摘要：五區(qū)電除塵技術(shù)是一種新型的電除塵器提效改造技術(shù)，由于其性能優(yōu)良、工作可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，工程投資少、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在模擬計(jì)算分析其阻力和對(duì)氣流分布影響的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究其對(duì)不同粉塵的收塵性能，結(jié)果表明：五區(qū)電除塵技術(shù)可高效捕集微細(xì)、高比電阻粉塵，且設(shè)備阻力小，氣流分布理想。

關(guān)鍵詞：五區(qū)電除塵,提效改造,氣流分布,阻力,轉(zhuǎn)板電場(chǎng)

五區(qū)電除塵技術(shù)專為改造已有電除塵器而研發(fā)，它具有收塵機(jī)理先進(jìn)、高效捕集微細(xì)粉塵、充分利用內(nèi)部空間、不增加設(shè)備規(guī)格尺寸、增加設(shè)備阻力很小、工程周期短、粉塵排放降低明顯等特點(diǎn)。

1設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

五區(qū)電除塵器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

工作原理如圖2。

以二電場(chǎng)電除塵器為例(圖2)。含塵氣體進(jìn)入電除塵器進(jìn)風(fēng)口后，首先經(jīng)過(guò)均流電場(chǎng)，在達(dá)到氣流均布的同時(shí)，使粉塵凝聚、荷電，一部分荷電粉塵被均流收塵極捕集。然后粉塵進(jìn)入復(fù)荷電場(chǎng)區(qū)，被均勻且充分荷電；每經(jīng)過(guò)一次復(fù)荷電場(chǎng)區(qū)，粉塵就被均勻且充分荷電一次，接著粉塵進(jìn)入普通電場(chǎng)區(qū)，像常規(guī)電除塵器一樣完成荷電一捕集過(guò)程。接著粉塵進(jìn)入輔助電場(chǎng)區(qū)，該區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度大且均勻，粉塵被捕集的機(jī)會(huì)增多，輔助電極能捕集荷正電粉塵。轉(zhuǎn)板電場(chǎng)設(shè)置在第二電場(chǎng)的出口側(cè)，粉塵移動(dòng)到轉(zhuǎn)板荷電極時(shí)被再次荷電，而后直接被轉(zhuǎn)板收塵極捕獲，轉(zhuǎn)板收塵極對(duì)密度小的微細(xì)粉塵捕集效果更為明顯，轉(zhuǎn)板收塵極的清灰采用底部刮(刷)灰方式，對(duì)比常規(guī)的振打清灰，從根源上解決了二次揚(yáng)塵問(wèn)題，刮(刷)灰裝置直接將粉塵收集灰斗內(nèi)。

2流場(chǎng)數(shù)值模擬試驗(yàn)

轉(zhuǎn)板電場(chǎng)是五區(qū)電除塵的主要組成部分，也是對(duì)其流場(chǎng)荷阻力影響最大的設(shè)備b刮。下面介紹有關(guān)設(shè)備阻力和氣流分布的數(shù)值模擬試驗(yàn)情況。

2．1數(shù)值計(jì)算建模

以工程所用的電除塵器為例，采用Fluent軟件計(jì)算分析增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)前后除塵器的阻力和氣流分布，以得出轉(zhuǎn)板電場(chǎng)對(duì)電除塵器阻力和氣流分布的影響結(jié)果。

電除塵器三維模型如圖3所示，進(jìn)口有三層氣流分布板，開(kāi)孔率分別為62％、52％和46％，出口槽形板的等效開(kāi)孔率為36％。轉(zhuǎn)板收塵極為多孔板(開(kāi)孔率約為70％)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢，可假定其運(yùn)動(dòng)不影響氣流分布，在計(jì)算模型中將轉(zhuǎn)板收塵極等效成兩層氣流分布板。

