基于Chandra A模型的飞灰比电阻特性分析

刘含笑，郦建国，姚宇平，沈志昂，章培南，方小伟，郭滢，杨浩锋

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

基于Chandra A模型的飞灰比电阻特性分析

刘含笑，郦建国，姚宇平，沈志昂，章培南，方小伟，郭滢，杨浩锋

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

阐述了飞灰工况比电阻计算方法，并通过Chandra A模型预测方式，探讨了烟气温度、SO3含量及飞灰成分等对飞灰工况比电阻的影响，旨在为研究飞灰特性与电除尘器性能关系提供借鉴。

燃煤电厂；工况比电阻；电除尘器；测试；计算

前言

飞灰比电阻是影响电除尘性能的重要参数，根据其数值大小，可分为低比电阻粉尘、高比电阻粉尘和中比电阻粉尘[1]，飞灰比电阻小于104Ω·cm的被称为低比电阻粉尘，104～1011Ω·cm的飞灰粉尘被称为中比电阻粉尘，大于1011Ω·cm的飞灰粉尘（有时是1012Ω·cm）被称为高比电阻粉尘[2]。飞灰比电阻过高时，易产生反电晕，飞灰比电阻过低时，易产生二次扬尘，两者均会导致除尘效率下降，而中比电阻粉尘可实现较好的电除尘除尘效果。

国外已有飞灰比电阻的计算公式，准确计算飞灰比电阻值对于预测电除尘性能非常重要。烟气温度、湿度及飞灰成分等对比电阻皆有影响，通常在150℃以内时，烟气温度越高，飞灰的比电阻值就越高；烟气湿度越大，飞灰的比电阻值就越低；飞灰成分对比电阻的影响较为复杂。根据飞灰比电阻的影响因素，其计算模型主要对飞灰主要化学成分、烟气湿度和电场强度等参数进行归一化处理后拟合而成[3～10]。

1 Chandra A飞灰比电阻计算模型

R.E.Bickelhaupt等基于实验室模拟工况条件下测试的多组飞灰比电阻数据，通过统计分析方法，最早建立了一套较为完整的飞灰比电阻计算模型。Chandra A模型是在Bickelhaupt R 模型基础上作进一步修正而成，Chandra A计算模型对飞灰表面比电阻、体积比电阻分别进行计算，涉及飞灰成分、场强和烟气条件等因素。飞灰体积比电阻、表面比电阻的计算公式分别如①、②所示。

式中，ρv、ρs分别为飞灰体积比电阻、表面比电阻（Ω·cm）；X、Y、Z分别为Li+Na、Fe、Mg+Ca的原子质量分数（%）；E为电场强度（kV/cm）；T为温度（K）；W为水汽含量（%）。

飞灰总比电阻计算公式：

当飞灰工况比电阻需考虑飞灰表面沉积的硫酸雾对其比电阻的影响时，其修正公式如下：

此时，考虑SO3修正的飞灰工况比电阻计算公式：

2 三个电厂的煤种飞灰成分

选取三个电厂的煤种为研究对象，经分析，其飞灰主要成分如下表所示。

三个项目的飞灰成分析表

3 三个电厂的飞灰比电阻计算

根据前文所述公式①～③，计算飞灰比电阻ρvs如图1所示，并分别在现场取灰样，测定其飞灰实验室比电阻，将其与计算值进行对比分析。从整体趋势来看，ρvs计算值与实测值是一致的，但在绝对值上尚有一定偏差。

图1 不考虑SO3修正时的飞灰比电阻计算值与实测值对比

在考虑烟气中SO3成分影响时，根据前文所述公式④、⑤，计算飞灰工况比电阻ρvsa如图2所示，其中烟气中SO3成分采用控制冷凝法进行现场实测，并采用华北电力大学研制的飞灰工况比电阻在线测定仪测定各电厂飞灰的工况比电阻值，将在线实测值与计算值进行对比分析。从整体趋势来看，ρvsa计算值与实测值是一致的，150℃以下时，烟气温度越低，飞灰比电阻值越低，但同样在绝对值上尚有一定偏差。

图2 考虑SO3修正时的飞灰比电阻计算值与实测值对比

4 飞灰比电阻计算结果的影响分析

以华能长兴电厂660MW机组的设计煤种的飞灰分成为基准，在不考虑SO3修正时，探讨不同的X（Li+Na原子质量分数）、Y（Fe原子质量分数）、Z（Mg+Ca原子质量分数）、电场强度E（kV/cm）、水汽含量W时对飞灰比电阻ρvs的影响，计算结果如图3所示。不同成分变化的情况下，在烟气温度低于150℃时，飞灰比电阻均随着烟气温度的降低而降低。Li+Na原子质量分数增加可较大幅度的降低飞灰比电阻；在150℃以下时，Fe原子质量分数对飞灰比电阻影响不大，但烟气温度较高时，对飞灰比电阻影响较为明显，Fe原子质量分数越高，飞灰比电阻越低；Mg+Ca原子质量分数越高，飞灰比电阻越高；电场强度E（kV/cm）对飞灰比电阻在各个温度段的影响均不大；水汽含量W（%）对飞灰比电阻影响较大，且温度越低，影响越大。

图3 未考虑SO3修正时飞灰比电阻计算值

根据公式④、⑤，对飞灰比电阻ρvs进行修正，计算工况比电阻ρvsa结果如图4所示。烟气中SO3含量对飞灰比电阻的影响至关重要，含量越高，比电阻越低，SO3含量相差一个数量级时，飞灰比电阻可相差3个数量级以上。

图4 考虑SO3修正时飞灰比电阻计算值

5 结论

通过Chandra A计算模型对飞灰比电阻进行预测分析，探讨了烟气温度、SO3含量及飞灰成分等对飞灰工况比电阻的影响。发现飞灰比电阻随着烟气温度的降低而降低；Li+Na、Fe原子质量分数增加可较大幅度地降低飞灰比电阻；Mg+Ca原子质量分数增加可提高飞灰比电阻；电场强度对飞灰比电阻在各个温度段的影响均不大；水汽含量W（%）对飞灰比电阻影响较大，且温度越低，影响越大；烟气中SO3含量越高，比电阻越低，SO3含量相差一个数量级时，飞灰比电阻可相差3个数量级以上。

[1] 刘含笑，郦建国，姚宇平，等.燃煤电厂粉尘比电阻及其测试方法研究[J].电力与能源，2015（6）：558-561.

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Characteristic Analysis on Fly Ash Ratio Resistance Based on Chandra A Model

LIU Han-xiao, LI Jian-guo, YAO Yu-ping, SHEN Zhi-ang, ZHANG Pei-nan, FANG Xiao-wei, GUO Ying, YANG Hao-feng
(Zhejiang Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd, Zhejiang Zhuji 311800, China)

The paper expounds the calculation method of working situation ratio resistance of fly ash. Through the forecasting mode of the Chandra A model, the paper probes into the impact of the flue gas temperature, SO3content and composition of fly ash on working situation ratio resistance of fly ash, and provides use for reference for the fly ash features and ESP performance relation.

coal-fired power plant; working situation ratio resistance; ESP; testing; calculation

X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2017）09-0030-03

国家高技术研究发展计划（2013AA065002）；国家国际科技合作专项（2014DFA90620）；国家重点研发计划（2016YFC0203704）；国家重点研发计划（2016YFC0209107）。