五区电除尘技术试验研究及应用
摘要：五区电除尘技术是一种新型的电除尘器提效改造技术，由于其性能优良、工作可靠、稳定运行，工程投资少、施工周期短等优点而得到广泛应用。在模拟计算分析其阻力和对气流分布影响的基础上，试验研究其对不同粉尘的收尘性能，结果表明：五区电除尘技术可高效捕集微细、高比电阻粉尘，且设备阻力小，气流分布理想。
关键词：五区电除尘,提效改造,气流分布,阻力,转板电场
五区电除尘技术专为改造已有电除尘器而研发，它具有收尘机理先进、高效捕集微细粉尘、充分利用内部空间、不增加设备规格尺寸、增加设备阻力很小、工程周期短、粉尘排放降低明显等特点。
1设备结构及工作原理
五区电除尘器的结构如图1所示。
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工作原理如图2。
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以二电场电除尘器为例(图2)。含尘气体进入电除尘器进风口后，首先经过均流电场，在达到气流均布的同时，使粉尘凝聚、荷电，一部分荷电粉尘被均流收尘极捕集。然后粉尘进入复荷电场区，被均匀且充分荷电；每经过一次复荷电场区，粉尘就被均匀且充分荷电一次，接着粉尘进入普通电场区，像常规电除尘器一样完成荷电一捕集过程。接着粉尘进入辅助电场区，该区电场强度大且均匀，粉尘被捕集的机会增多，辅助电极能捕集荷正电粉尘。转板电场设置在第二电场的出口侧，粉尘移动到转板荷电极时被再次荷电，而后直接被转板收尘极捕获，转板收尘极对密度小的微细粉尘捕集效果更为明显，转板收尘极的清灰采用底部刮(刷)灰方式，对比常规的振打清灰，从根源上解决了二次扬尘问题，刮(刷)灰装置直接将粉尘收集灰斗内。
2流场数值模拟试验
转板电场是五区电除尘的主要组成部分，也是对其流场荷阻力影响最大的设备b刮。下面介绍有关设备阻力和气流分布的数值模拟试验情况。
2．1数值计算建模
以工程所用的电除尘器为例，采用Fluent软件计算分析增设转板电场前后除尘器的阻力和气流分布，以得出转板电场对电除尘器阻力和气流分布的影响结果。
电除尘器三维模型如图3所示，进口有三层气流分布板，开孔率分别为62％、52％和46％，出口槽形板的等效开孔率为36％。转板收尘极为多孔板(开孔率约为70％)，其转动速度慢，可假定其运动不影响气流分布，在计算模型中将转板收尘极等效成两层气流分布板。
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边界条件设置：进口边界条件选择速度进口边界条件，假定进口断面气流分布是均匀的，速度大小取平均值，方向垂直于进口断面；出口边界条件选择压力出I=l边界条件。压力出口边界条件需要在出口处设置静压(相对压力)和一组“回流”参数。壁面条件采用无滑移壁面条件。气流分布板是多孔板，计算时将其简化为均匀的透气板，用多孔跳跃模型模拟。
2．2设备阻力计算
3种工况计算说明：工况1，进风口内设三层气流分布板，出口内设出口槽形板；工况2，进风口内气流分布板不变，将出风口内的槽形板换成转板电场；工况3，进风口内前两层气流分布板不变，将第三层气流换成转板电场，出风口内的槽形板换成转板电场。
2．3流场分布及分析
由Fluent计算得出的烟气流场分布云图如图5所示。图中的1，2，3，4分布表示一电场前，一、二电场之间，二、三电场之间，三电场后等4个断面。
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通过对3种工况下各断面流速的相对均方根值分析，可得到以下规律：a．在设定的原始状态计算条件下，工况1进出口流速的相对均方根最小，分别为0．145和0．21。b．在除尘器入口增设转板电场，可改善气流分布的均匀性。c．出口增设转板电场或改变转板电场的开孔率，对断面1、2的影响很小，而对断面3、4的影响大。d．出风I=I转板电场的开孔率不当，则断面3、4的气流分布变差；原设备气流分布(工况1)对出风口转板电场的流场影响也很大。e．将出I=I槽形板改造成转板电场时，需要通过均流，导流调节来达到气流分布的均匀性。
3收尘性能试验
3．1试验装置
收尘试验装置见图6。
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3．2试验条件
为检测转板电场的收尘性能，试验样机选择普通电场、转板电场和重力沉降3种结构形式。进行普通电场试验时，样机内选用应用较多的极配形式：阳极板为480C板、阴极RS芒刺线，极线距为0．5 m，电场长度为2 m。进行转板电场试验时，样机内装设有转板电场组件(放电极为十齿芒齿线)。进行重力沉降试验时，样机内无电场构件。
同极距分别采用0.4，0.45，0.5 m，试验环境温度9℃，环境湿度30％，入口烟气含尘质量浓度约470 mg／ma。
3．3 试验粉尘
试验粉尘选用3台不同的带式烧结机机头粉尘(分布为1#、2#、3#)，3种粉尘的化学成分如表l所示，粒度分布和比电阻如表2所示。
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3．4试验结果
3种粉尘、3种同极距下的转板电场和重力沉降收尘试验效率结果见表3。
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3种粉尘、3种同极距条件下普通电场的收尘效率试验结果见表4。
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3．5试验结果分析
上述所测除尘效率实际是电场除尘作用和重力沉降作用的共同结果，因此为便于比较，将各试验条件下的电场收尘效率汇总如图7所示。
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分析收尘性能试验数据可得出如下结论：a．统计平均电场试验收尘效率，转板电场较普通电场高15％；而转板电场的长度不到普通电场的1/2，可见转板电场的性能之优越。b．对于不同性质的粉尘，转板电场和普通电场都有效率最高的极距范围，可见两者都有极配优化的必要。c．对于相同的同极距，转板电场可获得较高的运行电压，而二次电流偏低；普通电场可获得较高的二次电流，而运行电压偏低。转板电场更有利于节能减排。d．转板电场对微细、高比电阻粉尘的捕集效率高，且异极距越大，捕集效率越高。
4工程应用
改造设备概况：粉尘种类为30 m2带式烧结机机头原电除尘器规格型号GD 60．II，处理气量19万m3，h，电场风速0.88 m／s，2个电场，同极距0．4 m，电场长度8 m，通道数18个，人口粉尘质量浓度3—5 gin’，出口排放粉尘质量浓度0．13 g，m3，排放粉尘为土灰色絮状粉尘，堆积密度0．35/cm3。
实施改造时，采用五区电除尘技术进行改造：进风口内增设均流电场1套，一、二电场前各增设复荷电场2套，出风口内增设转板电场1套。原设备壳尘。传统电场 体，进出风口，阴阳极及振打，灰斗等均不作任何改造。
改造结果：改造实施投运1年后，工程验收检测出口排放粉尘质量浓度分别为39 nlg，m3和21 mg，m3。设备阻力增加约80 Pa。
5结论
1)在电除尘器内部增设转板电场，无论是出风口内还是进风口内，其增加阻力很小。
2)在除尘器入口增设转板电场，有利于气流分布的均匀性。在除尘器出口增设转板电场，通过整体(包括原气流分布系统和转板)的流场数值模拟试验，所得分布状态理想。
3)转板电场长度短，收尘效率高，对微细粉尘和高比电阻粉尘也有优越的性能。
4)在五区电除尘技术的工程应用中，检测证实其对出口排放改善效果明显。
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