1 課題的提出

     燃煤鍋爐尾氣的含塵濃度一般在50 g/Nm3以下,干法水泥生產線窯尾煙氣含塵濃度不超過80g/Nm3，以前工業(yè)窯爐尾氣含塵濃度均低于100g/Nm3，人們將含塵濃度高于100 g/Nm3的煙氣視為高濃度煙氣。現代先進的水泥生產工藝則將生料粉全部經電除塵收集后再送去預熱、分解和煅燒，其煙氣含塵濃度可達500-1000g/Nm3。循環(huán)流化床脫硫技術為獲得很高的脫硫效率,要求CaO、Ca(OH)2通過多次循環(huán)與煙氣充分接觸以提高脫硫效率、降低鈣硫比，脫硫塔內的煙氣含粉濃度在1000g/Nm3以上，而進入除塵器的含塵濃度也可達600-1000g/Nm3。按傳統的電除塵理論和實踐，這么高濃度的含塵煙氣如直接進入電場必產生電暈封閉而幾乎沒有除塵效果，故不能直接選用電除塵進行處理。然而，國內外的實踐已經證明電除塵處理濃度高達1000g/Nm3的煙氣不再是不可能的事了。在此，我們有必要重新認識和探討有關問題并尋求正確答案:

     1、高濃度煙氣進入電場后是否必定會產生電暈封閉?產生電暈封閉的條件究竟是什么？采取何種措施才能克服電暈封閉？
 

     2、目前已投入使用的高濃度電除塵器與普通電除塵器有哪些不同?

     3、已有高濃度電除塵技術方案有哪些不足之處？如何進一步完善和優(yōu)化高濃度電除塵技術方案?

     4、用于處理高濃度煙氣的其它除塵方案與電除塵方案相比，哪一種方案更有優(yōu)勢？

     2 關于電暈封閉問題的反思

     2．1 電暈封閉的存在條件

     關于電暈封閉現象，人們曾有過實驗和理論方面的驗證。設有密度為? 2.7g/cm3的粉塵，煙氣中的含塵濃度為c（g/Nm3），粉塵計算粒徑為d（μm）,顆粒為球形，其濃度也可表示為? 6c*1E+12/2.7/(πd3) (顆/Nm3)，則異極間距為0.2m時,某一極間通道單位高度、單位長度內的顆粒數為0.14c*1E+12/d3(顆)，每一顆?；ゲ恢丿B時粉塵顆粒對極板的總投影面積為0.11c/d(m2)，當? c=100g/Nm3、d=10μm時，其值為 1.1m2；c=200g/Nm3、d=20μm時，其值同樣為1.1m2，從而形成對極板面積的覆蓋。當濃度更高及粒徑更小時，還會形成多層覆蓋。即便是單層覆蓋，電暈區(qū)內產生的負離子就不能直接穿透煙氣層而到達極板，此即產生了電暈封閉。在此，我們曾假定電場橫斷面上各處的幾何條件與物理條件完全均勻一致。然而，實際電場并不能嚴格遵循幾何物理條件的一致，因而出現電暈封閉的濃度和粒徑存在一個范圍。

     2．2 高濃度煙氣及其粉塵在電除塵器內的運動

     用于處理高濃度煙氣的電除塵在進氣口內均設有預除塵裝置，無論其具體結構形式如何，均產生兩個效果：其一，通過慣性碰撞除去部分粗顆粒粉塵，使含塵濃度有所降低，這類預收塵裝置的除塵效率可達20-40%；其二，慣性碰撞未能去除而又隨煙氣一起進入電場的粉塵，由于重力作用向下沉降，根據粒徑和所處位置不同，粉塵在進入電場之前，沉降的速度和高度各不相同，從而造成煙氣進入電場后，含塵濃度及顆粒級配沿高度方向極不均勻。顯然，電場上部的濃度低且顆粒細，電場下部的濃度高且粗顆粒所占比重大，然而即使是低濃度區(qū)域的含塵濃度仍將達到100甚至300g/Nm3以上，電暈封閉現象的存在是不爭的事實。

     在電場周邊，為防止煙氣旁路而設置的擋風板（或稱阻流板）將迫使煙氣進入電場后產生渦流，該處實際流速極低以致粉塵質量顆粒流量可能低到足以消除電暈封閉、產生放電通道的程度；內部結構因素及制造安裝誤差等因素也將造成某些通道流速的不均勻；此外，極間距離及電極幾何形狀的不一致在任何通道內都將存在。

     眾所周知，放電的產生與煙氣流速、含塵濃度、極間距、電極幾何形狀等多種因素均有直接關系。在此，煙氣流速、異極間距、電極形狀以及電源電壓的影響都很顯著。前已述及，電場高度方向上的濃度差異極大。電場上部粉塵濃度偏低，再加上電場內部的種種不均勻因素，給某些區(qū)域降低阻抗、解除電暈封閉、形成放電通道創(chuàng)造了條件。對給定的電場幾何條件，在場強足夠的情況下，某些區(qū)域首先克服動態(tài)氣體與煙塵的聯合阻抗、形成放電通道和電暈電流，使煙氣得到凈化（稱之為凈化通道），又由于對流傳質作用，高度方向鄰近區(qū)域的煙氣濃度被稀釋從而也開始出現電暈電流，凈化速率加快，這種效應沿氣流方向迅速擴張和延伸，直至波及電場全高。另一方面，初時未形成放電通道的區(qū)域也并非完全沒有電暈電離產生，只不過離子的遷移在粉塵顆粒的重重圍困下暫還無法穿透極間粉塵屏障而形成電暈電流罷了。實際上，只要有強電場存在，就會有電暈電離產生。隨著煙氣向后流動，電暈區(qū)附近荷負電的粉塵在紊流條件下按照概率向陽極輸運并吸附于極板從而使煙塵濃度得到一定程度的降低；與此同時，電暈區(qū)附近未荷電的粉塵在較強的不均勻電場作用下產生極化并與荷正電的粉塵一起迅速趨向陰極，也在一定程度上使煙塵濃度減小。經過一定距離，當煙塵濃度降到一定程度時，電暈封閉逐漸解除，也開始出現電暈電流——此即電暈封閉條件下的煙氣凈化過程。