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高风速复合式电收尘器的试验研究

2013-11-04 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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烟尘、粉尘排放量近几年来有所波动,但都是触目惊心的超大排放量 j。随着环保要求的不断提高,电收尘器以其效率优势,从众多收尘

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烟尘、粉尘排放量近几年来有所波动,但都是触目惊心的超大排放量 j。随着环保要求的不断提高,电收尘器以其效率优势,从众多收尘设备中脱颖而出。然而,传统的电收尘器为了获得较大的收尘效率,必须把收尘器内的风速降到0.6~1.2 m/s,通常粉尘在收尘器内停留的时间要高达4—5 S 。这样,就会造成传统电收尘器体积巨大,钢材浪费严重,一次性投资大的问题。为此,我们进行了高风速复合式电收尘器(HWSCESP)的试验研究,取有效驱进速度60=0.90 m/s,远高于传统电收尘器的60=0.03~0.18 m/s。HWSCESP系统在理论上是流体力学、电动力学、静电学有机结合,应用到电收尘器当中,是对现有电收尘器的一次变革;实践当中,它将成为发展中国家企业所能承担的高效率、低成本的新型电收尘器。试验以收尘效率作为收尘指标,以粉尘初始浓度和工作电压作为影响因素进行单因素分析,分别考察各因素对收尘效率的影响规律。
1 试验方法
1.1 试验流程
HWSCESP试验流程如图1所示。

试验以电收尘器主体,包括电源、风机及粉尘供料装置(空压机及供料器),各部分由管路相连;P1、P2为气流参数采样点,P3为电参数检测与控制点。
1.2 试验设备及材料
(1)HWSCESP系统:自行设计并委托镇江市远东环保机械设备厂加工的HWSCESP实验系统。
(2)锅炉飞灰:镇江水泥厂供热锅炉处取的锅炉飞灰。这种飞灰是适用于电收尘器除去的多种粉尘之一。
(3)无胶滤筒:山东省武城消声器材厂生产。
(4)无油空气压缩机一鞍山无油空压机厂生产。
1.3 设计参数
(1)进口压力:P.: 一1470 Pa;
(2)出口压力:P =一3093 Pa;
(3)漏气率:C。=5% ;
(4)停留时间:0.5~1 s;
(5)当地大气压:P =101.3 kPa;
(6)气体温度:t=20~C;
(7)粉尘微粒直径:40/xm;
(8)电晕电极:选用星形电晕电极(放电效果仅次于芒刺状电晕极线 。而实验需要经常拆装,后者很容易在操作中受到破坏掉刺),放电点的曲率半径为r =0.05 cm,作计算电晕极线半径;
(9)收尘极板:根据上述“高风速”理论,参照前人的研究成果,确定选用自行设计的∞一2C型收尘极板,及辅助的c型极板;前者宽200 mm,高35 mm,卷出边半径20 mm,卷入边半径15 mm,后者宽100 mm,高35 mn'l,卷边半径35 mm;
(10)电极配置:主收尘极板配2根星型电晕线,辅助极板配一根。由于该装备为实验装备,参数可调,且采用大极距技术,故电收尘器同极距取:B=380~500 mm;异极距:b。=190~250 mm;放电点与极板间距b=190~250 mm;放电点间距2C=100mm,230 mm,245 mm间隔。配置如图2所示。

数个∞.2C型收尘极板,垂直于含尘气流方向,呈鱼鳞状摆放于电收尘器本体内,如图2所示。含尘气流高速向∞一2C型收尘极板运动,被极板由中间引流至两侧c型槽,再导向至收尘极板表面,由电场作用加以捕集。由图2可见,气流沿收尘极板表面绕行,大大延长尘粒运动轨迹,由于摩擦作用,在边界层内风速会迅速降低,使得电场力轻松对粉尘加以捕集。这样既保证了平均风速大大提高,又解决了由于高速粉尘不易捕集的难题。理论和实验表明,ESP电场气流速度在保证收尘效率不降低条件下,可以提高到4 m/s,是现在ESP的约4倍,在处理风量相同、收尘效率相同的情况下,能把常规电收尘器截面积成数倍减少。由于大幅度提高风速,以极短时间把烟尘驱赶到收尘极上加以捕集,从而大大减小电场长度。体积较现在常规ESP大幅减少,实现了ESP小型化。
1.4 实验方法
调节风机于适当的风量、供料器灰斗于适当粉尘量、适当的收尘面积以及工作电压。将圆管断面分成若干个等面积圆环,然后将断面两垂直直径上各圆环的中点作为测点进行采样。采样完毕,在采样仪器中读出平均风量、平均风速、平均电压和采样体积等数据,取出采样枪中的滤筒,再次于烘干箱中105oC烘干2 h。取出置于干燥皿中干燥冷却。之后再次用电子天平称重以计算出总收尘效率 ,将进口增重输入采样仪中,得到进出口粉尘浓度。
2 试验结果与分析
2.1 粉尘初始浓度对收尘指标的影响将粉尘初始浓度作为变量,考察其对于收尘效率的作用规律 (图3)。

