低低温电除尘器对除尘效率影响的试验研究

黄金菊 陆春媚 陈 勇 杨 丁 刘锡尧*

(1.龙岩市产品质量检验所/国家空气污染治理设备产品质量监督检验中心(福建)， 福建 龙岩 364000；2.福建龙净环保股份有限公司， 福建 龙岩 364000)

低低温电除尘器对除尘效率影响的试验研究

黄金菊1陆春媚1陈 勇2杨 丁2刘锡尧1*

(1.龙岩市产品质量检验所/国家空气污染治理设备产品质量监督检验中心(福建)， 福建 龙岩 364000；2.福建龙净环保股份有限公司， 福建 龙岩 364000)

采用新型多功能试验除尘器，模拟工况条件下，开展低低温电除尘器对除尘效率影响的量化试验研究。结果证实，在低入口烟气温度下(67℃～68℃)，除尘效率显著高于高入口烟气温度(86℃～90℃)，除尘器出口粉尘浓度显著降低。试验结果显示，随着入口风量增加，低低温电除尘器提高除尘效率的程度更为显著，表明入口烟气温度降低后，因粉尘在电场的停留时间延长而提高除尘效率的效应更为显著，此可能为低低温电除尘提效的主要机理，需进一步研究证实。

低低温；电除尘；除尘效率

当前，随着工业化、城镇化深入推进，我国大气污染形势严峻。为切实改善空气质量，国务院相继出台了“大气污染防治十条措施”和《大气污染防治行动计划》。在此形势下，我国各工业大气污染物的排放标准也越来越严格，例如，火电厂烟尘排放的限值越来越低，如表1。

在此情况下，必然要求除尘器的除尘效率越来越高，这给电除尘技术带来了挑战(大部分火电厂采用电除尘)。为满足新标准，国内大部分现役电除尘器均须提效改造，目前可采用的提效改造技术有：电除尘器扩容、低低温电除尘、湿式电除尘、旋转电极式电除尘、高频高压电源、电袋复合除尘等。其中，低低温电除尘是在电除尘器上游设置热回收装置，降低入口烟气温度，从而降低粉尘比电阻，减少烟气量，降低烟气流速，增加粉尘在电场的停留时间，提高比集尘面积，除尘效率得到提高[4]。

表1 火电厂大气污染物排放标准对比(烟尘最高允许排放浓度mg/m3)

然而，目前对于低低温电除尘器提高除尘效率的量化试验研究较少(不同烟气温度下)，本文基于福建龙净环保股份有限公司的新型多功能除尘试验台，通过研究除尘器入口烟气温度变化对除尘效率的影响，为低低温电除尘器提高除尘效率的研究和应用提供基础数据支持，并初步探讨提效机理，为低低温电除尘的选型、应用条件优化及开展深化研究奠定基础。

1 试验部分

1.1 试验装置、仪器

(1)新型多功能试验除尘器：为福建龙净环保股份有限公司自行设计、制造、安装的多功能除尘试验设备，主要包括：电除尘器、布袋除尘器、高低压控制柜、硅整流变压器、空气压缩机、加热装置、给料装置、加湿器、浊度仪、风机、视频监控，以及流量、压力、温度、湿度测试等，见图1和图2。整个系统可以分为：给粉系统、电加热系统、湿度控制系统、风机系统、电除尘系统及控制系统。该装置在系统集成、发尘定量、湿度控制、尘量计重和视频摄像等方面具有独创性。

图1 新型多功能试验除尘器结构简图

图2 新型多功能试验除尘器结构实物图

(2)烟尘采样仪：采用TH-880F型微电脑烟尘平行采样仪(武汉市天虹仪表有限责任公司)，利用皮托管平行自动跟踪原理等速采样粉尘样品，同步采集试验除尘器入、出口粉尘，并在105℃下烘干(2h)，后放入干燥器冷却至室温，用万分之一天平称重、恒重。根据入、出口烟道的烟气静压、动压、全压、烟温及采样体积，计算烟气流量、粉尘浓度、本体漏风率及除尘效率等[5]。

