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      高風速復合式電收塵器的試驗研究

      2013-11-04 中國環保技術網 我要評論(0) 字號:T | T
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      煙塵、粉塵排放量近幾年來有所波動,但都是觸目驚心的超大排放量 j。隨著環保要求的不斷提高,電收塵器以其效率優勢,從眾多收塵

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      煙塵、粉塵排放量近幾年來有所波動,但都是觸目驚心的超大排放量 j。隨著環保要求的不斷提高,電收塵器以其效率優勢,從眾多收塵設備中脫穎而出。然而,傳統的電收塵器為了獲得較大的收塵效率,必須把收塵器內的風速降到0.6~1.2 m/s,通常粉塵在收塵器內停留的時間要高達4—5 S 。這樣,就會造成傳統電收塵器體積巨大,鋼材浪費嚴重,一次性投資大的問題。為此,我們進行了高風速復合式電收塵器(HWSCESP)的試驗研究,取有效驅進速度60=0.90 m/s,遠高于傳統電收塵器的60=0.03~0.18 m/s。HWSCESP系統在理論上是流體力學、電動力學、靜電學有機結合,應用到電收塵器當中,是對現有電收塵器的一次變革;實踐當中,它將成為發展中國家企業所能承擔的高效率、低成本的新型電收塵器。試驗以收塵效率作為收塵指標,以粉塵初始濃度和工作電壓作為影響因素進行單因素分析,分別考察各因素對收塵效率的影響規律。
      1 試驗方法
      1.1 試驗流程
      HWSCESP試驗流程如圖1所示。

      試驗以電收塵器主體,包括電源、風機及粉塵供料裝置(空壓機及供料器),各部分由管路相連;P1、P2為氣流參數采樣點,P3為電參數檢測與控制點。
      1.2 試驗設備及材料
      (1)HWSCESP系統:自行設計并委托鎮江市遠東環保機械設備廠加工的HWSCESP實驗系統。
      (2)鍋爐飛灰:鎮江水泥廠供熱鍋爐處取的鍋爐飛灰。這種飛灰是適用于電收塵器除去的多種粉塵之一。
      (3)無膠濾筒:山東省武城消聲器材廠生產。
      (4)無油空氣壓縮機一鞍山無油空壓機廠生產。
      1.3 設計參數
      (1)進口壓力:P.: 一1470 Pa;
      (2)出口壓力:P =一3093 Pa;
      (3)漏氣率:C。=5% ;
      (4)停留時間:0.5~1 s;
      (5)當地大氣壓:P =101.3 kPa;
      (6)氣體溫度:t=20~C;
      (7)粉塵微粒直徑:40/xm;
      (8)電暈電極:選用星形電暈電極(放電效果僅次于芒刺狀電暈極線 。而實驗需要經常拆裝,后者很容易在操作中受到破壞掉刺),放電點的曲率半徑為r =0.05 cm,作計算電暈極線半徑;
      (9)收塵極板:根據上述“高風速”理論,參照前人的研究成果,確定選用自行設計的∞一2C型收塵極板,及輔助的c型極板;前者寬200 mm,高35 mm,卷出邊半徑20 mm,卷入邊半徑15 mm,后者寬100 mm,高35 mn'l,卷邊半徑35 mm;
      (10)電極配置:主收塵極板配2根星型電暈線,輔助極板配一根。由于該裝備為實驗裝備,參數可調,且采用大極距技術,故電收塵器同極距?。築=380~500 mm;異極距:b。=190~250 mm;放電點與極板間距b=190~250 mm;放電點間距2C=100mm,230 mm,245 mm間隔。配置如圖2所示。

      數個∞.2C型收塵極板,垂直于含塵氣流方向,呈魚鱗狀擺放于電收塵器本體內,如圖2所示。含塵氣流高速向∞一2C型收塵極板運動,被極板由中間引流至兩側c型槽,再導向至收塵極板表面,由電場作用加以捕集。由圖2可見,氣流沿收塵極板表面繞行,大大延長塵粒運動軌跡,由于摩擦作用,在邊界層內風速會迅速降低,使得電場力輕松對粉塵加以捕集。這樣既保證了平均風速大大提高,又解決了由于高速粉塵不易捕集的難題。理論和實驗表明,ESP電場氣流速度在保證收塵效率不降低條件下,可以提高到4 m/s,是現在ESP的約4倍,在處理風量相同、收塵效率相同的情況下,能把常規電收塵器截面積成數倍減少。由于大幅度提高風速,以極短時間把煙塵驅趕到收塵極上加以捕集,從而大大減小電場長度。體積較現在常規ESP大幅減少,實現了ESP小型化。
      1.4 實驗方法
      調節風機于適當的風量、供料器灰斗于適當粉塵量、適當的收塵面積以及工作電壓。將圓管斷面分成若干個等面積圓環,然后將斷面兩垂直直徑上各圓環的中點作為測點進行采樣。采樣完畢,在采樣儀器中讀出平均風量、平均風速、平均電壓和采樣體積等數據,取出采樣槍中的濾筒,再次于烘干箱中105oC烘干2 h。取出置于干燥皿中干燥冷卻。之后再次用電子天平稱重以計算出總收塵效率 ,將進口增重輸入采樣儀中,得到進出口粉塵濃度。
      2 試驗結果與分析
      2.1 粉塵初始濃度對收塵指標的影響將粉塵初始濃度作為變量,考察其對于收塵效率的作用規律 (圖3)。

