粉尘预荷电与荷高压导电多孔陶瓷管耦合的除尘新技术研究

北极星环保网讯:研究了粉尘预荷电与荷高压导电多孔陶瓷管耦合的除尘新技术。该技术首先通过设置直流负电晕(-20kV)的预荷电器对粉尘进行荷电,再使含尘气体穿过荷载高压负电(-5000V)的导电多孔陶瓷管的管壁而进行过滤除尘。结果表明,该技术降低了导电多孔陶瓷管除尘过程的气体压降。

在相同除尘时间(60min)内比较,该技术的粉饼压降(787Pa)仅为无荷电条件下粉饼压降(4300Pa)的0.183倍;在相同粉饼质量(1000g)的情况下比较,该技术的粉饼压降仅为无荷电条件下40min粉饼压降(2747Pa)的0.286倍。这很可能是因为粉尘荷电导致的颗粒间斥力使粉饼更加疏松,而且导电多孔陶瓷管荷载与粉尘相同的电荷,两者结合松散,减小了过滤过程中的气体压降。该技术有望显著降低工业多孔陶瓷管除尘过程的气体压降,并延长其再生周期。

大气灰霾污染已经成为我国当前环境治理领域最为紧迫的重要议题,工业尾气直接导致的颗粒物排放已经成为控制工业污染源一次颗粒物污染的重中之重,因此亟待开发高效、低阻的含尘气流净化技术。目前,惯性除尘、湿法除尘、电除尘、布袋除尘和电-袋复合除尘都在工业除尘领域发挥着作用。

其中,惯性除尘很难去除粒径低于2.5μm的颗粒,且二次扬尘明显;湿法除尘无法用于高温尾气且会产生除尘废水和灰泥,应用范围有限;电除尘工艺气体压降极小、稳定可靠,但粉尘的电阻率过高或过低都严重影响其除尘效果,此外由于荷电机制的限制,电除尘过程对于粒径2.5μm左右粉尘的去除效果不佳;

布袋除尘是过滤精度最高、除尘效果最可靠的除尘工艺之一,但布袋除尘气体压降大、设备动力能耗高,且纤维布袋很难耐受高温、含有腐蚀性或含有火星的气体;

电-袋复合除尘是目前最可靠和最广泛应用的除尘方案,随着我国目前对于工业粉尘排放浓度限值的日益降低,电-袋复合除尘表现出了很强的技术优势和市场竞争力,然而其布袋除尘工段同样不能耐受高温、腐蚀性等苛刻工况。因此，开发一种能耐受恶劣除尘工况的除尘工艺在我国目前的除尘技术领域具有一定的意义。

利用多孔陶瓷管取代布袋进行除尘可以显著扩展该除尘技术在耐热和耐腐蚀方面的工业应用范围。多孔陶瓷管具有优异的稳定性和耐酸碱性，使过滤除尘在很多恶劣工况下的使用成为可能，尤其在净化需要余热回收的工业废气和回收有色冶金工业废气中的有价粉尘方面表现出独到的技术优势和竞争力。

然而，多孔陶瓷管的气体压降较大，且随着“除尘—再生”的循环往复，多孔陶瓷管的气体压降不断增大，导致再生周期变短，最终多孔陶瓷管因阻塞而报废，其原因在于粉尘中的微小颗粒钻入多孔陶瓷管的过滤孔道中并不断积累。

为了将多孔陶瓷管充分再生，往往需要施加较大压力的反吹再生气流，这增大了多孔陶瓷管破裂的风险，因此多孔陶瓷管往往壁厚较大以提供较高的耐反吹机械强度，而这也提高了多孔陶瓷管的成本。

为解决上述问题，很多研究人员构思引入静电力进行外场强化以降低多孔陶瓷管表面的粉饼压降，并限制粉尘进入多孔陶瓷管的微细孔道。本研究提出了粉尘预荷电与荷高压导电多孔陶瓷管耦合的除尘新技术，该技术方案如图1所示。

图1粉尘预荷电与荷高压导电多孔陶瓷管耦合技术方案示意图

首先，通过预荷电器对气流中的粉尘进行荷电，然后使含尘气流通过导电多孔陶瓷管的壁面进行过滤除尘，通过外部高压电源对导电多孔陶瓷管表面荷载高电压，其电性与粉尘所荷载的电性相同，同性电荷的推斥作用使粉尘不能进入导电多孔陶瓷管的微细过滤孔道，而且粉尘之间的电荷斥力使粉尘颗粒之间疏松堆积，有望降低除尘气体压降并提高导电多孔陶瓷管的再生周期。

延伸阅读：

高效煤粉工业锅炉低氮燃烧与半干法除尘脱硫脱硝新工艺的设计及应用

除尘设备的各类零部件大揭秘 零件到整体一目了然

低低温电除尘技术特点及在高灰煤超低排放工程中的应用

电厂超声波干雾抑尘除尘系统的应用与效果