气流分布对电除尘器除尘性能的影响

某水泥厂有一条1000t/d水泥干法生产线，窑尾采用电除尘器，该除尘器于2000年投入运行。除尘器运行后除尘效率不太理想，没能达到国家规定的粉尘排放标准。经过几年的运行，除尘器内部构件部分已有损坏，除尘器粉尘超标排放日益严重。随着国家新的环保标准GB4915-2004《水泥工业污染物排放标准》的实施，水泥厂对除尘器进行了检修，更换了内部损坏的构件，但除尘效率仍没能得到彻底改观。为了使除尘器能够真正达标排放，我们对该除尘器进行了系统的分析研究，找到了问题的根源，并采取了一定的解决措施，也取得了理想的改造效果。笔者现将本次技术改造作一粗浅的分析和介绍，借此抛砖引玉。

一、电除尘器现状

1、电除尘器相关设计参数

电除尘器规格：                                             22/10/3×9/0.4

电除尘器处理风量：                                     240000m3/h

电场数：                                                         3

电除尘器总集尘面积：                                 5940m²

电场烟气风速：                                             0.76m/s

阳极振打方式：                                             侧部回转挠臂振打

顶部振打方式：                                             顶部传动侧部回转挠臂振打

阳极板型式：                                                 C480

阴极线型式：                                                 RS芒刺线

高压硅整流器：                                             GGJO2-1.0A/72KV

进口含尘浓度：                                              80g/ m³

出口排放浓度：                                              100mg/m³

2、现场实测数据

项  目 测试位置 进口 出口 处理风量（m3/h） 224570 231530 烟气风速（m/s） 0.71 0.73 烟气温度（℃） 154 122 烟气湿度（%） 12.3 11.9 含尘浓度（mg/m3） 69000 130 除尘效率（%） 　 99.81

 

二、除尘器存在问题及分析

从以上电除尘器的设计参数及现场实测数据进行分析排除：

1、电除尘器的实际处理风量231530 m³/h小于240000m3/h的除尘器理论设计风量。因此，电除尘器的实际使用没有超出设计范围。

2、电除尘器的风速、烟气湿度、烟气温度、进口含尘浓度均在电除尘器的合理范围之内，不会对电除尘器的使用性能产生影响。

3、电除尘器的总集尘面积为5940m²，完全能保证该除尘器在该场合的出口排放浓度控制在50mg/Nm³以内。因此，除尘器的选型也没有问题。

4、电除尘器内部的阳极板、阴极线、阴阳极振打及振打传动装置从现场看在设计中也不存在不合理的地方，都是目前国内通常采用的结构设计。而且内部损坏的部件都在上一次检修中得到了修复和更换，也不会出现因部件损坏而影响除尘器使用效果的情况。

5、高压硅整流器的规格为GGJO2-1.0A/72KV，可以满足该除尘器的运行需要。

6、从现场看，电除尘器的进口端设置了一层气流分布板，分布板的开孔率为50%，孔径为φ95mm。除尘器出口端未设气流分布板。根据经验，判断电除尘器电场内的气流分布不均匀。为了验证这个判断，我们进行了电场气流分布的测定。具体测试方法：在一电场末、二电场前的空间，水平方向每隔1200mm布一个测点，共8个，在垂直方向每隔1.5米布一个测点，共7个，总计56个测点。这56个测点测得的数据见下表（一）：

测  点 水平方向 1 2 3 4 5 6 7 8 垂直方向 1 0.26 0.35 0.52 0.97 0.6 0.63 0.45 0.14 2 0.29 0.66 1.02 1.86 1.85 0.73 0.55 0.23 3 0.37 0.73 2.91 3.61 2.92 1.74 0.63 0.45 4 0.49 0.77 3.14 4.37 2.66 1.98 0.99 0.46 5 0.68 0.73 2.09 4.09 3.91 2.83 0.75 0.35 6 0.32 0.65 1.74 2.49 1.86 1.76 0.64 0.39 7 0.27 0.59 0.97 0.73 0.68 0.82 0.58 0.22

 

 

