PDF《电-袋复合除尘器性能对比工业试验研究》

电-袋复合除尘器性能对比工业试验研究 党小庆 施勇 马广大 李东阳 庞敏 (西安建筑科技大学环境与市政工程学院 ) 摘要本文通过现场工业样机试验,对比了不同过滤风速下,袋式除尘器和电-袋复合除尘器出口排放浓度、 PM10 分级效率和压力损失上升速率三个重 要性能指标,给出了电-袋复合除尘器合理的过滤风速取值范围 ,为其大 型化设计和推广应用提供了依据.

关键词 电-袋复合除尘器 PM10 分级效率 压力损失

1 概述 电-袋复合除尘器具有运行阻力低,滤料使用寿命长,对微细粒子捕集效率高的特点,在燃煤 电厂已有应用实例 [1-2] . 进一步研究和应用需要解决两个问题: 第一, 大型化后除尘器内部气流分布;

第二,除尘器设计参数和运行参数的选取 [3] . 本文进行了电-袋复合除尘器工业试验研究.工业试验引入热电厂 220t/h 燃煤锅炉烟气,试验 系统最大处理风量为 20000m

3 /h.在完成除尘器气流分布试验和电极配置优化试验基础上 [4-7] ,主要 对除尘器设计参数和运行参数的优化进行了试验研究.对比了不同过滤风速下袋式除尘器和电-袋 复合除尘器的出口排放浓度、 PM10 分级效率和压力损失上升速率等参数的大小和变化规律, 得出了电 -袋复合除尘器过滤风速、清灰周期等参数的取值范围.试验结果可以作为电-袋复合除尘器大型 化设计的依据 [8-12] .

2 试验装置及测试方法 2.1 试验装置及主要参数 试验装置如图

1 所示,在保证锅炉正常运行的条件下,从锅炉预热器出口将含尘气体引入电― 袋复合除尘器,净化后经风机排出.系统中设置管道调节阀以调节过滤风速. (a)工业试验系 (b)工业试验装置 图1电―袋复合除尘器工业样机试验系统图 电―袋复合除尘器由电除尘单元和袋式除尘单元串联组成,烟气中的粉尘在电场中充分荷电, 部分粉尘被电除尘单元收集下来,剩余的粉尘随烟气经过气流分布装置进入长袋低压脉冲袋式除尘 单元,处理后的烟气进入上箱体,经烟囱排出.除尘器主要参数见表 1. 表1电―袋复合除尘器工业样机主要参数 序号 项目名称 单位 数值

1 电场数 个12通道数 个53同极距 mm

400 4 有效电场长度 mm

1900 5 有效电场高度 mm

7000 6 滤袋规格 mm Φ130*6000

7 有效过滤面积 m2 2*176.5

8 压缩空气压力 kPa 2.0 2.2 研究方法 除尘器压力损失上升速率是通过压力和时间(P―t)关系曲线来表征的.P―t 关系曲线是在采 用定压清灰的方式下,用U型压力计测试中箱体与上箱体之间的压差,当压差达到 1000Pa 左右时, 脉冲阀动作,开始清灰.除尘器进、出口粉尘浓度是在定时清灰的条件下,应用 3012H 自动烟尘测 试仪同时进行采样,并按测试标准进行计算得出;

进口粉尘粒径分布采用 LS320/SVMF 激光粒度分布 测试仪进行分析 [13-14] . 各种工况下的除尘效率和 PM10 分级效率通过以下公式计算: ' ' ' )

1 (

1 c c a h + - = (1) ' ' ' ' ' ' )

1 (

1 10

10 10 PM PM PM g c g c ? ? + - = a h (2) 式中:a?? ―― 除尘器样机漏风率;

' c ―― 除尘器样机进口含尘浓度,g/m

3 (标) ;

' ' c ――除尘器样机出口含尘浓度,mg/m

3 (标) ;

'

10 PM g 、 ' '

10 PM g ――除尘器样机进口、出口 PM10 质量频率分布. 计算过程中,假定出口采集尘样全部为 PM10 粒子 [8-9] .

3 试验结果及分析 各项目的测试是在除尘器投运一个月后,待滤袋残余阻力稳定后进行的. 3.1 P―t 关系试验结果 试验中,在五种过滤风速下,比较了电除尘单元是否工作对系统压力损失的影响.P―t 关系试 验结果如图