邊界條件設(shè)置：進(jìn)口邊界條件選擇速度進(jìn)口邊界條件，假定進(jìn)口斷面氣流分布是均勻的，速度大小取平均值，方向垂直于進(jìn)口斷面；出口邊界條件選擇壓力出I=l邊界條件。壓力出口邊界條件需要在出口處設(shè)置靜壓(相對(duì)壓力)和一組“回流”參數(shù)。壁面條件采用無(wú)滑移壁面條件。氣流分布板是多孔板，計(jì)算時(shí)將其簡(jiǎn)化為均勻的透氣板，用多孔跳躍模型模擬。

2．2設(shè)備阻力計(jì)算

3種工況計(jì)算說(shuō)明：工況1，進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)三層氣流分布板，出口內(nèi)設(shè)出口槽形板；工況2，進(jìn)風(fēng)口內(nèi)氣流分布板不變，將出風(fēng)口內(nèi)的槽形板換成轉(zhuǎn)板電場(chǎng)；工況3，進(jìn)風(fēng)口內(nèi)前兩層氣流分布板不變，將第三層氣流換成轉(zhuǎn)板電場(chǎng)，出風(fēng)口內(nèi)的槽形板換成轉(zhuǎn)板電場(chǎng)。

2．3流場(chǎng)分布及分析

由Fluent計(jì)算得出的煙氣流場(chǎng)分布云圖如圖5所示。圖中的1，2，3，4分布表示一電場(chǎng)前，一、二電場(chǎng)之間，二、三電場(chǎng)之間，三電場(chǎng)后等4個(gè)斷面。

通過(guò)對(duì)3種工況下各斷面流速的相對(duì)均方根值分析，可得到以下規(guī)律：a．在設(shè)定的原始狀態(tài)計(jì)算條件下，工況1進(jìn)出口流速的相對(duì)均方根最小，分別為0．145和0．21。b．在除塵器入口增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)，可改善氣流分布的均勻性。c．出口增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)或改變轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的開(kāi)孔率，對(duì)斷面1、2的影響很小，而對(duì)斷面3、4的影響大。d．出風(fēng)I=I轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的開(kāi)孔率不當(dāng)，則斷面3、4的氣流分布變差；原設(shè)備氣流分布(工況1)對(duì)出風(fēng)口轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的流場(chǎng)影響也很大。e．將出I=I槽形板改造成轉(zhuǎn)板電場(chǎng)時(shí)，需要通過(guò)均流，導(dǎo)流調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到氣流分布的均勻性。

3收塵性能試驗(yàn)

3．1試驗(yàn)裝置

收塵試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖6。

3．2試驗(yàn)條件

為檢測(cè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的收塵性能，試驗(yàn)樣機(jī)選擇普通電場(chǎng)、轉(zhuǎn)板電場(chǎng)和重力沉降3種結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行普通電場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，樣機(jī)內(nèi)選用應(yīng)用較多的極配形式：陽(yáng)極板為480C板、陰極RS芒刺線，極線距為0．5 m，電場(chǎng)長(zhǎng)度為2 m。進(jìn)行轉(zhuǎn)板電場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，樣機(jī)內(nèi)裝設(shè)有轉(zhuǎn)板電場(chǎng)組件(放電極為十齒芒齒線)。進(jìn)行重力沉降試驗(yàn)時(shí)，樣機(jī)內(nèi)無(wú)電場(chǎng)構(gòu)件。

同極距分別采用0.4，0.45，0.5 m，試驗(yàn)環(huán)境溫度9℃，環(huán)境濕度30％，入口煙氣含塵質(zhì)量濃度約470 mg／ma。

3．3 試驗(yàn)粉塵

試驗(yàn)粉塵選用3臺(tái)不同的帶式燒結(jié)機(jī)機(jī)頭粉塵(分布為1#、2#、3#)，3種粉塵的化學(xué)成分如表l所示，粒度分布和比電阻如表2所示。

