高风速复合式电收尘器模拟烟气净化实验研究

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1、高风速复合式电收尘器模拟烟气净化实验研究王稳（健雄职业技术学院，江苏太仓215400；）摘要：本文采用自制高风速复合式电收尘器（HWSCESP）进行了模拟烟气粉尘净化实验研究，并探讨了其收尘机理。以收尘效率作为收尘指标，以粉尘初始浓度、工作电压、有效收尘面积及系统风速作为影响因素进行单因素分析，分别考查各因素对收尘效率的影响规律。实验结果表明，当烟气处理量为3780m3/h，烟气风速为1.75m/s，粉尘初始浓度为5g/m3，工作电压为47kV，有效收尘面积为14.5m2时，电收尘器收尘效率可达95%以上。HWSCESP除尘系统比传统电收尘器（ESP）体积缩小1.33~8

2、倍，实现了除尘设备小型化，降低了其一次性投资。关键词：高风速，电收尘器，趋进速度，粉尘41引言中国是以煤炭为主的能源生产、消费大国。随着我国经济的高速发展将消费更多的能源，烟尘污染物将会大幅度地增加。超标排放的粉尘严重损坏了人们的身体健康，破坏了人类的生存环境，影响了经济的可持续发展。因此任何一个现代化的工业窑炉、锅炉都要采用高效的收尘装置以净化烟尘。由于电除尘器（ESP）具有能处理高温（350℃）高湿[40％（v/v）]大烟气量；压力损失低（100Pa～300Pa）；可扑集微小粉尘；运行费用低等。因此，被世界公认为高效除尘设备。目前电除尘器的数量占国内市场总量的75%，

3、中国已成为世界上电除尘器生产、应用大国[1]。然而，传统的电收尘器也有着自身的缺点。传统电收尘器，含尘气流方向与收尘极板相平行，单纯依靠静电的作用将荷电粉尘收集到收尘极板上，风速对于粉尘的收集起到的是负面作用（管式电收尘器道理相同）。为了获得较大的收尘效率，必须把收尘器内的风速降到0.6～1.2m/s，通常粉尘在收尘器内停留的时间要高达4～5s。这样，传统电收尘器往往体积巨大，钢材浪费严重，一次性投资大。世界各国研究人员从未放弃过对于传统电收尘器的改良和改造。其中，研究收尘极板垂直于含气流方向的收尘器为一大方向。原西德和苏联学者在1963年和1971年就开始研究与气流方向

4、垂直布置的收尘极板，虽然收尘效率稍有提高，但烟气风速还是保持在0.8～1.2m/s，烟尘在电场中停留时间还长达3.5～4.0s，EP有效截面积和电场长度均没有明显减少。上世纪90年代，白希尧等人对收尘极板垂直于气流方向的电收尘器作了可行性研究[2-4]。2实验原理传统的板式电收尘器均采用收尘极板与风向平行摆放的结构形式，如图1所示。由图可见，尘粒的合速度μp是气流速度μ与驱进速度ω的向量和。若在时间增量tp内，则有，在边界层δ内所有尘粒都被收集到集尘极上，但是超过这个时间增量，尘粒就极有可能不被收尘极板所收集。要提高收尘效率，只能采取：①降低速度；②加大收尘极板长度；③提

5、高驱进速度ω等手段。从经济角度来看，提高驱进速度ω是最好的选择。但是由于受电场的击穿强度限制，电场中的库仑力几乎处于临界值，尘粒驱进速度只能在很小范围内得以改善。图1传统的板式电收尘器收尘极板与风向平行图2新式收尘器收尘极板为迎气流方向把收尘极板从顺气流方向排列改成迎气流方向，如图2所示。此时在边界层内尘粒向集尘极板上运动速度μn是风速μ与驱进速度4的代数和，因而大大提高了尘粒向集尘极运动的速度。边界层增厚，尘粒被集尘极板捕捉所需的时间大大减少，将风速这一不利于捕捉尘粒的条件转变成有利的条件，从而会大大提高收尘的效果[2]。自制的新型除尘器，从流体力学角度，采用的是双C型

6、集尘极板，外形结构表面只相当于旋风除尘器的一半。集尘极板C形角能把沿着集尘极板表面流过的、未被捕集下来的尘粒，再按气流方向导入集尘板表面加以捕集。极板间开口率为30%～50%。均速板把风道出口气流进行均速，均速板后面的集尘极也起着均速作用，因而对均速板要求相对降低。双C型集尘极板能把振打时掉下来的粉尘层控制在双C槽内，再加上电场的抑制作用，粉尘不易产生二次扬尘。由于气流是沿着集尘极表面绕行，大大延长了尘粒运动轨迹，再加上收尘器内气流速度对尘粒的推进作用，能在短时间内以较大的气流速度把尘粒驱赶到集尘极表面加以捕集。因而，成倍减少了EP截面积和长度，体积较常规EP成倍减少，实

7、现了EP小型化。3实验流程和装置高风速复合式电收尘系统实验工艺流程如图3所示。由引风机产生一定流量的气体，可通过转动风机风门调节风量大小，风量调整范围为：2670~6870m3/h；由空压机和供料器产生一定量的粉尘，与引风机产生的空气配制成一定量的模拟烟气。烟气经过HWSCESP除尘器后粉尘颗粒被收集下来，由清灰系统运出，净化后烟气排到空气中。实验采用两台TH-880Ⅳ型微电脑烟尘平行采样仪同时分别检测除尘系统的入口和出口粉尘浓度及有关参数。供电电源采用GGA102-12型高压静电电源，最大输出电压、电流为72kV/50mA。