《膜結(jié)構(gòu)濕式電除塵器實(shí)驗(yàn)研究.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《膜結(jié)構(gòu)濕式電除塵器實(shí)驗(yàn)研究.ppt（37頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

膜結(jié)構(gòu)濕式電除塵器實(shí)驗(yàn)研究,1,,介紹內(nèi)容,2,1.濕式電除塵器概述2.膜結(jié)構(gòu)濕式電除塵器實(shí)驗(yàn)研究,1.濕式電除塵器概述,3,與ESP基本相同，WESP由電暈線(陰極)、沉淀極(陽極)、絕緣箱和供電電源組成。（1）工作原理：在除霧器的陽極板(筒)和陰極線之間施加數(shù)萬伏直流高壓電，在強(qiáng)電場的作用下，陰陽兩極間的氣體發(fā)生充分電離，使得除霧器空間充滿帶正、負(fù)電荷的離子；隨工藝氣流進(jìn)人除霧器內(nèi)的塵(霧)粒子與這些正、負(fù)離子相碰撞而荷電，帶電塵(霧)粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，分別向陰、陽極運(yùn)動；到達(dá)兩極后，將各自所帶的電荷釋放掉，塵(霧)粒本身則由于其固有的黏性而附著在陽極板(筒)和陰極線上，然后通過流體沖洗的方法清除。,與一般干式靜電除塵器（ESP）原理相同，通過對顆粒物荷電，借助靜電力將顆粒物除去。WESP一般在飽和濕煙氣條件下工作。WESP較ESP可以采用更高的設(shè)計(jì)煙氣流速，因此體積更小。WESP借助水力清灰，不會產(chǎn)生集塵及二次飛揚(yáng)?？刹捎盟綒饬鳌⑸仙跋陆禋饬鲙追N設(shè)計(jì)形式。因此，顆粒的重新攜帶和由于振打帶來的損失對于干式ESP來說是需要考慮的，而WESP需要考慮的主要問題是使集塵極表面的水膜水均勻穩(wěn)定，不產(chǎn)生斷流和干區(qū)，以及集塵極的腐蝕問題。,4,（2）WESP與干式ESP的比較,（3）WESP技術(shù)的效果與作用,WESP應(yīng)用的直接效果可有效去除SO3、重金屬、微細(xì)粉塵（PM2.5）、細(xì)小液滴、等，去除效率可達(dá)90％以上?？纱蟠蠼档蜔煔獾牟煌该鞫龋啙岫龋?。WESP應(yīng)用的間接效果基本上解決了濕法脫硫帶來的問題SO3和水霧的大量去除，可以有效降低煙囪防腐的防腐等級可以滿足更高的環(huán)保要求減少水耗、降低運(yùn)行費(fèi)用,與干式ESP相比，WESP特別適合于以下場合：煙氣含濕量高，煙溫接近露點(diǎn)溫度；煙氣中含有黏性顆粒和霧滴（如硫酸霧）；需要有效捕集亞微米細(xì)顆粒。綜上，WESP特別適合于捕集經(jīng)濕法脫硫或洗滌后煙氣中的細(xì)顆粒；因此，目前WESP常與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結(jié)合，用于捕集脫硫凈化濕煙氣中的細(xì)粉塵、酸霧及汞等。,整體式WESP/WFGD系統(tǒng),6,（4）WESP的適用場合,（5）WESP存在的主要問題,沖洗水難以均布于集塵極表面，導(dǎo)致極板上水道和收集塵?！案晌埸c(diǎn)”的形成，不能連續(xù)地洗滌極板上積聚的粉塵；由于其常工作在潮濕的環(huán)境中，導(dǎo)致集塵極腐蝕較為嚴(yán)重。美國俄亥俄州立大學(xué)于上世紀(jì)九十年代末提出了薄膜濕式靜電除塵技術(shù)（見圖10.2），利用纖維薄膜取代了傳統(tǒng)的金屬集塵電極，使?jié)袷诫姵龎m器在處理高比電阻微細(xì)粉塵時能獲得更高的除塵效率，且解決了濕式電除塵器在潮濕環(huán)境中金屬極板被腐蝕的難題。