1.2 试验方法

本试验在保持其他试验条件相对恒定的条件下，如试验除尘器入口粉尘浓度、烟气含湿量等，通过设置不同的入口烟气温度(分别为约90℃和约70℃)，并设置不同的烟气流量(分别为约3500 m3/h、4500 m3/h和5500 m3/h)，测定试验除尘器的除尘效率，对比分析，研究入口烟气温度变化对除尘效率的影响规律及影响因素。

入、出口烟气温度由安装于入、出口烟道上的热电偶测得；烟气湿度直接由安装于试验除尘器的湿度传感仪测得，实验过程中可实时记录烟气湿度，并根据测量数据实时反馈调整，以维持稳定状态；烟气流量根据除尘器的尺寸、断面风速测得。

1.3 结果表示、计算

粉尘浓度：

(1)

式中：C—实测粉尘浓度，g/m3或mg/m3；m—所采集的粉尘质量，mg；Vsnd—烟气标干采样体积，DNL。

除尘效率：

(2)

式中：η—除尘效率，%；Ci、Co—入、出口粉尘浓度，mg/DNm3； ⊿α—本体漏风率，%。

其中，本体漏风率：

(3)

式中：⊿α—本体漏风率，%； Qsnd.o—出口标干烟气流量，DNm3/h； Qsnd.i—入口标干烟气流量，DNm3/h。

除尘器出口粉尘浓度、除尘效率随入口烟气流量(风量)变化的趋势判断，采用秩相关分析(Spearman correlation analysis)的方法，此统计分析在SPSS 10.0软件上进行。

2 结果与讨论

2.1 高入口烟气温度下试验结果

如表2，当控制试验除尘器入口烟气温度在86℃～90℃、烟气含湿量为1.44%～1.52%、入口粉尘浓度为1.635 g/m3～2.158 g/m3，入口风量分别为3400、4419、5490 DNm3/h时，除尘器出口粉尘浓度随入口风量增加而增加(秩相关分析：相关系数r=0.999,p=0.03)，除尘效率随之降低(秩相关分析：相关系数r=0.985,p=0.05)。

表2 高入口烟气温度下试验结果*

*试验结果均为重复测量平均值(n≥3)

2.2 低入口烟气温度下试验结果

如表3，当控制试验除尘器入口烟气温度在67℃～68℃、烟气含湿量为1.46%～1.65%、入口粉尘浓度为1.705 g/m3～1.757 g/m3，入口风量分别为3522、4527、6009 DNm3/h时，如同高入口烟气温度下试验结果，除尘器出口粉尘浓度也随入口风量增加而增加(秩相关分析：相关系数r=0.992，p=0.04)，除尘效率也随之降低(秩相关分析：相关系数r=0.986，p=0.005)。

表3 低入口烟气温度下试验结果*

*试验结果均为重复测量平均值(n≥3)

2.3 对比分析

高、低入口烟气温度下试验除尘器的除尘效率对比如图3，可知：(1)在烟气含湿量、入口粉尘浓度均相对恒定的情况下，除尘效率均随入口风量增加而降低。(2)在相同入口风量下，低入口烟气温度下除尘效率均显著高于高入口烟气温度，充分证实了低低温电除尘器可提高除尘效率。(3)随着入口风量增加，低入口烟气温度相比于高入口烟气温度下，除尘效率提高的程度更为显著。入口风量3500 m3/h时，低入口烟气温度下除尘效率约提高1.25%；4500 m3/h时，除尘效率约提高6.54%；5500 m3/h时，约提高8.98%。

图3 高、低入口烟气温度下除尘效率对比

据文献[6]、[7]，当烟气温度从86℃～90℃降至67℃～68℃时，粉尘比电阻从1012～1013Ω·cm降至1010～1011Ω·cm，粉尘比电阻正好在反电晕临界值以内，产生反电晕的概率降低，粉尘荷电性能提高，从而有利于提高电除尘效率。

