
如果局部击穿频频发生,则发生的电离会产生大量的电子和正离子,电子进入阳极,正离子则进入电场,使原电场负空间电荷的影响大大降低,电晕的电离加强,电晕电流增大。
更严重的是,由于电晕外区的低场强区是大批正、负离子会合的地方,正离子注入后,加快了复合,从而造成电流增大,并使击穿电压大大降低。
这种异常的电流减小或增大,且出现电压下降的现象就是典型的反电晕。
当粉尘比电阻超过1011
cm之后,电除尘器性能就随着粉尘比电阻的增高而下降。
根据欧姆定律,电流通过具有一定电阻的粉尘层的电压降为:
!
U=I/A（1
式中!
U为通过粉尘的电压降;为粉尘比电阻;I为通过粉尘的电流;A为平板电极的面积;为粉板样品厚度。
由式（1可以看出,如果粉尘比电阻过高（超过1011
cm,粉尘层中的电压降变得很大,达到一定程度后,致使粉尘层局部击穿,并产生火花放电,发生反电晕。
其结果就是二次电流增大,二次电压降低,粉尘飞扬严重,导致除尘器收尘性能显著恶化,除尘效率下降。
1.3粉尘比电阻与除尘效率的测试曲线分析
图2
是粉尘比电阻与除尘效率的测试曲线。
图2粉尘比电阻与除尘效率的测试曲线
常规电除尘器允许粉尘比电阻的范围为104
~1011
cm。
从图2可以看出,比电阻在104
cm以下的A区时,由于粉尘的导电性比较好,到达收尘极后放电
过快而被推回气流中,收尘效率较低;比电阻在10
4
~1011
cm的B区时,电场处于正常状态,气流中
的粉尘将电晕区逸出的负电荷吸附粘住,在电场力
的作用下,向收尘极运动,到达收尘板后放出电荷,粉尘本身则留在极板上,之后的粉尘继续浮在电晕区里。
粉尘主要是被正离子粘附而沉积在电晕极上,然后被定时振落。
此区的粉尘到达收尘极时电荷中和适当,是除尘器运行的最理想区域,收尘效率高;当比电阻在1011
cm左右的C区时,粉尘的导电性差,所带负电荷不易逸出,当粉尘到达收尘极后,与极板间出现一个短距离的新电场,由于该电场的存在,一方面会牢牢地吸住粉尘不易振落,更为严重的是带负电的粉尘不断浮在上面,越聚越多,使该电场越来越强,在某些部位空气开始电离,形成电晕
放电,造成反电晕现象,此时的收尘效率极低[6]
;比电阻在1012
cm以上的D区时,呈现了完全的反电晕现象,收尘极的电晕电流增大,造成高压直流急
剧上升,收尘效率大幅度下降[7]
。
从图3所示的实例可以看出,粉尘比电阻对除尘器效率的影响程度很大
[8]
。
当粉尘比电阻由10
10
cm增大到5∀1011
cm时,可导致除尘效率由98%降至81%
。
图3粉尘比电阻与除尘效率的关系
1.4影响粉尘比电阻的因素
影响粉尘比电阻的因素很多,且比较复杂,除了粉尘的化学成分以外,还与温度、粉尘粒子和烟气的化学成分等因素有关。
如果烟气中含有冷凝物质（如水或硫酸,且温度足够低,便能在粉尘表面形成吸附层,此时表面导电将是主要的。
当温度低于露点时,粉尘表面的吸
附速度加快。
但在多数情况下,即使温度高于露点很多,被吸附物质也会沉积在粉尘表面形成表面导电通道。
但在温度较高时,水分对比电阻的影响不显著,因为此时表面导电所需要的吸附机理已不存在。
飞灰比电阻与温度的关系见图4,水分对比电阻的影响曲线见图5。
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图4
粉尘比电阻与温度的关系曲线
图5粉尘比电阻与水分的关系曲线
另外,燃煤硫分对飞灰比电阻也有较大影响。
煤燃烧时的SO2产生量取决于煤中硫的含量。
正常情况下,0.5%~1.0%的SO2被氧化成SO3,如果温度足够低,SO3吸附在飞灰上就能大大降低粉尘的比电阻。
所以,高硫煤燃烧所产生粉尘的比电阻低于低硫煤粉尘比电阻
[9]
。
2提高电除尘效率的措施
鉴于高比电阻粉尘对电除尘器除尘效率的影响,为了提高除尘效率,必须定期测试粉尘的比电阻并对烟气进行调质,还可采取间歇供电的方式。
对于低比电阻粉尘,可以直接敲打或刷落收尘极板上的粉尘,或使用高电阻率收尘极板及采用导电涂料涂敷收尘极板等方法来提高除尘效率。
2.1高比电阻粉尘2.1.1定期测试
要从技术上解决高比电阻粉尘引起的反电晕现象,必须降低粉尘层的电晕电流或粉尘的比电阻。
因为粉尘层临界击穿场强的值一般在5~20kV/cm范围内,而且不容易控制,要使粉尘层不被击穿（不发生反电晕现象,只有降低电晕电流密度或粉尘比电阻。
但是要降低常规电除尘器的电晕电流密
度,则必须同时降低收尘区的电场强度,其结果又使得除尘效率降低。