,濕式薄膜靜電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu),7,(6)WESP國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀,WESP已經(jīng)在制酸和冶金等工業(yè)過程中取得廣泛和成功的應(yīng)用。在電廠應(yīng)用還不普及，目前在北美僅有幾家美國電廠使用WESP來控制煙氣混濁度及收集酸霧、粉塵顆粒。如：2000年NB電力公司Dalhousie電廠315MW容量WFGD系統(tǒng)WESP改造。2001年Xcel能源公司Sherburne電廠兩臺750MW的機(jī)組2002年NB電力ColesonCove電廠的3350MW機(jī)組等。在日本，WESP也得到應(yīng)用，日本三菱重工研究開發(fā)的WESP已有10多套在燃煤電廠中應(yīng)用。工業(yè)應(yīng)用表明，WESP對濕煙氣中的細(xì)粉塵、酸霧及汞等均有較佳的脫除效果。,8,國外情況,國內(nèi)情況,在冶金行業(yè)、硫酸工業(yè)已有多年成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)。已制定《電除霧器》標(biāo)準(zhǔn)HJ/T323-2006。技術(shù)特點(diǎn)：單體處理煙氣量較小，一般不超過5萬m3/h。設(shè)計(jì)煙氣流速較低，一般為1m/s左右。集塵極多采用PV或FRP材質(zhì)。還沒有處理大煙氣量、用于濕法脫硫后的應(yīng)用。,9,2.膜結(jié)構(gòu)濕式電除塵器實(shí)驗(yàn)研究,濕式靜電除塵器對于收集酸性煙霧和細(xì)微粒子有很大的前景，也同時消除實(shí)質(zhì)上的二次揚(yáng)塵。但是，由于噴灑水的表面張力導(dǎo)致的干斑的形成和收集器表面的腐蝕，限制了當(dāng)前濕式除塵器的可應(yīng)用性。膜濕式除塵器以編織纖維膜為載體，解決了板式收塵極布水的不均勻問題。膜濕式靜電除塵器（MWESP)以編織纖維膜為收塵極，改變電除塵設(shè)備對鋼材的依賴；以重力協(xié)助下的毛細(xì)作用為布水機(jī)理，改變板式收塵極的布水不均勻性；作為液相載體的編織纖維膜具有眾多的可選擇性，多種耐酸材料的選擇避免濕式除塵設(shè)備的腐蝕問題；同時完全消除二次揚(yáng)塵并維持穩(wěn)定的高場強(qiáng)。,2.1前言,10,2.2布水機(jī)理,編織纖維中的毛細(xì)作用,h——毛細(xì)效應(yīng)高度，m,q——毛細(xì)管流量，m3/s,η——液體粘度,mL——毛細(xì)管長度,m,毛細(xì)效應(yīng)高度與液體流量成反比，毛細(xì)管越細(xì)，當(dāng)量半徑越小，毛細(xì)效應(yīng)高度則越大，但液體流量顯著減小，因此不可能在提高毛細(xì)效應(yīng)高度的同時達(dá)到增大毛細(xì)管流量的目的?？梢娫诿?xì)效應(yīng)高度一定時，只能通過增加毛細(xì)管的根數(shù)來提高液體流量。,r——表示毛細(xì)管當(dāng)量半徑，mθ——固液接觸角,11,重力協(xié)助的毛細(xì)作用布水,水的毛細(xì)作用傳輸保證了極板上任何位置都可以保證有水流的經(jīng)過，使得在極板干斑形成最小化——即當(dāng)水珠或水道流過持續(xù)地薄片或板時形成的干燥斑點(diǎn)。