城市固体垃圾等离子气化发电燃气的净化

宋继坤，韦光辉(烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264006)

1 实验装置

对于此次实验装置，文章主要介绍以下两种，即气体放电装置以及湿式除尘器。

(1)气体放电装置。为节省气体原料，基于小型电除尘器，开展电晕放电实验，探究一系列因素，例如气体组分对放电特性的影响。在这一实验装置中，包含较多的构成成分，即进气口以及压力表等，尺寸是1.4 m ×0.4 m ×1 m。

(2)湿式除尘器。在该除尘器中，包含着多个系统，例如：喷淋系统、低压系统等，该装置示意图如图1所示。对于高压供电系统来讲，和放电装置是一样的。以下为工作过程：通过对变频器进行调整，以便达到某一风速值，在此之后，向喂料机加入垃圾粉尘，且基于对转速的调整，把粉尘有效运输至入口管道，和气流进行混合，且跟随气流的作用至电场区域。在电场和喷淋系统两方面作用下，促使粉尘荷电，同时把其收集到收尘极。由于水雾作用，收尘板产生相应的水膜，冲掉粉尘，随水流到排污箱里面。

图1 除尘器装置示意图

2 实验内容

2.1 粉尘性质的研究

对于粉尘性质的研究，文章主要从粉尘粒径分布、粉尘形貌与成分等方面进行分析。

(1)粉尘粒径分布。借助激光粒度分析仪对粒径分布进行测量。当测量时，先针对蓄水槽，向其中灌满去离子水，开启开关，以便能够充满系统，在此之后，开启超声开关，以便把气泡排干净。在仪器稳定之后，向样品池中添加样品，开启开关(其中既包括搅拌开关，也包含超声开关)，把样品均匀分布于系统。在样品被照射之后，会形成一定的光散射信号，粒径越小，产生的角度也就越大，在光电探测器的作用下，能够进一步变成电信号，从而获取测试结果[1]。

(2)粉尘形貌与成分。在此次实验中，引入SE M&EDS分析法，对垃圾粉尘形貌以及成分进行检测。以下为原理：借助高能入射电子对样品表面实行轰击，在电子和物质彼此作用下，形成两种电子：一种是二次电子；另一种是背散射电子，采集电子形成的信息。在此之后，对光信号进行转化，从而形成电信号，显示器能够获取和试样的一样图像，由此可以获得样品形貌。内层电子在被轰击之后，会跃迁至更高的能级，而对于外层电子，则会填补空位，在此过程中，会形成一定的额外能量，即所谓的特征X射线，其存在着固有能量，因此成谱后，结合有关的能量值，就能够判断元素的类别，接下来，在全面分析谱的强度的基础上，就能够判断其含量[2]。

2.2 对电晕放电性能的影响

关于电晕放电性能的影响，文章主要从以下方面进行探讨，即雾滴粒径的影响、流量测定等。

(1)雾滴粒径的影响。在本次实验中，借助激光粒度分析仪，来对雾滴粒径开展测量，以下为工作流程：通过水泵的作用，把水提高到喷嘴喷出，对变频器进行调整，水压依次达到0.2 MPa、0.25 MPa以及0.3 MPa等，喷嘴产生的水雾，处在发射装置和接受装置间，通过仪器分析，能够进一步获取粒径分布结果。正式检测之前，应当对仪器进行预热处理，通常应当达到0.5 h，且开展对中操作，在仪器处于稳定状态的前提下，才能开展测试。

(2)喷嘴流量测定。基于对变频器的控制，来设置不一样的水压，在流量稳定之后，对示数进行记录(因为流量缺乏稳定性，所以取十次结果的均值)，分别对喷嘴进行更换，重复以上操作。针对雾化水流量，把其和样本参数进行对比，获取喷嘴的准确度[3]。

(3)对放电性能的影响。先对变频器进行调整，设置不一样的水压，在此之后，由高压控制柜，进一步来加入高压，从0处，对二次电压进行调整，直到出现电流值，这个时候，需要对电压值进行记录，也就是所谓的起晕电压，接下来针对二次电压，把其提高至35 kV，记录电流值，接下来把电压值持续提高，直到火花击穿，这个时候，也需要对电压值进行记录，也就是所谓的火花电压，分别对喷嘴实行更换，重复以上操作。