2、图3所示. 周文权等:袋式除尘器检漏

0 200

400 600

800 1000

1200 0

10 20

30 40

50 60

70 t(min) P ( Pa ) u=1.21m/min u=1.34m/min u=1.53m/min u=1.60m/min u=1.71m/min

0 200

400 600

800 1000

1200 0

10 20

30 40

50 60

70 80 t(min) P ( Pa ) u=1.23m/min u=1.35m/min u=1.54m/min u=1.60m/min u=1.70m/min 图2电除尘单元不工作时的 P―t 关系曲线图 图3电除尘单元工作时的 P―t 关系曲线 结果验证了,随着过滤风速的增大,袋式除尘器和电-袋复合除尘器压力损失上升速率变大. 图4分别为 1.21m/min,1.53m/min 和1.7m/min 过滤风速下的除尘器 P―t 关系曲线.结果表明:当 过滤风速低于 1.7m/min 时,同一种风速下,电-袋复合除尘器的压力损失上升速率要低于袋式除尘 器的压力损失上升速率;

当过滤风速到达 1.7m/min 时,电-袋复合除尘器和袋式除尘器的压力损失 上升速率都明显增大,且两者相差不大.也就是说电-袋复合除尘器在这一过滤风速范围体现不出 优势. u=1.21m/min

0 200

400 600

800 1000

1200 0

10 20

30 40

50 60

70 80 t/min P/Pa V=0 V=60KV u=1.53m/min

0 200

400 600

800 1000

1200 0

10 20

30 40

50 60

70 t/min Pressure drop/Pa V=0 V=60KV 图4(a) u=1.21m/min 图4(b) u=1.53m/min u=1.70m/min

0 200

400 600

800 1000

1200 1400

0 10

20 30

40 50 t/min P/Pa V=0 V=60KV 图4(c) u=1.70m/min 图4压力和时间的关系曲线 3.2 除尘效率测试结果及分析 试验中采用激光粒度分布测试仪测试的各种过滤风速下进口粉尘PM10 粒子质量频率分布, 如表

2 所示.图

5、图6分别为五种过滤风速下,袋式除尘器和电-袋复合除尘器的出口粉尘排放浓度、 PM10 粒子通过率.结果表明: (1) 在五种过滤风速下, 电-袋复合除尘器出口粉尘排放浓度皆在 20mg/Nm

3 以下, 远远低于 《火 电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003)规定的 50mg/Nm

3 ;

(2) 在过滤风速相同的条件下, 电-袋复合除尘器 PM10 粒子分级效率都高于袋式除尘器的 PM10 粒子分级效率.可见,静电效应能够增强滤袋表面粉尘层对微细粒子的捕集作用.

0 5

10 15

20 25 1.21 1.35 1.53 1.6 1.7 过滤风速(m/min) 出口粉尘浓度 (mg/Nm

3 ) V=0 V=60

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.21 1.35 1.54 1.6 1.7 过滤风速(m/min) PM

1 0 通过率(%) V=0 V=60 图5出口排放浓度和过滤风速 图6PM10 粒子通过率和过滤风速 3.3 过滤风速 图7是除尘器运行阻力与过滤风速关系曲线.可 以看出, 过滤风速为 1.21, 1.3, 1.55 和1.6m/min 时, 系统压力损失皆在 800Pa 以下;

当过滤风速达到 1.7m/min 时,系统压力损失和压力损失上升速率明显 增大.

4 小结 (1)试验结果表明了在相同的过滤风速下,电― 袋复合除尘器比袋式除尘器对微细粒子的捕集效率更 高,并且可以降低设备压力损失和压力损失上升速率;

(2)试验条件下,当电―袋复合除尘器电场电压为 60kV,过滤风速为 1.60m/min 时,压力上 升速率为 25Pa/min,清灰周期为 13min(系统压力达到 1000Pa 时,开始清灰) ,出口粉尘排放浓度 为14.9mg/m

3 (标) ,除尘器运行状况比较理想;

(3)试验得出的过滤风速取值范围和相应的清灰周期,为大型电-袋复合除尘器的设计和运行 提供了依据. 参考文献 [1] Canadas L,Navarrete B. Improvement of fine particles collection efficiency in large pulverized coal power plants ESPs retrofitting to hybrid collectors[C]. The 9th International Conference on Electrostatic Precipitation, South Africa: 2004. [2] 马广大,徐国平. 静电强化脉冲袋式除尘器性能的实验研究 [J]. 西安冶金建筑学院学报, 1990,22:

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0 200

400 600

800 1000

1200 1 1.2 1.4 1.6 1.8 过滤风速(m/min) 压力损失 (Pa) V=0 V=60kV 图7系统压力损失和过滤风速