      其他參數情況為:工作電壓47 kV,有效收塵面積14.5 m^2 ,系統風速穩定在1.75 m/s左右,大氣壓
      力101.3 kPa,平均煙溫9℃ 。
      圖3反映了收塵效率隨粉塵濃度變化的規律:
      (1)粉塵初始濃度<5 g/m 時,收塵效率相對較低;
      (2)從5 g/m 到45 g/m 時,收塵效率呈相對穩定且逐步上升之勢;(3)>45 g/m 時收塵效率有所下降。
      上述現象,作者認為原因為:(1)粉塵初始濃度<5 g/m 時,系統內粉塵較少,減少了粉塵微粒與
      電離的氣體相結合的機會,收塵效率較低;(2)當粉塵初始濃度由5 g/m 增加到45 g/m 時,情況穩
      定,塵粒移動速度與離子移動速度相當,電荷活動大大升高,電流升高導致收塵效率提高;(3)粉塵初始
      濃度>45 g/m 時,系統內粉塵量太大,大部分空間離子電荷給了塵粒,而塵粒移動速度遠低于離子移
      動速度,電荷活動大大降低,使收塵器形成所謂電暈封閉現象,電流下降,因而收塵效率有所下降。
      2.2 工作電壓對收塵指標的影響
      在一定范圍內,工作電壓越高,收塵效果越好,收塵效率越高。
      將工作電壓作為變量,考察其對于收塵效率的作用規律(圖4)。

      其他參數情況為:粉塵初始濃度約5 g/m ,有效收塵面積14.5 171 ,系統風速穩定在1.75 m/s左
      右,大氣壓力1O1.1 kPa,平均煙溫9℃ 。
      圖4反映了收塵效率隨工作電壓變化的規律:
      工作電壓對收塵效率的作用顯著,在其他條件穩定的情況下,收塵效率隨著工作電壓的提高而提高。當工作電壓由20 kV上升至40 kV時,收塵效率上升趨勢顯著;當工作電壓由40 kV上升至47 kV時,收塵效率上升趨勢緩和。
      2.3 有效收塵面積對收塵指標的影響
      將有效收塵面積作為變量,考察其對于收塵效率的作用規律(圖5)。

      其他參數情況為:粉塵初始濃度約5 g/m ,工作電壓47 kV,系統風速穩定在1.75 m/s左右,大氣壓力101.5 kPa,平均煙溫10℃ 。
      圖5直觀地反映了收塵效率隨有效收塵面積變化的規律:在其他條件穩定的情況下,收塵效率隨著有效收塵面積的提高而提高。
      2.4 系統風速對收塵指標的影響
      對于一定型號規格的電收塵器,其收塵效率是指處理風量在一定范圍內而言 。傳統除塵器認為,氣體流速取0.6~1.3 m/s,為宜,但我們采用了數個(|)一2C型收塵極板以及大極距技術,可將平均風速提高到4 m/s。
      將系統風速作為變量,考察其對于收塵效率的作用規律(圖6)。
      其他參數情況為:粉塵初始濃度約5 g/m ,工作電壓47 kV,有效收塵面積為14.5 m ,大氣壓力101.6 kPa,平均煙溫10oC。

      圖6反映了收塵效率隨系統風速變化的規律:
      在其他條件穩定的情況下,收塵效率隨著系統風速的提高而提高,在風速提高到4 m/s時收塵效率最大。當系統風速高于4 m/s時,收塵效率開始降低,這是因為由于氣流流速增大,減少了粉塵微粒與電離的氣體相結合的機會,加大了粉塵微粒被高速氣流帶走的數量,也加大了二次揚塵,故收塵效率降低。
      3 結 論
      結合以上數據,再將各參數調整到最佳數據,結果表明:當粉塵初始濃度在45 g/m ,工作電壓在
      47 kV,有效收塵面積為14.5 m ,系統風速為3.8 m/s時,收塵效率可達99.92% 。由此可見,HWSCESP是高效率、低成本的新型電收塵器。
      參考文獻
      [1]http://www.gov.cn/test/2005—07/28/content一17761.htm
      [2]http://www.chinawater.ne~news/30549.html
      [3]白希堯,滿書玲.大風速電收塵器的實驗研究.工業安全與防護,1995,(2):1~5
      [4]黃莉群,滿書玲.高風速電收塵器的實驗研究.遼寧城鄉環境科技,1999,19(2):19~22
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      [6]蔣冬青.提高電收塵器效率的措施. 中國水泥,2002(12):20—21
      [7]安維默.用Excel管理和分析數據.北京:人民郵電出版社,2003
      作者簡介:李偉(1980一),男,助教,主要從事大氣、電器機械設備開
      發研究工作。

      【責任編輯:管理員 TEL:400-666-4470】

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