闫克平 电除尘技术发展与应用

5.2本体选型和分区

对电除尘器本体进行选型和分区的目的是：在相近的本体尺寸下尽可能提高电除尘指数;或在同样的电除尘指数下尽量缩减本体尺寸。现有电除尘器本体主要采取大分区制造，各分区缺乏明确的不同控制原则。在高负荷收尘区内还常出现电源与本体不匹配所导致的运行电场强度偏低的现象。

本体分区设置示意图如图9和表3所示。一般从第1电场至末电场起晕电压应逐次增加以满足前端高负荷收尘和防止过度放电的需求，而放电电流及注入功率则逐次递减以避免后端电场离子风引起的细颗粒物二次扬尘。由图9可见：电场越靠近端头，有效电场长度就越短，各电场平均电压相近，在80~86kV范围内;电流密度则明显自1A/m2降至0.1mA/m2。

尽管第1电场的运行电压略高于后续电场，但由于电场长度短，所以它的比收尘面积为12s/m低于第3电场。图9中虚线为不同电场注入功率的变化程度，前端电场由于电流密度较高而使注入功率高，捕集高质量浓度颗粒物的能力较强;而末电场电流密度和注入功率低，收集到极板的细颗粒物不易被离子风吹起。

每个电场振打都会引起出口排放质量浓度出现峰值，越靠近末电场，峰值就越高。如平均出口质量浓度约为8mg/m3时，第4电场电除尘器从第1电场至末电场顺次振打造成的排放质量浓度峰值分别可达35、40、60、45mg/m3。在神华某燃煤机组中，进行第5电场小分区供电改造，可实现PM10和PM2.5的排放质量浓度分别在15mg/m3和2mg/m3以下[21]。

6离子风、电凝并及粉煤灰高值化

6.1离子风与电除尘过程

离子风是指高压放电极产生的离子推动周边空气分子而产生的气流运动。电除尘器收尘效率依赖于颗粒物在电场力作用下向收尘极板的迁移能力[32]，电晕放电产生的离子风则会影响电除尘器的内部流场形态，易将均匀的层流分布转变为复杂的湍流[33]。

曾宇翾等利用2维激光粒子成像测速(PIV)技术测试发现输入功率比电极间距对离子风影响更大，离子风速度与运行电压呈线性关系;在实验装置中施加8kV的电压即可产生速度达0.5m/s的离子风[34]。

沈欣军等进一步发现正、负电晕放电产生的离子风都会严重干扰电除尘器内部一次气流分布，最高气流增速可达0.7m/s;当收尘极板间布置有1对放电极时，会产生4个对称的涡旋，不利于细颗粒物的收集[35]。在此基础上，宁致远测试了宽电极间距电除尘器内离子风对气流分布的影响。

宽电极间距是指电除尘器同极距大于常规的400mm。与沈欣军结论相同，此种电除尘器中放电极会产生多个涡流，挤压原有气流并形成“窄管效应”，反而使大量颗粒物以高于平均载气流速的速度从电除尘器中部流出。为了消除窄管效应，在同极距为400mm的极板间布置4根放电极，沿气流方向同极距250mm，每根放电极距最近的极板100mm。

图10为此布置条件下的流场分布，图中空心白圈为电极位置，流场位置为电除尘器中轴下半侧，两侧相对称。横纵轴坐标为空间尺度，单位为mm。

在两电极原有涡流间产生了新的涡流，有效地延长了颗粒物停留时间。继而研发了5电极布置形式，即在4电极中心增设1根高压放电线。5电极形式有效破坏原有4涡流场和高速通道，加强了中部新生涡流的强度，不仅可使收尘效率比常规电除尘器提高近15%，而且可使放电能耗降至常规的13%。电除尘器内部流场的湍动能与收尘效率呈正相关，表明对离子风的优化利用是在目前低排放基础上进一步提高细颗粒物捕集的重要手段[36-37]。

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