其他参数情况为:工作电压47 kV,有效收尘面积14.5 m^2 ,系统风速稳定在1.75 m/s左右,大气压
力101.3 kPa,平均烟温9℃ 。
图3反映了收尘效率随粉尘浓度变化的规律:
(1)粉尘初始浓度<5 g/m 时,收尘效率相对较低;
(2)从5 g/m 到45 g/m 时,收尘效率呈相对稳定且逐步上升之势;(3)>45 g/m 时收尘效率有所下降。
上述现象,作者认为原因为:(1)粉尘初始浓度<5 g/m 时,系统内粉尘较少,减少了粉尘微粒与
电离的气体相结合的机会,收尘效率较低;(2)当粉尘初始浓度由5 g/m 增加到45 g/m 时,情况稳
定,尘粒移动速度与离子移动速度相当,电荷活动大大升高,电流升高导致收尘效率提高;(3)粉尘初始
浓度>45 g/m 时,系统内粉尘量太大,大部分空间离子电荷给了尘粒,而尘粒移动速度远低于离子移
动速度,电荷活动大大降低,使收尘器形成所谓电晕封闭现象,电流下降,因而收尘效率有所下降。
2.2 工作电压对收尘指标的影响
在一定范围内,工作电压越高,收尘效果越好,收尘效率越高。
将工作电压作为变量,考察其对于收尘效率的作用规律(图4)。

其他参数情况为:粉尘初始浓度约5 g/m ,有效收尘面积14.5 171 ,系统风速稳定在1.75 m/s左
右,大气压力1O1.1 kPa,平均烟温9℃ 。
图4反映了收尘效率随工作电压变化的规律:
工作电压对收尘效率的作用显着,在其他条件稳定的情况下,收尘效率随着工作电压的提高而提高。当工作电压由20 kV上升至40 kV时,收尘效率上升趋势显着;当工作电压由40 kV上升至47 kV时,收尘效率上升趋势缓和。
2.3 有效收尘面积对收尘指标的影响
将有效收尘面积作为变量,考察其对于收尘效率的作用规律(图5)。

其他参数情况为:粉尘初始浓度约5 g/m ,工作电压47 kV,系统风速稳定在1.75 m/s左右,大气压力101.5 kPa,平均烟温10℃ 。
图5直观地反映了收尘效率随有效收尘面积变化的规律:在其他条件稳定的情况下,收尘效率随着有效收尘面积的提高而提高。
2.4 系统风速对收尘指标的影响
对于一定型号规格的电收尘器,其收尘效率是指处理风量在一定范围内而言 。传统除尘器认为,气体流速取0.6~1.3 m/s,为宜,但我们采用了数个(|)一2C型收尘极板以及大极距技术,可将平均风速提高到4 m/s。
将系统风速作为变量,考察其对于收尘效率的作用规律(图6)。
其他参数情况为:粉尘初始浓度约5 g/m ,工作电压47 kV,有效收尘面积为14.5 m ,大气压力101.6 kPa,平均烟温10oC。

图6反映了收尘效率随系统风速变化的规律:
在其他条件稳定的情况下,收尘效率随着系统风速的提高而提高,在风速提高到4 m/s时收尘效率最大。当系统风速高于4 m/s时,收尘效率开始降低,这是因为由于气流流速增大,减少了粉尘微粒与电离的气体相结合的机会,加大了粉尘微粒被高速气流带走的数量,也加大了二次扬尘,故收尘效率降低。
3 结 论
结合以上数据,再将各参数调整到最佳数据,结果表明:当粉尘初始浓度在45 g/m ,工作电压在
47 kV,有效收尘面积为14.5 m ,系统风速为3.8 m/s时,收尘效率可达99.92% 。由此可见,HWSCESP是高效率、低成本的新型电收尘器。
参考文献
[1]http://www.gov.cn/test/2005—07/28/content一17761.htm
[2]http://www.chinawater.ne~news/30549.html
[3]白希尧,满书玲.大风速电收尘器的实验研究.工业安全与防护,1995,(2):1~5
[4]黄莉群,满书玲.高风速电收尘器的实验研究.辽宁城乡环境科技,1999,19(2):19~22
[5]Novikov V.E.,Puzanov A.0.,Sinkov V.V.,et a1.Plas—ma antenna for magneto cumulative generator.InternationalConference on Antenna Theory and Techniques,Sevasto—pol,Ukraine,2003
[6]蒋冬青.提高电收尘器效率的措施. 中国水泥,2002(12):20—21
[7]安维默.用Excel管理和分析数据.北京:人民邮电出版社,2003
作者简介:李伟(1980一),男,助教,主要从事大气、电器机械设备开
发研究工作。

【责任编辑:管理员 TEL:400-666-4470】

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