电除尘器气流分布试验标准现状与分析
摘要：气流分布试验标准是保障电除尘器气流分布优化、高效收尘的重要工具。在《电除尘器气流分布模拟试验方法》（JB/T 7671－2007）实施之际，介绍了电除尘器气流分布试验标准发展现状，并结合实例分析了其存在的问题，提出了对应的调整建议。
关键词：电除尘器 气流分布 标准
气流分布是影响电除尘器收尘效率的主要因素之一。电场区内气流分布均匀是高效收尘的必要条件，气流分布不均匀导致的大涡流、气流死角及二次飞扬等现象将显著降低电除尘器的收尘效率[1]。而解决气流均布问题的主要方法是开展物理模型试验，在一定比尺的相似模型内调整流场并进行测试，达到要求后将此调整方案同比放大应用于实际设备。
鉴于气流均布的重要性及气流分布测试的专业性，电除尘标准体系下专设了电除尘器气流分布模拟试验方法标准，对模型设计、测点设置、测试仪器及评判标准等进行了规定，并不时组织修订。2007年8月28日，国家发改委发布了最新版的《电除尘器 气流分布模拟试验方法》（JB 7671—2006）。
本文对近三版气流分布试验标准进行了对比分析，并结合当前气流分布技术的发展及一些试验实例，提出了针对性的建议。
1 气流分布试验标准的现状
电除尘器气流分布试验标准属于行业标准，归口于机械工业环境保护机械标准化技术委员会，起草单位主要是浙江菲达环保科技股份有限公司（原诸暨电除尘器研究所）、上海冶金矿山机械厂及西安热工研究院等。近3次修订后的标准ZB J 88001.4－1988、JB/T 7671－1995、JB/T 7671－2007，都是在流体三大相似定律及自模理论的基础上，对模型设计、测试方法及评定依据做出不同程度的规定，基本上满足了电除尘气流分布模型试验的要求，一定程度上保障了电除尘器气流分布设计的准确性，对电除尘技术的应用与发展起到了重要的作用。
ZB J 88001.4－1988的重要规定概括如下：
（1）模型设计符合几何相似准则，模型比不小于1∶16，模型中应设置模拟极板。
（2）模型试验的流体流量复核动力相似准则。根据自模化区原理，模拟电场通道中的雷诺数应大于4 000。
测试断面可设在一电场进口端、各电场出口端或相邻电场之间，每个电场至少有一代表截面，首尾界面允许深入电场的距离不大于900 mm。
原则上将整个截面分为等面积的小矩形，取其中点为代表点测风速。相邻测点间距一般不大于1 m，上下行测点到电场边缘距离一般不大于600 mm（实机尺寸）。
测试仪器可采用标准皮托管、S型皮托管或热球式风速仪。测电场区流速用翼式风速仪或热球（线）式风速仪，测速时探头方向应和除尘器轴线平行，其偏差不大于5°。
气流均布评判标准采用RMS标准，对一电场进口截面测得的相对均方根差系数σr<0.25，其他截面小于0.2，99％以上测点的流速小于平均流速的140％，顶部与底部行的流速宜小于截面流速，平行室或平行进出口封头的流量分配、各室（封头）流量和理想分配流量之差不超过±5％[2]。
JB/T 7671－1995相对ZB J88 001.4－1988来说限制有所放宽，去掉了部分细节规定并加以修订，测试断面只设置在第一电场进口端，测点数只要求不少于8×8。模型比也放宽到分两级分别要求。多封头电除尘器流量分配试验时，要求各分配流量之间的相对误差应不大于10％。但加上了气流流向的要求：要求在电场中气流无旋涡、无回流、无死角、流向与电除尘器的轴线一致[3]。
JB/T 7671－2007则又完全回到ZB J 88001.4－88的轨道上来，但限定有所放宽，测试断面也只设置在第一电场进口端，去掉了测点设置中上下行测点到电场边缘间距的限制，评判标准中也删除了各测点流速与平均流速的比较限定[4]。
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表1 某钢铁厂264 m2两室三电场电除尘器气流分布试验测试结果 m/s
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从上述可知，电除尘器气流分布试验标准发展至今，均采用物理模型试验法，以气速均方根值为检验指标，以流体三大相似为目标，根据气流分布技术的新发展，以ZB J 88001.4－88规定内容为基本框架进行增删或修订而成，是电除尘技术在我国的应用与推广的基础保证。但从后续修订思路来看，整体是在不断放松其约束，增大其自由性，这样对气流分布试验的可靠性有一定影响，实际上弱化了气流均布的重要性。
2 当前问题
（1）限制放宽，难以确保气流充分均匀，与当前环保形势不相符。
