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(chǎn)線窯尾煙氣含塵濃度不超過(guò)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?，F(xiàn)代先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝則將生料粉全部經(jīng)電除塵收集后再送去預(yù)熱、分解和煅燒，其煙氣含塵濃度可達(dá)500-1000g/Nm3。循環(huán)流化床脫硫技術(shù)為獲得很高的脫硫效率,要求CaO、Ca(OH)2通過(guò)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(nèi)的煙氣含粉濃度在1000g/Nm3以上，而進(jìn)入除塵器的含塵濃度也可達(dá)600-1000g/Nm3。按傳統(tǒng)的電除塵理論和實(shí)踐，這么高濃度的含塵煙氣如直接進(jìn)入電場(chǎng)必產(chǎn)生電暈封閉而幾乎沒(méi)有除塵效果，故不能直接選用電除塵進(jìn)行處理。然而，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐已經(jīng)證明電除塵處理濃度高達(dá)1000g/Nm3的煙氣不再是不可能的事了。在此，我們有必要重新認(rèn)識(shí)和探討有關(guān)問(wèn)題并尋求正確答案:

     1、高濃度煙氣進(jìn)入電場(chǎng)后是否必定會(huì)產(chǎn)生電暈封閉?產(chǎn)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(shù)方案有哪些不足之處？如何進(jìn)一步完善和優(yōu)化高濃度電除塵技術(shù)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(shì)？

     2 關(guān)于電暈封閉問(wèn)題的反思

     2．1 電暈封閉的存在條件

     關(guān)于電暈封閉現(xiàn)象，人們?cè)羞^(guò)實(shí)驗(yàn)和理論方面的驗(yàn)證。設(shè)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(jì)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(shí),某一極間通道單位高度、單位長(zhǎng)度內(nèi)的顆粒數(shù)為0.14c*1E+12/d3(顆)，每一顆粒互不重疊時(shí)粉塵顆粒對(duì)極板的總投影面積為0.11c/d(m2)，當(dāng)? c=100g/Nm3、d=10μm時(shí)，其值為 1.1m2；c=200g/Nm3、d=20μm時(shí)，其值同樣為1.1m2，從而形成對(duì)極板面積的覆蓋。當(dāng)濃度更高及粒徑更小時(shí)，還會(huì)形成多層覆蓋。即便是單層覆蓋，電暈區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子就不能直接穿透煙氣層而到達(dá)極板，此即產(chǎn)生了電暈封閉。在此，我們?cè)俣妶?chǎng)橫斷面上各處的幾何條件與物理?xiàng)l件完全均勻一致。然而，實(shí)際電場(chǎng)并不能嚴(yán)格遵循幾何物理?xiàng)l件的一致，因而出現(xiàn)電暈封閉的濃度和粒徑存在一個(gè)范圍。

     2．2 高濃度煙氣及其粉塵在電除塵器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)

     用于處理高濃度煙氣的電除塵在進(jìn)氣口內(nèi)均設(shè)有預(yù)除塵裝置，無(wú)論其具體結(jié)構(gòu)形式如何，均產(chǎn)生兩個(gè)效果：其一，通過(guò)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(yù)收塵裝置的除塵效率可達(dá)20-40%；其二，慣性碰撞未能去除而又隨煙氣一起進(jìn)入電場(chǎng)的粉塵，由于重力作用向下沉降，根據(jù)粒徑和所處位置不同，粉塵在進(jìn)入電場(chǎng)之前，沉降的速度和高度各不相同，從而造成煙氣進(jìn)入電場(chǎng)后，含塵濃度及顆粒級(jí)配沿高度方向極不均勻。顯然，電場(chǎng)上部的濃度低且顆粒細(xì)，電場(chǎng)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(dá)到100甚至300g/Nm3以上，電暈封閉現(xiàn)象的存在是不爭(zhēng)的事實(shí)。

     在電場(chǎng)周邊，為防止煙氣旁路而設(shè)置的擋風(fēng)板（或稱阻流板）將迫使煙氣進(jìn)入電場(chǎng)后產(chǎn)生渦流，該處實(shí)際流速極低以致粉塵質(zhì)量顆粒流量可能低到足以消除電暈封閉、產(chǎn)生放電通道的程度；內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)都將存在。

     眾所周知，放電的產(chǎn)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(guān)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(chǎng)高度方向上的濃度差異極大。電場(chǎng)上部粉塵濃度偏低，再加上電場(chǎng)內(nèi)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(duì)給定的電場(chǎng)幾何條件，在場(chǎng)強(qiáng)足夠的情況下，某些區(qū)域首先克服動(dòng)態(tài)氣體與煙塵的聯(lián)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(duì)流傳質(zhì)作用，高度方向鄰近區(qū)域的煙氣濃度被稀釋從而也開(kāi)始出現(xiàn)電暈電流，凈化速率加快，這種效應(yīng)沿氣流方向迅速擴(kuò)張和延伸，直至波及電場(chǎng)全高。另一方面，初時(shí)未形成放電通道的區(qū)域也并非完全沒(méi)有電暈電離產(chǎn)生，只不過(guò)離子的遷移在粉塵顆粒的重重圍困下暫還無(wú)法穿透極間粉塵屏障而形成電暈電流罷了。實(shí)際上，只要有強(qiáng)電場(chǎng)存在，就會(huì)有電暈電離產(chǎn)生。隨著煙氣向后流動(dòng)，電暈區(qū)附近荷負(fù)電的粉塵在紊流條件下按照概率向陽(yáng)極輸運(yùn)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(shí)，電暈區(qū)附近未荷電的粉塵在較強(qiáng)的不均勻電場(chǎng)作用下產(chǎn)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(jīng)過(guò)一定距離，當(dāng)煙塵濃度降到一定程度時(shí)，電暈封閉逐漸解除，也開(kāi)始出現(xiàn)電暈電流——此即電暈封閉條件下的煙氣凈化過(guò)程。