低低温系统中粉尘颗粒团聚特性研究

在火电厂的尾部烟气处理系统中，通常粒径过小的粉尘颗粒在干式静电除尘器中很难被除去。但大颗粒对小颗粒的黏附以及小颗粒之间的团聚作用，使超细颗粒得以脱除，粉尘颗粒物脱除效率提高。除尘器尺寸影响着颗粒物的停留时间，即吸附时间，从而对团聚效果造成影响。小颗粒物的团聚有利于提高粉尘的脱除效率，但大颗粒之间的团聚则会造成除尘器的积灰堵塞。因此，对于除尘器前换热器的设计，其尺寸和温度参数非常重要。

2.3吸附温度对团聚程度的影响

粒径为＞60~75 μm、＞75~91 μm的粉尘颗粒物在不同吸附温度下的团聚效果如图9所示。其中，不同粒径颗粒物的团聚时间分别取为10 min和 30 min。

图9 吸附温度对团聚效果的影响

由图9可以看出：＞60~75 μm的颗粒物在吸附时间为10 min时，温度的降低大幅提升了团聚效果；在吸附温度为100 ℃时，几乎没有发生明显的团聚，而在吸附温度为90 ℃时，不仅发生了小颗粒物在大颗粒表面的黏附，大颗粒之间也开始发生一定的团聚现象，说明温度的降低将大幅促进团聚现象的发生；当吸附时间延长至30 min时，＞75~ 91 μm粉尘颗粒物吸附温度为90 ℃时的团聚程度要大于100 ℃，但此时两个温度下的差别远不如吸附时间为10 min时明显。

所以，吸附温度的降低会提升颗粒物团聚的效果，但提升程度与吸附时间有关。在吸附时间较短时，温度的降低对团聚效果的提升作用较大，会使颗粒物在短时间内发生大颗粒间的团聚现象。此时吸附温度是制约团聚效果的主要因素。而在吸附时间较长时，吸附温度对团聚效果的影响作用降低，成为影响颗粒物团聚的次要因素。

在实际低低温烟气处理系统中，颗粒物与硫酸酸雾接触，发生吸附的时间较短，此时温度的小幅变动将会引起团聚效果很大的改变。因此低低温换热器温度参数的选取就显得至关重要。如果选择不当，很容易造成换热器后除尘器的积灰，影响锅炉尾部设备的正常运行。

2.4 粒径对团聚程度的影响

吸附时间为30 min时，不同粒径颗粒物在90 ℃下的团聚效果如图10所示。由图10可以看出：在粒径≤60 μm时，团聚程度非常大，大小颗粒物已聚集成块；粒径＞60~75 μm时，颗粒物的团聚效果相对减弱，小颗粒之间的聚集以及小颗粒在大颗粒表面的黏附明显，但同时也发生了大颗粒之间的黏结；随着颗粒物粒径的增大，团聚效果进一步减弱；＞75~91 μm时大颗粒间的黏结程度已不如之前强烈，而对于＞91~125 μm的颗粒，几乎没有团聚现象发生。

图10 颗粒粒径对团聚效果的影响

由上述分析可得，随着颗粒物粒径的增大，颗粒物的团聚效果减弱。其中，小颗粒之间，以及小颗粒与大颗粒之间易发生团聚现象，而大颗粒之间的团聚能力较差，尤其是粒径增大至91 μm以上时几乎不发生颗粒物之间的团聚。

在实际工程中，小颗粒的聚群以及其在大颗粒物表面的黏结有利于超细颗粒物的脱除。而大颗粒间的团聚则会引起锅炉尾部设备的积灰堵塞，是应当极力避免的。恰当的设计吸附温度、时间等参数，防止60 μm以上大颗粒的结块，是低低温系统设计的重点。

3结 论

1）在吸附反应后，单个颗粒物表面形态分为表面呈现丝状形态、沟壑形态、小洞形态和中空形态4种类型。颗粒物间的团聚形态也可分为大颗粒间团聚、小颗粒间聚群、小颗粒黏附于大颗粒表面和小颗粒包裹大颗粒4种类型。

2）硫酸酸雾先以物理吸附的方式在颗粒物表面产生一层液膜，液膜与颗粒物间的化学反应则使颗粒物间黏附力增强，强化了团聚效果，有利于超细颗粒物的脱除。

3）颗粒物的团聚是分阶段进行的。初始阶段，主要发生小颗粒在大颗粒表面的黏附，以及小颗粒之间的凝并。随着吸附时间的延长，大颗粒之间逐渐开始发生团聚现象。

4）吸附温度的降低会提升颗粒物团聚的效果，但提升程度与吸附时间有关。时间较短时，温度的降低对团聚效果的提升作用较大，此时吸附温度是制约团聚效果的主要因素。吸附时间较长时，吸附温度变为次要因素。在实际低低温系统中，温度的小幅变动将会引起团聚效果很大的改变。因此低低温换热器温度参数的选取至关重要。

5）随着颗粒物粒径的增大，颗粒物的团聚效果减弱。小颗粒之间，以及小颗粒与大颗粒之间易发生团聚现象，而大颗粒之间的团聚能力较差，尤其是粒径增大至91 μm以上时几乎不发生颗粒物之间的团聚。因此，恰当的设计吸附温度、时间等参数，防止60 μm以上大颗粒的结块，是低低温系统设计的重点。

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