,固態(tài)板式收塵極,編織纖維膜收塵極,金屬板,碳纖維膜,12,布水方式,定壓布水,管孔布水,這種布水方式簡單，但注意的是小孔間距一定要保證間距間的膜可以有效潤濕，并具有載運(yùn)吸收的粉塵的能力。,這種布水方式相對復(fù)雜，但其一方面可以保證布水完全的均勻性和穩(wěn)定性，不存在由于點(diǎn)供水時導(dǎo)致一定程度的差別，另一方面可以進(jìn)一步節(jié)約用水。,13,2.3試驗(yàn)裝置圖,膜濕式靜電除塵器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),14,2.4布水均勻性與膜特性試驗(yàn)研究,采用管路小孔的供水方式，控制范圍為2.297～6.234L/min，為膜提供均勻的布水，設(shè)計(jì)之前，先對管路的布水均勻性進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，作為這種方案可行的依據(jù),進(jìn)水口、出水孔管徑圖布水方式示意圖,（1）布水器布水均勻性模擬,15,針對碳基纖維和二氧化硅基纖維可能被用來在各種典型的電除塵環(huán)境下代替鋼板的可行性進(jìn)行研究。其一個很重要目的為實(shí)現(xiàn)膜材料選擇的本地化，所以選用材料為各種國產(chǎn)碳纖維編織膜以及一種用于對比的耐酸布以及金屬陽極板。,（2）編織纖維膜特性研究,碳纖維技術(shù)參數(shù),實(shí)驗(yàn)用碳纖維,16,單點(diǎn)供水浸潤性質(zhì),耐酸布布水特性,單點(diǎn)供水浸潤實(shí)驗(yàn),17,纖維束方向?qū)嶒?yàn),纖維束方向?qū)嶒?yàn),單向,雙向,18,毛細(xì)作用能力研究,3k碳纖維膜6k碳纖維膜12k碳纖維膜,3k、6k、12k三種碳纖維膜采用的都為同一種PAN基碳纖維原絲，K是指一束纖維束中所包含的碳纖維絲數(shù)量，所以并不存在毛細(xì)管材料特性導(dǎo)致的毛細(xì)作用高度不同。由圖我們可以看到三種碳纖維紗在400倍放大下的粗細(xì)無明顯差異。,19,蓄水量研究,不同碳纖維膜蓄水量,3k的碳纖維膜的蓄水量最少，而12k的最大，6k碳纖維膜介于兩者之間，這可以由三種碳纖維膜在在相同面積下原絲數(shù)量不同的到合理解釋，而同時我們由表的第五列可以看到質(zhì)量利用率最高的是3k碳纖維膜，而單位質(zhì)量的蓄水量最少的為12k碳纖維膜，因此我們推斷在保證膜的布水均勻性和粉塵承載能力的前提下，應(yīng)該選擇單位面積質(zhì)量較小的纖維膜，以節(jié)約成本。,20,質(zhì)量成本計(jì)算,采用纖維膜代替金屬陽極板可以徹底的減少鋼材用量，降低安裝、運(yùn)輸、維修和服務(wù)的工作量和成本，并且能夠降低改裝和新型設(shè)計(jì)應(yīng)用方面的整體費(fèi)用。,本章小結(jié),1）布水均勻性模擬通過壓力分布和出水孔流速分布比較，證明這種管孔布水方式可以保證膜上部的供水均勻，布水方式設(shè)計(jì)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。2）單點(diǎn)供水浸潤實(shí)驗(yàn)得到在布水孔間距增大到100mm時，可以保證膜的整體潤濕。3）通過纖維束方向?qū)嶒?yàn)和毛細(xì)作用的進(jìn)一步分析得到編織纖維膜的毛細(xì)作用主要源于纖維束中纖維絲之間形成的毛細(xì)孔，各種膜的毛細(xì)作用高度不同證明了纖維紗中纖維絲之間并不是理想的緊密規(guī)則排列，也存在著一定程度的空隙，這種空隙隨著單束纖維紗的纖維絲根數(shù)增加而減小。