不同温度条件下飞灰比电阻特性研究

刘含笑，姚宇平，郦建国，沈志昂，郭 滢，方小伟，陈 黎，郦冰峰，杨 倩

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

不同温度条件下飞灰比电阻特性研究

刘含笑，姚宇平，郦建国，沈志昂，郭 滢，方小伟，陈 黎，郦冰峰，杨 倩

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

比电阻是影响电除尘性能的关键因素，通过现场在线测定比电阻，采集飞灰样品测定试验室比电阻及数学模型计算相结合的研究方式，探讨了烟气温度对飞灰工况比电阻的影响，旨在为低低温工况下飞灰工况比电阻特性及除尘器性能研究等提供数据支持。

燃煤电厂；比电阻；低低温电除尘器

比电阻是影响电除尘性能的关键因素，温度不同比电阻特性不同，电除尘器的除尘性能也不同。尤其对于低低温电除尘技术，烟气温度低于酸露点比电阻降低，可大幅提高除尘效率。三菱重工对不同温度条件下煤种类型与粉尘比电阻的关系进行了大量研究，低低温状态下，粉尘比电阻均在反电晕临界比电阻值以下[1-4]。

本文通过现场在线测试、试验室灰样测定及数学模型计算相结合的研究方式，探讨烟气温度对飞灰比电阻的影响，尤其是烟气温度低于露点时，低低温工况条件下的飞灰比电阻特性，旨在获取较全面的第一手数据信息，为进一步研究低低温电除尘技术对我国煤种的适应性及有效性提供数据支撑。

1 比电阻测试研究

根据测试对象及测试地点的不同，粉尘比电阻的测试可以分为工况比电阻和试验室比电阻两种测试方法。

1.1 工况比电阻

采用华北电力大学研发的BDL型工况飞灰比电阻测试仪(型号：TH2681A)测定不同工况条件下飞灰比电阻，测试方法符合国标《粉尘物性测试方法》(GB/T 16913—2008)的规定[5-7]。

1.2 试验室比电阻

通过飞灰取样器在线采集飞灰样品，采样点与工况比电阻测点相同，然后将飞灰样本拿到试验室，在实验室环境下进行比电阻的测试。试验室比电阻测试仪器采用传统的圆盘法测试系统，测试方法符合《粉尘物性测试方法》(GB/T 16913—2008)、《粉尘比电阻实验室测试方法》(JBT 8537—2010)的规定[8]。

1.3 工况比电阻与试验室比电阻数据对比

经测试，三个工程实测项目不同烟气温度条件下飞灰工况比电阻与不同烟气温度取灰样的试验室比电阻数据对比分别如图1～图3所示。

图1 玉环电厂工况比电阻和试验室比电阻数据对比

图2 温州电厂工况比电阻和试验室比电阻数据对比

图3 长兴电厂工况比电阻和试验室比电阻数据对比

对于工况比电阻，温度越低比电阻值越小。比电阻与温度的关系(文献数据)见图4。对于试验室比电阻来说，在80℃～220℃范围内，一般比电阻值都是随仪器温度递增的，个别灰样存在先减小后增加的现象，与图4中数据的趋势一致；低低温工况条件下取得灰样的试验室比电阻值一般较常温时小；而同一灰源，工况比电阻一般较试验室比电阻要小1～3个数量级，而此次三个项目的测试结果与文献描述恰好相反，工况比电阻反倒是较试验室比电阻高了1～3个数量级，经推测可能是两种比电阻测试时飞灰密实度不同，粒径分布也不尽相同，图4中显示数据中电厂1、电厂2、电厂3也均出现了这种情况。

图4 比电阻与温度的关系(文献数据)

2 比电阻计算

2.1 计算模型

美国南方研究院的R.E.Bickelhaupt基于试验室模拟出工况条件测试的多组飞灰比电阻数据，通过统计分析，建立了较完整的比电阻预测模型。本文采用R.E.Bickelhaupt模型计算飞灰比电阻值，对表面比电阻、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式1、式2所示。

ρv=exp(-1.891 6 lnX-0.969 6lnY+1.237
lnZ+3.628 76-0.069 078E+9 980.58/T)

(1)

ρs=exp[27.597 74-2.233 348lnX-0.001 76W
-0.069 078E-0.000 738 95Wexp(2 303.3/T)]

(2)

式中ρv、ρs——飞灰体积比电阻、表面比电阻；X、Y、Z——Li+Na、Fe、Mg+Ca的原子质量分数；E——电场强度；T——温度；W——水汽含量。

当Z>3.5%或K<1.0%时(K为钾元素的原子质量分数)，总比电阻计算公式：

图5 玉环电厂飞灰比电阻计算值

图6 温州电厂飞灰比电阻计算值

(3)

