斜气流技术初探

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1、http://www.paper.edu.cn斜气流技术初探于国强，徐国胜，何剑（西安理工大学环境科学研究所西安710048）摘要：针对电除尘器在实际运行过程中出现除尘效率下降的问题，提出斜气流这一新型技术，对该技术进行试验研究和细致探讨，并对该气流分布状态进行可视化研究；为我国电除尘器气流技术的发展提出一定建议。关键词：电除尘器均匀气流斜气流技术可视化电除尘器在工业烟气除尘中占有重要的地位，应用非常广泛。开展电除尘器性能研究对于科研、工程技术开发都具有很大的推动作用。长期以来，根据多依奇公式，简单地认为气流分布均匀是除尘效率的保证。近年来国外部分专家学者

2、对此提出了质疑，认为进气烟箱以上小下大分布，出气烟箱以上大下小分布的这种不均匀气流分布方式比均匀气流更有利于电除尘效率的提高，并把这一技术引入工业应用中，并已取得了显著成果。本文就国内外正逐步发展的斜气流技术进行试验研究并加以细致分析，对提高电除尘器除尘效率具有重要的研究价值和环保意义，也为斜气流技术能够大规模应用于工业生产提供一定的指导意义。1问题的提出众所周知，气流分布是电除尘器收尘效率的一个重要影响因素。传统观点认为，电除尘器内气流分布越均匀越好；并依此在电除尘器技术标准里做出了相应规定。传统电除尘器效率公式——多依奇公式是建立在通道纵向任一断面上粉

3、尘浓度是均匀的、进入电除尘器的粉尘等粒子立即荷电、忽略电风及二次扬尘等这些[1][1]重要假设基础上的，依据此假设粉尘浓度分布如图1所示，而实际情况却不近相同如图2所示。粉尘浓度的均匀分布是以其载体密度均一、温度均匀分布为前提的。实际上进入电除尘器的含尘气体由多种成分组成，其密度不一致，温度分布也不均匀。密度低的热气流逐渐向电场上部流动，密度高的低温气流汇集在电场下部，使粗尘粒容易分布在断面下部；由于存在温度梯度，产生的热斥力推动尘粒从高温侧向低温侧移动，致使电除尘器电场横断面的粉尘浓度呈现上小下大的分布规律。又因为粉尘的驱进速度与粒径大小成正比，通过电场

4、的含尘气体中粒径较大的尘粒荷电量大，驱进速度高，被收尘极先收集。而粒径较小[2]的尘粒，收集所需时间较长。因此，在除尘器电场纵断面的粉尘浓度呈前大后小的分布状况。图1理想状态下均匀气流图2均匀气流状态下粉尘浓度分布规律实际粉尘浓度分布规律-1-http://www.paper.edu.cn由于粉尘分布不均的影响，导致电场空间分布发生变化，使得电场某些空间电荷量增加，自由离子浓度下降，电晕区电场变弱；随着粉尘浓度差距的增大，这种影响愈大；严重情况下，将导致电晕封闭，使得电除尘效率大大下降，最终影响电除尘器的性能和除尘效率。2斜气流技术探讨2.1斜气流技术机理

5、加拿大等国的一些学者以电除尘器空气动力场和粉尘浓度实际分布为切入点，在试验中改变气流分布状况，以进口烟箱上小下大分布，出口烟箱上大下小分布，这样通过有序地使气流分布不均匀化，从而达到粉[3]尘浓度分布的均匀化，此项技术被称为斜气流技术SGFT（SkewGas-FlawTechnology）。图3斜气流分布状态下实际粉尘浓度分布规律从图3可见，整个电场被分为四个区域，即A、B、C、D四个区。“A”为低流速区域，这是因为大多数粉尘在电除尘器进口区域被收集，降低“A”区的流速分布有利于更多的粉尘进入灰斗。在出口气流中的“B”区虽然流速较高，但粉尘浓度很低，不会增

6、加单位时间内粉尘的排放量。“C”区流速大，理论上应当有比“A”区更低的收尘效率，然而由于粉尘距灰斗更近，因此二次飞扬相对减弱，使粉尘浓度分布更加均匀有利于粉尘捕集。“D”区的特征是低气速，具有更高的收尘效率，并且靠近灰斗更有利于粉尘的捕集，减轻了单位时间内的粉尘排放量。因此得出把气流控制在一定的非均匀分布状态比一个断面保持均匀分布更有利于提高电[3]除尘器的收尘效率。SGFT就是通过改善除尘器中的气流分布特性，考虑实际粉尘的负荷，减少二次扬尘，使集尘面积尽可能得到充分利用，从而提高除尘效率。SGFT还能提高电除尘器设备的可靠性，由于SGFT可均衡气流，这样

7、就不需要过度振打电晕线和集尘板，提高了平均无故障时间，从而提高了电除尘器设备运行的可靠性。正确地[4]形成斜气流对电除尘器效率的提高具有重大意义，所以对SGFT的研究在有效提高除尘效率方面是有潜力的。SGFT研究主要集中在国外，研究学者有A.G.Hein、Lind、ChristianAndersson、MarianSarna等人，并有相关工程应用的报道。国内研究成果较少，且主要集中在数值模拟上。2.2斜气流试验系统介绍本试验系统是专为宝钢课题斜气流技术研究子课题研制而成，以宝钢二烧机头电除尘器为原型进行设计，双室三电场结构，考虑经济及准确度，取模型比尺为1

8、:14。在模型内选取4个代表性的测试断面（如图4所示）以把握模型内