因此,要使粉尘层不被击穿,一般采取的措施是降低粉尘的比电阻,即在实际运行中,定期测试粉尘比电阻,从而提供电气调整依据并进行燃煤配比调整,以改善粉尘比电阻值。
2.1.2间歇供电
改变供电方式,采用间歇供电可以减少反电晕的影响[10]
。
间歇供电方式可以在电压即将到达火花电压之前停止供电,当情况缓解以后再继续供电。
间歇供电技术不但可以提高电除尘器的收尘效率,还可以节约电能。
2.1.3烟气调质
遇到高比电阻粉尘工况时,还必须对烟气进行调质,以提高电除尘器的除尘效率
[11]
。
（1对粉尘进行调湿。
可以通过喷水、喷蒸汽（费用较高和原料加湿等方法降低粉尘比电阻,提高烟气的介质强度,减小烟气黏度。
相对于气体和煤灰等一些固态粉尘,水的导电性要好得多,而随着
含水量的增加,粉尘中也逐渐形成导电电路。
从图
5可以看出,84#时,当烟气水分从4.8%提高到14.1%时,粉尘比电阻从1011
数量级降低到109
数量级,说明水分对粉尘比电阻有较大影响。
此外的试验研究表明,增湿可以降低电除尘器中烟气的温度从而影响粉尘比电阻的大小,在一定条件下使其处于较为适宜的收尘范围内。
可见,含水量对粉尘比电阻的影响非常大,调节烟气含水量是改变粉尘比电阻行之有效且简单易行的方法。
（2添加化学调理剂。
当燃煤含硫量低时,飞灰的比电阻很高,如果加些调理剂,如SO3或Na2O等,可使飞灰比电阻降低。
在燃煤电厂中经常用混烧高、低硫煤来进行调节。
有文献报导NaC1、CaC12、NH4、FeC13等也有调质作用。
虽然上述调质方法都有一定的效果,但有些在技术和经济上均还
存在不少问题[11-12]
。
另外,采用高温电除尘器、湿式电除尘器、宽间距电除尘器,或者采用脉冲供电和选用板电流密度分布均匀的极配形式,也可以防止和减弱高比电阻粉尘产生的反电晕。
2.2低比电阻粉尘
2.2.1直接敲打或刷落粉尘
遇到低比电阻粉尘时,通过敲打或刷落收尘极板上的粉尘,可以很好地抑制其在阳极板上的跳跃
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现象,此举可提高除尘器的除尘效率[13]。
2.2.2采用高电阻率收尘极
采用高电阻率收尘极,能很好地防止烟气中的腐蚀性物质对极板的腐蚀。
在相同的条件下,从高电阻率极板上粉尘层的电荷释放方程来看,高电阻率收尘极板增加了电荷释放的时间,从而有利于收集低比电阻粉尘。
由相关试验测得,金属板对炭黑粉尘收集效率为24.72%,而高电阻率极板对炭黑粉尘收集效率可达71.96%[14]。
2.2.3用导电涂料涂敷收尘极板
采用导电涂料涂敷收尘极板,在收尘极板上形成具有一定比电阻（104~1011cm的涂层,用以调整粉尘层的比电阻。
此时,收尘极板放电时间常数增大,可以成功地收集低比电阻粉尘,扩展了电除尘器的应用范围[15]。
3总结
（1电除尘器收尘最适合的粉尘比电阻范围是104~1011cm。
（2低比电阻粉尘一到达阳极板表面立即释放电荷,使已沉积的粉尘在阳极板上形成跳跃现象,最后被气流带出电除尘器;高比电阻粉尘是产生反电晕的直接原因,进而降低除尘效率。
（3鉴于高比电阻粉尘对电除尘器的影响,必须定期测试粉尘的比电阻并对烟气进行调质;对低比电阻粉尘,直接敲打或刷落收尘极板上的粉尘,或采用高电阻率收尘极板及采用导电涂料涂敷收尘极板等方法来提高除尘效率。
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收稿日期:
20090511;修回日期:
20090812
作者简介:
尹连庆（1959,男,河北饶阳人,华北电力大学环境学院教授,主要从事电力环境保护方面的研究。
E-mai:
lwj_0204@163.com
联合国就应对气候变化发表报告联合国发表题为∃2009年世界经济和社会概览:
促进发展,拯救地球%的报告。
报告指出,国际社会在应对气候变化的同时必须注重发展问题,发达国家需要加大力度减少其排放量;发展中国家也要积极参与,但这种参与的方式必须允许以快速、可持续的方式实现经济增长和发展。
（1发达国家200年来依靠碳拉动的经济增长是目前全球变暖的主要原因。
全球碳排放增长中有3/4来自发达国家。
（2必须转向采用低排放、高增长的途径来应对发展和气候的挑战。
（3发展中国家需要采用与发达国家不同的方式来处理气候政策问题。
大规模投资和积极的政策干预是发展中国家更好的选择。
（4需要更加慎重地处理信任和公正问题,以确保对气候挑战做出公平和包容的反应。
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