电袋复合除尘器对微细粒子脱除性能的实验研究

摘要

随着经济高速发展，以煤炭为主要能源的产业结构带来了持续的环境问题。近年来雾霾污染频发，大气中细颗粒物浓度偏高是主要原因之一。政府部门高度重视，相继提出了各行业新的大气污染物排放标准，严格控制颗粒物的排放。传统的除尘技术已不能满足现在环境标准的要求。对于细颗粒的高效电除尘技术，主要集中在低低温电除尘技术、湿式电除尘器、电袋复合除尘器、电凝并技术。其中对于现今除尘设备的改造和应用，以前电后袋式电袋复合除尘器为主，因此，探讨电凝并技术协同电袋复合除尘器，提高对细颗粒物的净化效率的研究，为发展新型组合式除尘技术提供支撑。 使用水泥生料作为实验粉尘，以新建的电凝并器及电袋复合除尘器实验平台为研究对象，对除尘系统的基本性能开展研究。改变电凝并器工作电压考察粉尘颗粒凝并性能、电源断电与通电及改变电源电压考察对系统的总除尘效率、分区效率、电场区微细粒子的分级捕集效率、灰斗粒径分布情况、系统阻力变化规律等进行研究分析。通过实验，得到以下结论： 1.在电凝并器不同工作电压下，较粗粒子粉尘在凝并前后的中位粒径比值最大为2.2，而细粒子粉尘的中位粒径比值均在1.3以内；电凝并器工作电压±16 kV和±40 kV条件下，较粗粒子粉尘粒径大于10μm的体积分数由凝并前的39.36%分别增加到53.82%和67.49%，细粒子粉尘粒径大于10μm的体积分数由凝并前的1.8%分别增加到6.86%和8.19%；两种粉尘在电凝并器底部的积灰，较粗粒子粉尘的中位粒径98.95μm远远大于细粒子粉尘的2.64μm；扫描电子显微镜的图片显示：凝并后的颗粒，总是以某一范围的大颗粒作为中心核，其表面附着有许多小的颗粒，在通过电场放电粉尘荷电后，荷异性电荷的粉尘相互碰撞，凝并成比较牢固的稳定结构。为了得到较好的凝并效果，需要在原粉尘中存有一定量大粒径粉尘，提高对细粒子的凝并性能。 2.电场区电源断电时，总除尘效率为99.60%、电场区效率仅为10.54%；电场区电源通电，工作电压调至65 kV时，总除尘效率提高到99.72%，电场区效率提高到87.62%；电凝并器电源通电，工作电压调至±40 kV时，总除尘效率提高到99.75%，电场区效率提高到92.90%。对于粒径5μm以下的粉尘，分级效率由不到10%提高到了60-90%，电凝并协同作用下较仅电场作用下提高了5%-7%。电场区中灰斗中的粉尘中位粒径由27.27μm减小到电场区通电且电凝并器通电时的8.02μm；滤袋区捕集的粉尘，在电凝并器预荷电凝并作用下，由3.34μm增加到4.60μm，发生了一定程度上的凝并作用。电凝并协同作用下强化电袋复合除尘器除尘性能显著，对微细粒子的控制能力明显增强。 3.电凝并器工作电压由±16 kV提高到±40 kV，系统的总除尘效率由99.76%增加到99.96%。电凝并的荷电凝并作用加强，主要体现在系统对微细粒子的控制增强，总除尘效率保持在很高的范围内。电场区工作电压由25 kV增加到65 kV，总除尘效率由99.813%增加到99.971%，电场区效率由21.73%增加到70.17%，增长的幅度大于滤袋区；对于粒径5μm以下的粉尘，分级效率从20%-30%提高到55%-65%。 4.过滤风速由0增加到0.97 m/min，清洁滤料的过滤阻力由0增加到15.5 Pa，二者成线性关系。涤纶针刺毡滤料阻力系数为5.39×107 m-1，渗透率K为3.71×10-11 m2；静电场作用下，过滤阻力增长率0.63 Pa/min远小于无电场作用下2.31 Pa/min，荷电的粉尘在滤料表面排列疏松，颗粒层的渗透率比无电场作用下的大，阻力增长慢可以有效地延长喷吹周期，减少喷吹过程对滤袋的冲刷。系统运行150 min，四种不同的过滤风速条件下过滤阻力分别增加到30.2 Pa、50 Pa、74 Pa及84.5 Pa；过滤风速由0.65 m/min增加到0.97 m/min，过滤阻力增长率由0.13 Pa/min增加到0.63 Pa/min。

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