3 实验结果以及分析

3.1 垃圾气化炉粉尘性质

对于气化炉粉尘性质，此次实验主要从以下方面进行分析，即粉尘粒径、粉尘SEM+EDS。

(1)粉尘粒径分析。结合相关方程式可知，在以下两种参数一定时，一种是流量，另一种就是集尘板面积。就驱进速率以及除尘效率而言，二者存在正相关关系，而对于前者来说，和粉尘粒径息息相关。基于此，粒径分布在一定程度上，会对除尘效率造成影响，针对垃圾粉尘，对其开展粒径分析，何中位径为0.508 μm，粒径处于0.01 μm至100 μm的范围，就垃圾粉尘来讲，其有着相对宽的粒径分布范围，而颗粒相当小，粒径不超过1 μm的尘埃，大概能够占到78%。

(2)粉尘SEM+EDS分析。对于粉尘形状来讲，其在一定程度上，会影响到除尘器运动，由此会对除尘效率造成影响。通过扫描电镜，来对样品开展扫描，进一步观察样品形貌。粉尘有着不规则形状，类似于球体，空隙相对小，一些颗粒在粘结之后，会产生相应的颗粒团。从颗粒物来分析，其表面没有孔状结构，在不规则形态下，有助于凝并融合粉尘。

存在多种因素，可能对粉尘比电阻造成影响，尤其是粉尘化学成分。在垃圾粉尘中，包含着较多的元素，例如：氯元素、氧元素以及钠元素等，在元素总构成中，以下几种元素所占百分比相对大，即氯元素、氧元素、钠元素以及钾元素[4]。就电除尘器来讲，钠元素、钾元素以及硫元素，有助于增加除尘效率，而对于以下几种元素，若含量偏高的话，则有碍于提高除尘效率，即硅元素、钙元素、镁元素以及铝元素。这主要是由于钠、钾离子相对活泼，可以提高粉尘导电性，从而减小粉尘比电阻。

3.2 喷嘴性能对电晕放电性能的影响

针对喷嘴性能，关于其对放电性能的影响，文章主要从不一样水压下的雾滴粒径、喷嘴流量的测试、水压对电晕电流的影响等方面进行探讨，希望能为有关人员提供参考。

(1)不一样水压下的雾滴粒径。喷嘴基于压力的作用，把水雾化产生粒径尺寸不一样的雾滴，通常情况下，采用雾滴尺寸分布，进一步对雾化效果进行衡量。对于中位径来说，其属于等效直径，一般会通过中位径，来体现雾化效果。

(2)喷嘴流量的测试。伴随水压提高，喷嘴水流量持续变大。基于一样的水压，3#喷嘴有着最高的水流量，最低的为1#喷嘴。结合曲线重合率来分析，喷嘴的重合度均不是很理想，测量值都没有超过参考值，这主要由于均为实心喷嘴，这一喷嘴属于压力式喷嘴，要实现既定流量，应当具备更大的压力。

(3)水压对电晕电流的影响。基于湿式电除尘器，依次安装3种型号喷嘴，在二次电压达到35 kV时，伴随水压的提高，电流值随之变大，当水压达到0.4 MPa时，获取最高值。在此之后，伴随水压的提高，电流值渐渐变小。这主要由于水分子电离能不高，极有可能和电子作用，在电离之后产生新的电子，伴随水压慢慢提高，粒径变小，雾滴变得更密，同时提高平均动能。在此基础上，会产生更多的带电粒子，故而二次电流变大，不过伴随水压提高，水流量变得更大，也许因为阴极线尖端，慢慢被水都覆盖，有碍于放电，致使电流值慢慢变小。

(4)水压对电晕以及火花电压的影响。依次安装不一样类型的喷嘴，伴随水压的提高，起晕电压几乎没有变化，而火花电压慢慢变小，且基于一样的水压，在安装2#喷嘴时，有着最高的火花电压。该两种电压的差值，属于有效工作电压，所以基于一样的实验条件，选择2#喷嘴，存在着最高的有效电压，这一电压越大，工作区间就越大，随之就除尘器来讲，其运行效果更稳定。

4 结语

综上所述，针对等离子气化燃气，将其当作放电介质，基于电除尘器内部，可以构建起晕电压，且产生稳定电流，能够满足使用条件。伴随气体压力提高，起晕电压随之变大，且基于一样的二次电压，电流渐渐降低。在燃气中，一氧化碳含量的变多，有助于气体放电，而二氧化碳含量的变多，一定程度上会影响到气体放电。基于一样的水压，选用2#喷嘴，有着最小的粒径，存在最高的有效电压，流量一般，基于一样的二次电压，有着最高的电流值；关于粉尘的去除，运用电除尘器，水压应当介于0.35～0.45 MPa之间。