劉宏麗，黃澤亮，程圣明

(山西大學(xué)動(dòng)力工程系,山西太原 030013)

0 引言

在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的組成中，煤炭占主導(dǎo)地位，并且在可預(yù)見(jiàn)的幾十年內(nèi)，仍然是我國(guó)主要能源來(lái)源之一。為達(dá)到GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定重點(diǎn)地區(qū)煙塵的排放濃度低于20 mg/m3，實(shí)驗(yàn)研究燃煤鍋爐排放煙氣中顆粒物的特性是非常有必要的?，F(xiàn)階段，大部分熱力發(fā)電廠使用電除塵器進(jìn)行煙氣顆粒物的除塵凈化，其中顆粒物的比電阻對(duì)電除塵器的有效運(yùn)行具有顯著影響，比電阻過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低電除塵器的除塵效率，顆粒物比電阻與電除塵器除塵效率的關(guān)系如圖1所示。煙氣中顆粒物的比電阻為104～1 011 Ω·cm時(shí)，顆粒物稱為中比電阻顆粒物，此時(shí)，顆粒物達(dá)到集塵極后，會(huì)以正常的速度放出電荷。對(duì)這類顆粒物，電除塵器一般都能獲得較好的除塵效果[1]，所以有效地控制煙氣中顆粒物的比電阻是提高電除塵器除塵效率的方法之一。

圖1 顆粒物比電阻與除塵效率的關(guān)系

1 顆粒物的比電阻

某一物質(zhì)在某一溫度下的電阻為

式中：Rb——比電阻（或稱為電阻率），Ω·cm；

l——顆粒物的長(zhǎng)度，cm；

A——顆粒物的橫斷面積，cm3。

從式（1）可以看出，顆粒物的比電阻就是長(zhǎng)度和橫斷面積均為1時(shí)的電阻[1]。

2 影響顆粒物比電阻的因素

2.1 煙氣溫度對(duì)比電阻的影響

溫度較低時(shí)，顆粒物的比電阻是隨溫度升高而增加，比電阻達(dá)到某一最大值后，又隨溫度的增加而下降。這是因?yàn)樵诘蜏胤秶鷥?nèi)，顆粒物的導(dǎo)電是在表面進(jìn)行的，電子沿顆粒物表面的吸附層（如水蒸氣或其他吸附層）傳送。溫度低、顆粒物表面吸附的水蒸氣多，因此，表面導(dǎo)電性好、比電阻降低。隨著溫度升高，顆粒物表面吸附的水蒸氣因受熱蒸發(fā)，比電阻逐漸降低。溫度較高時(shí)，顆粒物的導(dǎo)電是在內(nèi)部進(jìn)行的，隨著溫度的升高，顆粒物內(nèi)部會(huì)發(fā)生電子的激發(fā)作用，使比電阻降低[1]。

2.2 煙氣濕度對(duì)比電阻的影響

在低溫范圍內(nèi)，煙氣濕度增大時(shí)，水分粘附在導(dǎo)電性很差的顆粒物上，能降低顆粒物的比電阻，增強(qiáng)其導(dǎo)電性，以防止反電暈的產(chǎn)生，提高靜電除塵器的除塵效率；溫度較高時(shí)，濕度對(duì)顆粒物的比電阻基本沒(méi)有影響[2]。

所以，在低溫范圍內(nèi)，提高顆粒物濕度是降低顆粒物比電阻、提高電除塵效率的有效方法之一。

3 實(shí)驗(yàn)裝置與方法

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

隨著電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管控要求的提高和帶電檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，紫外成像檢測(cè)在電力設(shè)備故障排查和狀態(tài)評(píng)價(jià)中的研究和應(yīng)用都取得了良好的效果。對(duì)于檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的各類問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步深化電力設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管理，將技術(shù)監(jiān)督關(guān)口有效前移，確保其無(wú)故障投運(yùn)。同時(shí)運(yùn)檢部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)案例的技術(shù)分析、經(jīng)驗(yàn)交流和人員培訓(xùn)，并按時(shí)委托有資質(zhì)的單位對(duì)紫外成像儀進(jìn)行校驗(yàn)、比對(duì)和檢定，確保設(shè)備狀態(tài)可控、能控、在控，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)本質(zhì)安全。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由煙氣制備部分、煙氣除塵凈化部分和實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分組成。煙氣制備部分依次由煙氣混合段、生成段、測(cè)試段相連接。煙氣混合段由混氣罐、電加熱棒（控制煙氣溫度為80℃左右）及連接管道與閥門(mén)組成；生成段由濕度調(diào)制器、粉塵濃度調(diào)制器（加灰樣）等組成；電除塵實(shí)驗(yàn)部分主要由煙氣入口段、電除塵器主體、煙氣出口段、引風(fēng)機(jī)、過(guò)濾布袋組成；實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分主要有溫度計(jì)、比電阻測(cè)量?jī)x器、多功能智能數(shù)顯風(fēng)速儀、濃度傳感器等。電除塵器主體入口和出口設(shè)置有氣流分布板，順氣流方向設(shè)有2個(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)下方灰斗出口處有收集粉塵的鎖氣器；煙氣出口段連接收集逃逸粉塵的過(guò)濾裝置。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

