燃煤火电厂环保达标排放影响因素之烟气静电除尘器除尘效率影响因素浅析

陈思霖

随着经济的发展，我国能源消耗日趋加大，燃煤发电是我国的主要能源来源，燃烧煤炭会产生二氧化硫、氮氧化物及烟尘等污染物，其中烟尘污染是目前公认的产生雾霾天气的主要原因，烟尘污染所造成的影响和危害是多方面的，大气中直径在5微米以下的粒子能进入人体支气管以至肺的深部[1]。据报道，大气中这种微粒浓度为100微克/米3时，少年儿童呼吸道感染会显著增加，浓度为200微克/米3时，少年儿童的慢性呼吸道疾病死亡率增加，烟尘污染危害不一而足，治理烟尘污染已迫在眉睫。本文就粉尘比电阻对火电厂静电除尘器除尘效率进行简析。

从图1可见，比电阻在104～1011Ω·cm之间的粉尘，电除尘效果一般较好。当粉尘比电阻小于104Ω·cm时，由于粉尘导电性能好，到达集尘极后，释放负电荷的时间快，容易感应出与集尘极同性的正电荷，由于同性相斥而使"粉尘形成沿极板表面跳动前进"，降低除尘效率。当粉尘比电阻大于1011Ω·cm时，粉尘释放负电荷慢，粉尘层内形成较强的电场强度而使粉尘空隙中的空气电离，出现反电晕现象。正离子向负极运动过程中与负离子中和，而使除尘效率下降。

比电阻低于104Ω·cm称为低阻型。这类粉尘有较好的导电能力，荷电尘粒到达集尘极后，会很快放出所带的负电荷，同时由于静电感应获得与集尘极同性的正电荷。如果正电荷形成的斥力大于粉尘的粘附力，沉积的尘粒将离开集尘重返气流。尘粒在空间受到负离子碰撞后又重新获得负电荷，再向集尘极移动。这样很多粉尘沿极板表面跳动前进，最后被气流带出除尘器。用电除尘器处理金属粉尘、炭墨粉尘，石墨粉尘都可以看到这一现象。

粉尘比电阻位于104～1011Ω·cm的称为正常型。这类粉尘到达集尘极后，会以正常速度放出电荷。对这类粉尘（如锅炉飞灰、水泥尘、平炉粉尘、石灰石粉尘等）电除尘器一般都能获得较好的效果。

粉尘比电阻超过1011～1012Ω·cm的称为高阻型。高比电阻粉尘到达集尘极后，电荷释放很慢，这样集尘极表面逐渐积聚了一层荷负电的粉尘层。由于同性相斥，使随后尘粒的驱进速度减慢。另外随粉尘层厚度的增加，在粉尘层和极板之间形成了很大的电压降ΔU。

在粉尘层内部包含着许多松散的空隙，形成了许多微电场。随ΔU的增大，局部地点微電场击穿，空隙中的空气被电离，产生正、负离子。ΔU继续增高，这种现象会从粉尘层内部空隙发展到粉尘层表面，大量正离子被排斥，穿透粉层流向电晕极。在电场内它们与负离子或荷负电的尘粒接触，产生电生中和。大量中性尘粒由气流带出除尘器，使除尘器效果急剧恶化，这种现象称为反电晕。

克服高比电阻影响的方法有：加强振打，使极板表面可能保持清洁；改进供电系统，包括采用脉冲供电和有效的自控系统[2]；增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3及Na2CO3等化合物，使尘粒导电性增加，这种方法称为烟气调质。

烟气的温度和湿度是影响粉法比电阻的两个重要因素。图2是不同温度和含湿量下，烧结机铅烟的比电阻。从该图可以看出，温度较低时，粉尘的比电阻是随温度升高而增加的，比电阻达到某一最大值后，又随温度的增加而下降。这是因为在低温的范围内，粉尘的导电是在表面进行的，电子沿尘粒表面的吸附层（如水蒸汽或其它吸附层）传送。温度低，尘粒表面吸附的水蒸汽多，因此，表面导电性好，比电阻低。随着温度的升高，尘粒表面吸附的水蒸汽因受热蒸发，比电阻逐渐增加。在低温的范围内，如果在烟气中加入SO3、NH3等，它们也会吸附在尘粒表面，使比电阻下降，这些物质称为比电阻调节剂。温度较高时，粉尘的导电是在内部进行的，随温度升高，尘粒内部会发生电子热激发作用，使比电阻下降。

从图2还可以看出，在低温的范围内，粉尘的比电阻是随烟气含湿量的增加而下降的，温度较高时，烟气的含湿量对比电阻基本上没有影响。

从以上的分析可以看出，可以通过一 下途径降低粉尘比电阻：

①选择适当的操作温度；

②增加烟气的含湿量；

③在烟气中加入调节剂（SO2、NH3等）。

综上所述，通过掌握静电除尘器烟尘比电阻的性质，可以保证污染物达标排放，从而实现减少火电厂烟尘排放、改善空气质量和城市环境的目的。

参考文献

[1]王松，苏志强.烟尘天气的相关分析及大气污染对生存环境的影响[J].黑龙江气象，2013，30（2）：26-27.

[2] Kirsten M，Johansson T，Karlsson A，et al.采用振打时改变整流变压器供电功率的极板振打方式即降功率振打和使用SIR高频直流供电技术能有效地降低中国火电厂电除尘器的排放[C]// 全国电除尘学术会议.2005.