3．4試驗(yàn)結(jié)果

3種粉塵、3種同極距下的轉(zhuǎn)板電場(chǎng)和重力沉降收塵試驗(yàn)效率結(jié)果見(jiàn)表3。

3種粉塵、3種同極距條件下普通電場(chǎng)的收塵效率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

3．5試驗(yàn)結(jié)果分析

上述所測(cè)除塵效率實(shí)際是電場(chǎng)除塵作用和重力沉降作用的共同結(jié)果，因此為便于比較，將各試驗(yàn)條件下的電場(chǎng)收塵效率匯總?cè)鐖D7所示。

分析收塵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出如下結(jié)論：a．統(tǒng)計(jì)平均電場(chǎng)試驗(yàn)收塵效率，轉(zhuǎn)板電場(chǎng)較普通電場(chǎng)高15％；而轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的長(zhǎng)度不到普通電場(chǎng)的1/2，可見(jiàn)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)的性能之優(yōu)越。b．對(duì)于不同性質(zhì)的粉塵，轉(zhuǎn)板電場(chǎng)和普通電場(chǎng)都有效率最高的極距范圍，可見(jiàn)兩者都有極配優(yōu)化的必要。c．對(duì)于相同的同極距，轉(zhuǎn)板電場(chǎng)可獲得較高的運(yùn)行電壓，而二次電流偏低；普通電場(chǎng)可獲得較高的二次電流，而運(yùn)行電壓偏低。轉(zhuǎn)板電場(chǎng)更有利于節(jié)能減排。d．轉(zhuǎn)板電場(chǎng)對(duì)微細(xì)、高比電阻粉塵的捕集效率高，且異極距越大，捕集效率越高。

4工程應(yīng)用

改造設(shè)備概況：粉塵種類為30 m2帶式燒結(jié)機(jī)機(jī)頭原電除塵器規(guī)格型號(hào)GD 60．II，處理氣量19萬(wàn)m3，h，電場(chǎng)風(fēng)速0.88 m／s，2個(gè)電場(chǎng)，同極距0．4 m，電場(chǎng)長(zhǎng)度8 m，通道數(shù)18個(gè)，人口粉塵質(zhì)量濃度3—5 gin’，出口排放粉塵質(zhì)量濃度0．13 g，m3，排放粉塵為土灰色絮狀粉塵，堆積密度0．35/cm3。

實(shí)施改造時(shí)，采用五區(qū)電除塵技術(shù)進(jìn)行改造：進(jìn)風(fēng)口內(nèi)增設(shè)均流電場(chǎng)1套，一、二電場(chǎng)前各增設(shè)復(fù)荷電場(chǎng)2套，出風(fēng)口內(nèi)增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)1套。原設(shè)備殼塵。傳統(tǒng)電場(chǎng) 體，進(jìn)出風(fēng)口，陰陽(yáng)極及振打，灰斗等均不作任何改造。

改造結(jié)果：改造實(shí)施投運(yùn)1年后，工程驗(yàn)收檢測(cè)出口排放粉塵質(zhì)量濃度分別為39 nlg，m3和21 mg，m3。設(shè)備阻力增加約80 Pa。

5結(jié)論

1)在電除塵器內(nèi)部增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)，無(wú)論是出風(fēng)口內(nèi)還是進(jìn)風(fēng)口內(nèi)，其增加阻力很小。

2)在除塵器入口增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)，有利于氣流分布的均勻性。在除塵器出口增設(shè)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)，通過(guò)整體(包括原氣流分布系統(tǒng)和轉(zhuǎn)板)的流場(chǎng)數(shù)值模擬試驗(yàn)，所得分布狀態(tài)理想。

3)轉(zhuǎn)板電場(chǎng)長(zhǎng)度短，收塵效率高，對(duì)微細(xì)粉塵和高比電阻粉塵也有優(yōu)越的性能。

4)在五區(qū)電除塵技術(shù)的工程應(yīng)用中，檢測(cè)證實(shí)其對(duì)出口排放改善效果明顯。
 

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