a）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)電加熱棒加熱保證煙氣溫度達(dá)80℃；通過(guò)濕度調(diào)節(jié)器改變煙氣中水汽含量，即調(diào)制煙氣的濕度。本實(shí)驗(yàn)調(diào)制濕度值分別為2%、5%、10%、15%和20%。

b）本實(shí)驗(yàn)采集循環(huán)流化床鍋爐燃燒排放顆粒物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察分析顆粒物粒徑分布，比較靜電除塵器入口和出口顆粒物的粒徑分布。

c）煙氣水汽含量表示水蒸氣的體積占濕空氣的比例。本實(shí)驗(yàn)采用溫度計(jì)測(cè)量煙氣溫度，采用濕度計(jì)測(cè)量煙氣的濕度，采用智能風(fēng)速儀測(cè)量煙氣的流量和流速，采用煙氣濃度計(jì)測(cè)量煙氣通過(guò)靜電除塵器入口和出口的顆粒物濃度。根據(jù)公式（2）計(jì)算出溫度一定時(shí)，不同濕度的煙氣通過(guò)靜電除塵器的除塵效率。

式中：η——靜電除塵器的除塵效率；

Qv——靜電除塵器處理的空氣量，m3/s；

y1——靜電除塵器進(jìn)口煙氣含顆粒物的濃度，g/m3；

y2——靜電除塵器出口煙氣含顆粒物的濃度，g/m3。

d）本實(shí)驗(yàn)測(cè)定顆粒物比電阻的實(shí)驗(yàn)儀器是GM-Ⅱ型多功能電阻率自動(dòng)測(cè)定儀，應(yīng)用粉末電阻率測(cè)試方法測(cè)試顆粒物的比電阻。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 顆粒物濕度與比電阻的關(guān)系分析

從圖3中可以看出實(shí)驗(yàn)所用顆粒物的粒徑分布范圍大概在 1.635～200 μm 之間，5～60 μm的粒徑所占比例最大。

圖3 顆粒物粒徑分布

4.2 顆粒物濕度與比電阻的關(guān)系分析

從圖4中可看出，在溫度為80℃左右的工況下，實(shí)驗(yàn)所用顆粒物在不同水汽含量、即不同濕度下的比電阻值的變化規(guī)律。隨著水汽含量的增加，顆粒物比電阻逐漸降低，當(dāng)水汽含量達(dá)到最大值時(shí)，顆粒物的比電阻可降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，對(duì)顆粒物進(jìn)行有效的加濕處理，可以顯著地降低顆粒物的比電阻，以正常穩(wěn)定的速度釋放電荷，高效收集，同時(shí)控制煙氣溫度為低溫范圍，使顆粒物保持為中比電阻的范圍，將能有效提高電除塵器的除塵效率。

圖4 顆粒物比電阻與濕度的關(guān)系曲線（t=80℃）

表1 顆粒物的除塵效率

4.3 顆粒物比電阻與除塵效率的關(guān)系（表1）

從圖5、圖6可以看出，在溫度保持不變的低溫狀態(tài)下，靜電除塵器的除塵效率隨濕度的增大而增大。比電阻在1010數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，靜電除塵器的除塵效率基本保持最大范圍，能夠有效地抑制顆粒物的排放。由此說(shuō)明，對(duì)顆粒物進(jìn)行加濕處理的效果較為明顯地降低了顆粒物的比電阻，從而提高了電除塵器的除塵效率；鍋爐排放的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)有效的節(jié)能處理，降低其溫度，增加其濕度，顆粒物將有效地降低比電阻，通過(guò)電除塵器達(dá)到更高的除塵效率[1－3]。

5 結(jié)論

針對(duì)電除塵器煙氣濕度對(duì)顆粒物收集性能影響的理論與實(shí)驗(yàn)研究得出如下結(jié)論：鍋爐排放高溫?zé)煔獾挠酂峤?jīng)有效利用之后，溫度降低至80℃之左右。通過(guò)提高煙氣的濕度，從而增加顆粒物的水汽含量，可以降低顆粒物的比電阻，有助于提高電除塵器的除塵效率，達(dá)到節(jié)能減排的運(yùn)行效果。

圖5 濕度和除塵效率關(guān)系曲線

圖6 比電阻和除塵效率關(guān)系曲線

參考文獻(xiàn)：

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[3] 羅如生.不同煙溫下低低溫電除塵器粉塵脫除能力的比較分析 [J].龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2016(04)：133-136.