从上表可以看出：电除尘器电场内的气体流速极不均匀，呈现中部流速快、四周流速低的特点。相对均方根差法计算σ=0.61，远高于国家规定的＜0.25标准。

由于该除尘器的电场气流分布装置只有一层气流分布多孔板，且分布多孔板的孔径φ95mm明显大于国内常用的气流分布板的孔径，造成电场内气体阻流差、均风效果差的状况，形成部分区域气体流速快，部分区域气流流速低，这样就会出现一些不良后果。

（1）由于电场内出现了气流高、低速度区，电场内的某些部位就存在涡流和死角，从而影响了烟气中粉尘的荷电和收集。

（2）由于电场内有了气流高、低速度区，造成各区域电场驱进速度不均匀。在气体流速过慢或过快时，电场驱进速度都会降低，从而使电场内电场强度降低，除尘器的除尘效率下降。

（3）粉尘在电场内荷电后沉积到阳极板上，以及阳极板上收集的粉尘沉降到灰斗内都需要一定的时间，电场内局部的高速气流会使气体中荷电的粉尘来不及沉降就被带出除尘器。

（4）电场内的高速气流、涡流会对极板、极线、灰斗产生冲刷，使极板、极线表面收集的粉尘，灰斗内沉积的粉尘产生二次飞扬，被重新带到后续电场或除尘器的出口，造成电除尘器的除尘效率大大降低。

因此可以判定，除尘器内部气流分布的不均匀是造成该电除尘器除尘效率下降，不能达标排放的主要原因。

三、改造措施

针对电除尘器电场内气流分布极不均匀的特点，我们将原电除尘器进口端的气流多孔分布板拆除，在电除尘器进出口位置重新设置气流分布装置。具体采取措施如下：

1、电除尘器的进口前端增设两块流线型气流导流板，在不影响气体流动形状的情况下将进入电除尘器的气流均匀分成上、中、下三股，这样可以确保气流在电场内上、中、下基本相同。

2、电除尘器进口封头内设置两层气流分布多孔板。通过增加阻力，把分布板前面大规模的紊流分割开来，在分布板后面形成小规模紊流，而且在短距离内使紊流的强度减弱。使原来方向不与气流分布板垂直的气流变为与板垂直。具体气流分布板布置形式见图1。

第一层气流分布板的开孔率为50%，第二层气流分布板的开孔率为45%，孔径均为φ85mm。分布板上端用螺栓连接在进口封头顶板上，下端与进口封头底板留有150mm的间隙，便于粗颗粒粉尘从间隙处滑落。

3、电除尘器出口封头内设置槽形板。在电除尘器出口处设置槽形板，不仅能使电场内的气流分布更均匀，更能更好捕捉电场内逃逸的粉尘。具体布置形式见图2。

 

四、改造效果

1、气流分布效果

电除尘器气流均布技术改造后，我们对原56个气流分布测试点进行了空载测试，测得气体平均流速为0.733m/s，相对均方根差σ为0.1634。该值小于ZBJ88001.4-88《电除尘器气流分布试验》中规定的＜0.25的要求。可以说，本次电除尘器气流均布技术改造是成功的。具体测试气体流速数据见下表（二）：

电场气体流速测试数据分布表（二） 单位：m/s

测  点 水平方向 1 2 3 4 5 6 7 8 垂直方向 1 0.67 0.75 0.76 0.74 0.76 0.73 0.75 0.74 2 0.73 0.76 0.72 0.77 0.72 0.73 0.75 0.69 3 0.74 0.73 0.71 0.75 0.73 0.74 0.73 0.7 4 0.71 0.67 0.74 0.76 0.76 0.71 0.7 0.72 5 0.7 0.73 0.72 0.74 0.71 0.73 0.75 0.75 6 0.71 0.75 0.74 0.79 0.76 0.76 0.74 0.74 7 0.72 0.73 0.72 0.74 0.7 0.72 0.78 0.74

 

2、电除尘器出口排放浓度

电除尘器投入运行后三天，我们对电除尘器的出口排放浓度进行了测试，测得电除尘器的出口排放浓度为46.37mg/Nm³，低于国家规定的50mg/Nm³标准。

五、结论

通过本次电除尘器的技术改造可以看出，气流分布对电除尘器的除尘效率有着非常显著的影响，一台电除尘器如果没有很好的气流分布措施，就不可能有好的除尘效率和运行结果。也为我们今后电除尘器的设计和改造提供了很好的借鉴。