本文在對(duì)管式電除塵器的研究成果基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高除塵器的除塵效率，尤其是對(duì)細(xì)微粉塵的捕集能力，對(duì)一種新型的不銹鋼纖維濾袋式電除塵器（間稱袋式電除塵器）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了這一方案是切實(shí)可行的，可廣泛用作煉鋼和各種工業(yè)爐窯的排煙除塵設(shè)備。

一、除塵原理

普通袋式除塵的機(jī)制（如圖1）有如下幾種方式：擴(kuò)散沉降、直接截留、靜電沉降、慣性沉降�？傮w上說(shuō)，這幾種捕集機(jī)制在對(duì)粉塵捕集中所起的作用是相當(dāng)大的。如果將濾袋作為電場(chǎng)一極，它與放電極間加上數(shù)萬(wàn)伏的高電壓，則除塵機(jī)制中的靜電沉降效果將會(huì)成百上千倍地增加，同時(shí)，濾料對(duì)粉塵顆粒的粘附作用也會(huì)大大加強(qiáng)。這樣，作為除塵器集塵極的濾料，就起著過(guò)濾和靜電吸附的雙重作用，對(duì)粉塵顆粒的捕集能力大大加強(qiáng)。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

模型實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，

主要由鼓風(fēng)機(jī)、粉塵加注器、筒體、放電極、集塵極、反吹管、絕緣子及其它輔助部件構(gòu)成。高電壓通過(guò)高壓電源設(shè)備給出，對(duì)于產(chǎn)生電暈放電的關(guān)鍵部件放電極，采用了十字交叉魚骨針電極。集塵極是由不銹鋼金屬纖維直徑8μm，平均孔值30μm，整個(gè)濾袋高為1500mm，直徑為250mm。

實(shí)驗(yàn)中對(duì)煙氣流量和壓力損失的測(cè)量采用了水排和傾斜式微壓計(jì)來(lái)進(jìn)行，對(duì)出口粉塵濃度的測(cè)量則由如圖3所示的激光探頭粉塵濃度測(cè)量裝置完成。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)中采用的粉塵平均粒徑為7μm，粉塵在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)烘干處理。實(shí)驗(yàn)中的過(guò)濾速度與除塵器壓力損失對(duì)應(yīng)半系由表1列出。

實(shí)驗(yàn)工況為：

1.  電壓值為40kV和0V，過(guò)濾風(fēng)速為1,2,3,4,5，6m/min，人口粉塵濃度為2，4，6，8g/m3;

2.  電壓值為10，20，30，40，50kV，過(guò)濾風(fēng)速為3m/min，人口粉塵濃度為2，4，6，8g/ m3。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可討論以上三個(gè)參數(shù)的變化對(duì)除塵效率影響及內(nèi)在規(guī)律。

圖4~6示出一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果作以下幾點(diǎn)分析：

1.  在一定的粉塵濃度下，袋式電除塵器在加電壓（40kV）和零電壓下除塵效率都有隨過(guò)濾風(fēng)速增大而下降的趨勢(shì)。在不加電壓時(shí)，這種下降趨勢(shì)比較明顯，而在加上40kV電壓后，過(guò)濾風(fēng)速增大對(duì)除塵效率的影響作用將明顯減弱。這充分表明了對(duì)這種袋式電除塵器施加高電壓可使其在較大的過(guò)濾風(fēng)速下仍能保持很高的除塵效率。換句話說(shuō)，在保證除塵效率不下降情況下，同一臺(tái)除塵器在加上高電壓后可以有數(shù)倍于不加電壓時(shí)的處理煙氣量。