当烟气温度从86℃～90℃降至67℃～68℃时，烟气体积流量可减少约10%，电场风速降低，粉尘在电场的停留时间延长，除尘效率将得到提高[8]。烟气温度降低后，烟气中粉尘颗粒及气体分子热运动能力减弱，气体的黏滞性减小，从而导致粉尘的电迁移速度增大，即荷电粉尘驱进速度变快，有利于提高粉尘的捕集效率[9-10]。

结合本试验，随着入口风量增加，低入口烟气温度下，除尘效率提高的程度更为显著。可见，烟气温度降低后，电场风速降低，粉尘在电场的停留时间延长，除尘效率得到提高的效应更为显著，此可能为低低温电除尘提效的主要机理。

3 结论

(1)通过量化试验研究，证实在低入口烟气温度下(67℃～68℃)，除尘器的除尘效率显著高于高入口烟气温度(86℃～90℃)，除尘器出口粉尘浓度显著降低，为低低温电除尘器提高除尘效率的研究和应用提供了基础数据支持。

(2)随着入口风量增加，低低温电除尘器提高除尘效率的程度更为显著，表明烟气温度降低后，因粉尘在电场的停留时间延长而提高除尘效率的效应更为显著，此可能为低低温电除尘提效的主要机理，尚需进一步研究证实。

[1] 国家环境保护总局. GB 13223-1996火电厂大气污染物排放标准[S]. 北京：中国标准出版社.

[2] 国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局. GB 13223-2003火电厂大气污染物排放标准[S]. 北京：中国标准出版社.

[3] 环境保护部，国家质量监督检验检疫总局. GB 13223-2011 火电厂大气污染物排放标准[S]. 北京：中国标准出版社.

[4] 郦建国, 郦祝海, 何毓忠, 等. 低低温电除尘技术的研究及应用[J]. 中国环保产业, 2014(3): 28-34.

[5] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 13931-2002电除尘器性能测试方法[S]. 北京：中国标准出版社.

[6] 尹连庆, 王晶. 粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究[J]. 电力环境保护, 2009, 25(5): 34-37.

[7] 王建峰, 李艳, 张杨, 等. 300 MW燃煤机组低低温除尘与电袋复合除尘技术经济性分析[J]. 中国电力, 2015, 48(8): 17-20.

[8] 熊桂龙, 李水清, 陈晟, 等. 增强PM2.5脱除的新型电除尘技术的发展[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35(9): 2217-2223.

[9] 郭士义, 丁承刚. 低低温电除尘器的应用及前景[J]. 装备机械, 2011(1): 69-73.

[10] 赵海宝, 郦建国, 何毓忠, 等. 低低温电除尘关键技术研究与应用[J]. 中国电力, 2014, 47(10): 117-121.

Experimental study on dust removal efficiency influenced by low-low temperature electrostatic precipitator

Huang Jinju1, Lu Chunmei1, Chen Yong2, Yang Ding2, Liu Xiyao1*

(1.Longyan Institute of Quality Inspection for Products/National Institute of Quality Supervision and Inspection for Air Pollution Control Equipments(Fujian),Longyan 364000; 2. Fujian Longking Co., Ltd.,Longyan 364000, China)

quantitative experiments by a new multi-functional dust remover under simulated operating conditions were conducted to study dust removal efficiency influenced by low-low temperature electrostatic precipitator (ESP). The results confirmed that, dust removal efficiency was significantly higher at low inlet flue gas temperatures (67℃ - 68℃) than that at high inlet flue gas temperatures (86℃ - 90℃). With low temperature and high speed of the inlet flue gas, the dust removal efficiency was improved more significantly. Probably it was because of the prolonged residence time of dust in the electrical field that made more dust be removed when the inlet flue gas was cooler. This might be the main mechanism of low low-temperature ESP for improving dust removal efficiency, which needs to be confirmed by further studies.

low-low temperature; electrostatic precipitation (ESP); dust removal efficiency

福建省质量技术监督局科技项目(FJQI2014014)资助

2016-06-14;2016-12-07修回

黄金菊，女，1986年生，学士，助理工程师，主要从事空气污染治理设备产品质量检验，E-mail:443956637@qq.com

刘锡尧，电话：0597-3292391

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