当考虑飞灰表面沉积的硫酸雾对其比电阻的影响时，其修正量可用下式表示：

ρa=exp(59.067 7-0.854 721CSO3
-13 049.47/T-0.069 078E)

(4)

此时，总比电阻计算公式：

(5)

2.2 飞灰成分分析

三个测试项目的飞灰成分分析数据如表1所示。

表1 三个项目的飞灰成分析 %

2.3 计算结果

图7 长兴电厂设计煤种飞灰比电阻计算值

图8 长兴电厂校核煤种飞灰比电阻计算值

根据式(1)～式(3)及表5中三个测试项目飞灰成分分析数据，计算得到该三个项目的飞灰比电阻计算数据分别如图5～图8所示。飞灰体积比电阻随着温度升高而降低；表面比电阻随着温度的升高而升高，一般温度高于150℃以后变化就不再明显，飞灰总电阻值是体积电阻与表面电阻共同作用的结果。根据对三个电厂烟气冷却器入口SO3实测数据，按式(4)～式(5)对其飞灰比电阻计算值进行修正。结果表明，烟气中SO3可有效降低飞灰比电阻，并且温度越低，SO3浓度对飞灰比电阻的影响程度越大。

值得一提的是，计算值中ρvs表示试验室比电阻，ρvsa表示工况比电阻，因SO3影响，计算中试验室比电阻要高于工况比电阻，计算结果与实测数据表征的规律相左。

3 结语

通过现场在线测试、试验室灰样测定及数学模型计算相结合的研究方式，探讨了烟气温度对飞灰比电阻的影响，尤其是烟气温度低于露点时，低低温工况条件下的飞灰比电阻可大幅降低，为进一步研究低低温电除尘技术对我国煤种的适应性及有效性提供数据支撑。

经过分析发现，后续的研究重点将放在以下几个方面。

(1)试验室比电阻(圆盘法)与工况比电阻(机械收尘法)数据对比时应尽量保证灰样的密实度相当，粒径分布相。

(2)进一步积累工况比电阻、试验室比电阻实测数据，建立数据库，对比电阻预测公式进行修正。

[1] 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.

LI Jianguo, LI Zhuhai, HE Yuzhong, et al. Research and application on electric precipitation technology with low-low temperature[J].China Environmental Protection Industry, 2014(3): 28-34.

[2]中国环境保护产业协会电除尘委员会.燃煤电厂烟气超低排放技术[M].北京:中国电力出版社,2015.

[3]YOSHIO Nakayama，SATOSHI Nakamura，YASUHIRO Takeuchi，et al. MHI High Efficiency System - Proven technology for multi pollutant removal[R].Hiroshima Research & Development Center. 2011：1-11.

[4]MASAMI Kato，TADASHI Tanaka，YASUKI Nishimura，et al. Method and system for handling exhaust gas in a boiler.USA 5282429[P].1994-02-1.

[5]粉尘物性试验方法:GB/T 16913—2008 [S].

[6]陆一春. 飞灰比电阻现场和实验室测定方法对比分析[J].上海电力, 2002, 15(6):57.

[7]李晓颖. 燃煤飞灰比电阻预测模型[D]. 杭州：浙江大学，2015.

[8]BICKELHAUPT R E, SPARKS L E. Predicting fly ash resistivity—an evaluation[J]. Environment International, 1981, 6(1): 211-218.

CharacteristicsofFlyAshResistivityUnderDifferentTemperatureConditions

LIU Hanxiao, YAO Yuping, LI Jianguo, SHEN Zhi′ang, GUO Ying, FANG Xiaowei, CHEN Li, LI Bingfeng, YANG Qian

(Zhejiang Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd., Zhuji 311800, China)

Resistivity is the key factor influencing the performance of electrostatic precipitators. Through the on-site online measuring of resistivity, measuring the laboratory resistivity by fly ash sample and combining with mathematical model calculation, this research explores the influence of flue gas temperature on fly ash condition resistivity, with a view to providing data support for the study on the characteristics of fly ash condition resistivity and the performance of dust remover in low low temperature condition.

coal-fired power plants; resistivity; low low temperature electrostatic precipitator

10.11973/dlyny201705026

国家高技术研究发展计划(2013AA065002)；国家重点研发计划(2016YFC0203704)；浙江省科技计划项目(2013C11G6080001)

刘含笑(1987—)，男，硕士，从事PM2.5治理及测试技术研发工作。

X773

A

2095-1256(2017)05-0609-05

2017-05-25

(本文编辑：赵艳粉)