這一結(jié)論可由袋式除塵器的除塵機(jī)理進(jìn)行解釋：顆粒在擊中捕集物后是被氣流沖動(dòng)帶跑還是繼續(xù)停留在捕集物之間的粘著作用，如前所述，顆粒與捕集物之間的粘著力，不考慮化合結(jié)合力，從宏觀角度考慮主要有三種：范德華斯力、毛細(xì)管粘著力，靜電庫(kù)侖粘著力。通常情況下（無(wú)外加電場(chǎng)），范德華斯力和毛細(xì)管粘著力及靜電庫(kù)侖粘著力處于同一數(shù)量級(jí)，在增大過(guò)濾風(fēng)速時(shí)，更強(qiáng)的氣流和顆粒運(yùn)動(dòng)將使粘著不夠緊密的顆粒脫離捕集物，被急速的氣流扯開而帶走，同時(shí)，過(guò)濾風(fēng)速的增大還可能使原來(lái)形成的鏈狀的集合體斷裂，從而破壞了已經(jīng)建立起來(lái)的穩(wěn)定的篩濾作用，使除塵器對(duì)粉塵顆粒的捕集效果下降。在加上高電壓后，使除塵機(jī)理中的靜電效應(yīng)大大加強(qiáng)，同時(shí)也使靜電庫(kù)侖粘著力成百上千倍地增大，保證了粉塵與濾料、粉塵與粉塵之間有足夠的粘著力來(lái)抵抗氣流扯動(dòng)的影響。緩解了塌陷或穿孔現(xiàn)象的發(fā)生。

2.  在過(guò)濾風(fēng)速一定的情況下，隨著人口粉塵濃度增大，不加電壓時(shí)除塵器的除塵效率會(huì)明顯下降，而加電壓時(shí)除塵效率變化不大，沒(méi)有明顯的下降趨勢(shì)。這一結(jié)果表明在對(duì)袋式除塵器加上高電壓后，除塵效率受人口粉塵濃度的影響較小，它對(duì)粉塵濃度的適應(yīng)性較強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)工況內(nèi)還沒(méi)有明顯的電暈閉塞現(xiàn)象出現(xiàn)。但是每臺(tái)電除塵器都有一個(gè)粉塵濃度適應(yīng)范圍，如果濃度繼續(xù)增高至產(chǎn)生電暈閉塞現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)電暈電流幾乎為零，氣體離子所形成的空間電荷減少，除塵效率就會(huì)顯著下降，所以，如果待處理的粉塵濃度很高，一般采用分級(jí)處理的方法，可在前面先由一旋風(fēng)式除塵器或其它簡(jiǎn)易除塵器進(jìn)行處理，這樣，既可解決濃度過(guò)高帶來(lái)的問(wèn)題，又可充分發(fā)揮電除塵的高效率。

3.  在除塵器的過(guò)濾風(fēng)速一定（3m/min），人口粉塵濃度一定的情況下，除塵效率隨著所加電壓增大而遞增，電壓主要是從三個(gè)方面影響除塵效率的：一是影響電暈電流的大小，從而影響空間自由電荷的數(shù)目。電壓越高，氣體的電離作用加強(qiáng) ，自由電荷越多，粒子荷上電的機(jī)會(huì)就越大，同時(shí)粒子的荷電量也會(huì)相應(yīng)增加，這樣，除塵器中運(yùn)動(dòng)的粉塵就會(huì)盡快地受到更強(qiáng)的電場(chǎng)力的作用。二是直接影響電場(chǎng)強(qiáng)度的高低，在除塵裝置幾何尺寸一定的情況下，所加電壓越高，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，粒子所受電場(chǎng)力也相應(yīng)增大。三是影響粉塵顆粒與捕集物之間的粘附效果，在加上數(shù)萬(wàn)伏的高電壓后，粉塵顆粒與捕集物間的靜電庫(kù)侖粘著力會(huì)成百上千倍地增加，強(qiáng)大的粘附效果使得顆粒很難被氣流帶走，從而除塵效率大大提高。

4.  將本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與管式電除塵器實(shí)驗(yàn)相比較可知，在同等工況條件下，本裝置可獲得比管式電除塵器更高的除塵效率及對(duì)細(xì)微粉塵顆粒的捕集效果，同時(shí)還具有更高的處理煙氣能力和較低的電壓等級(jí)。其中，對(duì)細(xì)微顆粒捕集機(jī)制和粉塵層二次過(guò)濾的效果所至。

四、結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，不銹鋼纖維濾袋式電除塵器的方案是可行的，這種新型除塵裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.  在一定的粉塵濃度，過(guò)濾風(fēng)速和電壓條件下，電除塵器的除塵效率可以高達(dá)99.9%以上。

2.  由于過(guò)濾風(fēng)速的提高，除塵器對(duì)煙氣的處理能力大為加強(qiáng)，可達(dá)到普通布袋除塵器的4~5倍。

3.  由于采用了不銹鋼金屬濾袋，除塵器的進(jìn)口煙氣溫度比普通布袋除塵器大大提高，可達(dá)到300℃以上。

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