电除尘器气流分布试验标准虽历经修订，从气流分布这个角度保障了电除尘器的高效稳定运行，但由前述可知，最近两次修订实际上均是对ZB J 88001.4－1988限制条件的放松，其中不乏影响整个测试准确性的关键条件，如今气流分布测试一般只在第一电场进口端设置测试断面。这一修订的基础是普遍认为后续电场区气流分布均匀性好于前部电场区，但实际上却并非完全如此。表1是对某钢铁厂264 m2两室三电场电除尘器气流分布试验的最终调试结果，第一、二、三、四断面分别设置在第一电场进口端、一二电场间、二三电场间、三电场出口端，表中数据代表对应断面上均布的8个风速传感器在各对应垂向位置上的测试值。
由上表可知，4个测试断面的б分别为0.16、0.26、0.18及0.21，并未呈逐级递减的趋势，而是无规律的变化。如按现有标准检验，则本次试验的结果可谓非常理想，但实际上一二电场中某些区域的气流均匀性比较差，从而对收尘效率会产生局部的消极影响。
此外，现有标准对多封头流量分配试验的约束的放缓也会在某些时候对进气量、流场分布造成较恶劣的影响。
而当前正掀起新一轮的环保热潮，环保意识日益提高，污染物排放标准修订迅速，颗粒物排放浓度由以前的150 mg/mN3修订至100 mg/mN3，许多地区又迅速以50 mg/mN3开始作为检测标准，这样，在原标准下建造的大批电除尘器明显不能适应新的形势，改造工作迫在眉睫，如何经济、高效地提高电除尘器收尘效率已成为电除尘工作者研究的热点问题。气流分布作为影响电除尘器收尘效率的重要因素之一，此时就应凝聚上更多关注而加以研究。因为气流分布技术具有改造周期短、工作量小、对原有设备改动小等优点，加之以前对其关注度不够，提效空间大，理应成为新时代下电除尘器达标改造的重要方向。进而气流均布技术的前提保证—气流分布试验标准的严实度就显得尤为重要了。
（2）只以气流均布为最终目标，与当前气流分布技术发展不相称。
一般认为，气流分布均匀是电除尘器最佳收尘的前提。但HEIN等以电除尘器内实际观测到的颗粒浓度分布及气流廓线为出发点，推出了以“在除尘器内合理分布粉尘，提高电场空间利用率，减少二次飞扬”为目标的不均匀气流分布技术——斜气流技术（SGFT），提倡在电场入口处采用上低下高的流速分布，在出口处采用上高而下低的流速分布。其应用关键在于确定对应设备对应工况的理想斜气流廓线，即倾斜度[5]。
斜气流技术应用一般分三步走：首先根据原设备的尺寸、烟气条件及运行参数，通过数据模拟计算，或根据经验预设，得到初步斜气流廓线；然后建立物理模型进行气流分布调试和模拟工况试验，得到最终廓线模式及设计参数、提效幅度；最后将形成廓线的设计参数放大应用于原设备中。在当前数值模拟准确度有限的情况下，斜气流技术的成功应用很大程度上依赖于气流分布试验，物理模型试验的成败在较长时间内仍是斜气流技术推广与发展的关键。
斜气流技术已在国外多台设备上应用并取得显著成效，但在我国尚停留在实验研究或数模计算阶段，但研究者已趋之若鹜，相信在不久的将来必将看到在我国成功应用的报道。因此，作为电除尘器行业标准之一的电除尘器气流分布试验标准应当注意到这一动向，及时调整，改变气流分布试验即为气流均布试验的成规，对斜气流模型试验方法及评价标准等做出同等规定，以适应不断发展的气流分布技术要求。
3 建 议
（1）在排放标准日益严格，电除尘技术面临严峻挑战的今天，更应重视气流分布技术所能带来的提效空间，从而意识到气流分布试验标准的重要性，把握住每一条款的修订所带来的相关影响，加强研究，更准确地给出其理论与实践依据，更加周全地为气流均布的最终目标设定试验准则。
（2）严格尺度，以更合理、准确的试验方法，更高的气流分布试验目标求得更好的气流均布状态，从而保障电除尘器更大幅度地发挥其收尘功效，适应新的环保需求。
（3）重视到斜气流技术对当前电除尘器提效改造项目的强大优势，积极组织开展斜气流技术研究工作，增设斜气流物理模型试验方法、评价标准等条款，大力推动该技术在我国的应用与发展。
4 结 语
电除尘器气流分布试验标准发展至今，为电除尘器的发展起到了保驾护航的作用，但在电除尘技术面临巨大挑战的当今与未来，该标准更应是时而动，与时俱进，进而发挥更大更强的作用。
参考文献：
[1] WHITE H J.工业电收尘[M].王成汉，译.北京：冶金工业出版社，1984.
[2] ZB J 88001.4－1988，电除尘器气流分布测试[S].
[3] JB/T 7671－1995，电除尘器气流分布模拟试验方法[S].
[4] JB/T 7671－2007，电除尘器气流分布模拟试验方法[S].
[5] HEIN A G.粉尘二次飞扬、气流分布与电除尘器性能[J].电力情报，1991（1）：91-99.
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