燃煤鍋爐微細顆粒電除塵特性及電場逃逸機理的研究.pdf

1、隨著火電廠粉塵排放標準日益嚴格，現有電除塵器的運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尤其是微細顆粒的電除塵特性及逃逸機理進行深入的試驗與理論研究分析可以為提高電除塵器運行效率提供可靠依據。本文通過對燃煤飛灰的形成機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行了研究，合理的揭示了電除塵器微細顆粒的逃逸機理，并對高鋁煤灰及電除塵器逃逸飛灰的有效捕集方法進行了探討。 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—凝結模型，并選擇采集了國內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。模型計算結果與實測數據均顯示，燃煤飛灰粒徑分布為雙峰分布，兩峰值點分別出現在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的概念。模型計算表明，在0～10μm的粒徑范圍內

3、，離子擴散對荷電衰減系數的影響顯著，隨著粒子變細，離子擴散引起的荷電衰減逐漸增大。 3.發(fā)現了燃煤鍋爐飛灰的化學成分隨粒徑分布的規(guī)律及機理。實驗表明，SiO2、TFeO含量隨飛灰粒度變細逐漸降低，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，可形成越細的顆粒。從而造成飛灰中不同化學成分隨粒徑分布的差異。 4.飛灰的介電性質是影響電收塵

4、效率的重要因素。利用自主研發(fā)的高壓直流粉塵試驗系統(tǒng)對燃煤飛灰的漏泄電流和比電阻進行了實測分析。實驗結果表明：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系不總是遵循經典的歐姆定律；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個數量級(101Ω·cm)以內。導致這一現象發(fā)生的原因是飛灰具有高電阻屬性和非密質屬性。 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都是以極微細的非結晶體存于灰中。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，易產生二次揚塵，使電除塵器效率降低。而二次揚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電荷的大量復合，造成電暈電流的急劇增加。所以，表現在伏—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，當達到一定電

6、壓后電流上升迅速加快，曲線斜率改變的幅度較大，但是并不出現反電暈拐點。 6.細灰中高阻成分(如Al2O3、CaO和MgO等)含量較高，而有助于電荷傳導的碳及TFeO含量較低，使得電除塵器出口飛灰的比電阻升高。并且飛灰微細顆粒的孔隙率較大，使其導電性能減弱，也使飛灰比電阻提高。而飛灰比電阻較高時，易造成振打二次揚塵及反電暈二次揚塵，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，微細顆粒荷電量

7、較低。且隨著粒徑減小(阻力降低)顆粒運動增加進而導致微細顆粒荷電不均，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，使微細顆粒在壓差力的作用下向陰極線運動，不易被極板捕集，而逃逸出電除塵器。 試驗過程中，自行設計了無動力采樣器，可直接安裝在靜電除塵器出口煙氣管道上，實現無人職守采集灰樣。采用垂直拉斷法，針對電