电除尘器：煤、飞灰及烟气性质对电除尘器性能的影响

煤、飞灰及烟气性质对电除尘器性能的影响

 

电除尘器的性能显著受煤质成分、飞灰特性及烟气参数的影响。煤的灰分、硫分及挥发分决定了飞灰的比电阻、粒径分布及化学成分，进而影响除尘效率；高比电阻飞灰易导致反电晕，而低硫煤生成的细颗粒物会增加捕集难度。此外，烟气温度、湿度及流速等参数会改变粉尘荷电效果与气流分布，温度过高可能降低电场强度，湿度过低则削弱颗粒凝聚。优化电除尘器设计需综合考虑煤-灰-烟气协同作用，以实现高效稳定运行。

1.煤、飞灰样主要成分及其分布

 

在煤的成分中，对电除尘器性能产生影响的主要因素有Sar、水分和灰分。飞灰成分包括Na₂O、Fe₂O₃;、K₂O、SO₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、MgO、P₂O₅、Li₂O、TiO₂及飞灰可燃物等。

对国内200种煤种的煤、飞灰样主要成分进行统计分析，见表1。

 

表1 国内煤、飞灰样主要成分含量分布

 

 

2 煤、飞灰及烟气性质对电除尘器性能的影响分析

 

2.1 煤、飞灰成分中的 Sar、Na₂O、Fe₂O₃、Al₂O₃及 SiO₂对电除尘器性能影响很大。其中，Sar、Na₂O、Fe₂O₃对除尘性能起着有利的影响;Al₂O₃及 SiO₂对除尘性能则起着不利的影响。煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响是其综合作用的结果。

 

Li₂O、K₂O、SO₃、CaO、MgO、P₂O₅、TiO₂及飞灰可燃物对电除尘器性能的影响相对较小(在美国南方研究所的 Bickelhaupt 先生的比电阻预测实验研究报告中，把Li₂O和 Na₂O的含量之和作为一个影响因素，实验结果表明，两者之和虽然很小，但其微小的变化，对粉尘比电阻的影响却很大。但国内有关专家对此观点存在异议)。其中，K₂O、SO₃、P₂O₅、Li₂O、TiO₂对除尘性能起着有利的影响，CaO、MgO对除尘性能则起着不利的影响。

2.2 烟气中水分含量的影响是显而易见的。炉前煤水分高，烟气的湿度也就大，有利于飞灰吸附而降低粉尘表面电阻(SO3+H2O=H2SO4)，粉尘的表面导电性也就好。另外，水分可以抓住电子形成重离子，使电子的迁移速度迅速下降，从而提高间隙的击穿电压。总之，水分高，则击穿电压高、粉尘比电阻下降、除尘效率提高。在燃煤含水量很高的锅炉烟气中，尤其是烟温不是很高时，水分对电除尘器的性能起着十分重要的作用。

2.3 煤的灰分高低，直接决定了烟气中的含尘浓度。对于特定的工艺过程和在一般含尘浓度范围内，驱进速度或表观驱进速度将随着烟气含尘浓度的增加而增大。但含尘浓度过大，会产生电晕封闭。出口烟气含尘浓度要求相同时，其设计除尘效率的要求也越高。烟气含尘浓度高，所消耗表面导电物质的量大，对高硫、高水分的有利作用折减幅度大。综合来讲，高灰分对电除尘器的烟尘排放是不利的。

 

2.4 烟气温度对飞灰比电阻影响较大。一般而言，飞灰比电阻在烟气温度为150℃左右时达到最大值,如果从150℃下降至100℃左右,比电阻降幅最大可达一个数量级以上;同时，烟气温度降低，击穿电压提高，有利于提高运行电压，减小烟气量，从而增大了比集尘面积(SCA)，增加了电场停留时间，对除尘有利。

2.5 烟气中SO₃含量对除尘性能影响很敏感。高Sar煤时，Sar对电除尘器的性能起着主导的作用;而低Sar煤时，Sar的影响相对减弱，电除尘器的性能主要取决于飞灰中碱性氧化物的含量、烟气中水的含量及烟气温度等。

2.6 飞灰粒径对驱进速度有较大影响。当粒径大于1μm时，粉尘驱进速度与粒径为正相关;当粒径为 0.1μm~lμm 时，粉尘的驱进速度最小;当粒径小于0.1μm时，粉尘驱进速度与粒径为负相关。总体来说，PM2.5电场荷电和扩散荷电均较弱，电除尘器对其除尘效率相对较低，且其黏附性较强，振打加速度不足时，清灰效果差，振打加速度较大时，易引起二次扬尘。

2.7 同时满足Sar含量小于0.3%、Na2O 含量小于0.2%、(Al2O3+SiO2)的含量大于90%或 Fe2O3,含量小于2%四个条件中的三个及以上时，电除尘器的除尘难度较大，一般可称其为困难状态，应特别注意。

3 煤、飞灰的其他性质对电除尘器性能的影响分析

3.1 挥发分的高低直接影响煤燃烧的难易程度，挥发分高的煤易燃烧，而燃烧的程度又将影响烟气及飞灰成分。

 

3.2 发热量越低，煤耗就越大，因此烟气量越大。

3.3 灰的熔融温度与其成分有密切关系，灰中Al2O3、SiO2含量越高，则灰的熔融温度越高:Na2O、K2O、Fe2O3、MgO、CaO等有利于降低灰的熔融温度。一般地，灰的熔融温度高，不利除尘。

3.4 一般地，粒度小，堆积密度大。当真密度与堆积密度之比大于10时，电除尘器二次飞扬会明显增大，应给予注意。

3.5 由于飞灰有黏附性，可使微细粉尘凝聚成较大的粒子，这有利于除尘。但黏附力强的飞灰，会造成振打清灰困难，阴、阳极易积灰，不利于除尘。一般地，粒径小、比表面积大的飞灰黏附性强。