4）三種碳纖維膜的蓄水量質(zhì)量利用率隨著單位面積的增大而減小，在不考慮其他因素的前提下選用單重較小的纖維膜更具有經(jīng)濟(jì)性。5）簡要的傳統(tǒng)靜電除塵器的收塵極對比，采用纖維膜代替金屬收塵極具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。,22,2.5極配特性實(shí)驗(yàn)研究,正四斜二齒相間齒長20mm芒刺板,齒長30mm芒刺板齒長40mm芒刺板,三種干式膜伏安特性,(1)空載伏安特性,23,三種濕式膜伏安特性,3k碳纖維膜布水與無水6k碳纖維膜布水與無水,12k碳纖維膜布水與無水,3k碳纖維膜，無水和布水下的火花放電電壓基本相同，在相同外加電壓下，場電暈電流為干式膜收塵極略高，而6k和12k膜的電暈電流也表現(xiàn)為類似情況，但6k和12k膜在布水時便火花放電電壓比無水時明顯提高，差距達(dá)10KV左右。,24,采用12k碳纖維膜,正四斜二齒相間芒刺線齒長20mm芒刺板,齒長30mm芒刺板齒長40mm芒刺板,25,（2）負(fù)載伏安特性,定載荷下各種放電極伏安特性,,,正四斜二齒相間芒刺線齒長20mm芒刺板,齒長30mm芒刺板齒長40mm芒刺板,26,正四斜二齒相間芒刺線齒長20mm芒刺板,齒長30mm芒刺板齒長40mm芒刺板,27,不同載荷下伏安特性,（3）變載下伏安特性,為了確定在效率試驗(yàn)中，不同程度載荷對電場的影響情況，我們測試采用給料機(jī)分別給料為20g/min、30g/min、40g/min、50g/min、75g/min、100g/min下的伏安特性，由于前邊試驗(yàn)中已經(jīng)得出結(jié)論，布水量并不明顯影響到電場特性，所以在這里調(diào)節(jié)供水量為定值250L/h。,28,1）碳纖維膜完全可以替代金屬收塵極。2）12k碳纖維膜在提供更好的布水均勻性的同時，更保持相同電壓下更高的電暈電流。3）濕式膜相對于干式膜，提供更高的火花放電電壓，以維持更高的電場強(qiáng)度，這對收塵是十分有利的。4）在空載和負(fù)載情況下，布水量的不同并不對電場的伏安特性產(chǎn)生明顯的影響，幾種膜的伏安特性主要取決于放電極形式，其中齒長40mm芒刺板表現(xiàn)優(yōu)異。5）在滿足布水量有效沖刷膜上收集的粉塵情況下，載荷的變化對電暈電流產(chǎn)生微小影響，電場特性沒有明顯變化。由以上結(jié)論，我們在以后的效率試驗(yàn)中采用電暈極為齒長40mm芒刺板，收塵極為12k碳纖維膜。,（4）本章小結(jié),29,2.6效率實(shí)驗(yàn)研究,滑石粉效率,用中位徑為19.62μm的滑石粉，其粒度分布接近工業(yè)粉塵,測試工況及計(jì)算結(jié)果,電除塵器的捕集效率可以達(dá)到99.9%，而本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)2的除塵效率最高，99.624%，原因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)系統(tǒng)是搭建在實(shí)驗(yàn)室的單室單通道小型設(shè)備，有效收塵膜面積也只有0.8m2，與實(shí)際電除塵器尺寸相差甚遠(yuǎn)。所以很有必要將其與同等實(shí)驗(yàn)條件下的其他收塵極形式的除塵效率進(jìn)行比較。,30,不同收塵極形式下除塵效率,沒有防風(fēng)槽的平鐵板在主煙氣流沖擊極板上以收集的灰塵形成二次揚(yáng)塵，導(dǎo)致效率最低。芒刺板充分利用在接地收塵極板上芒刺的反電暈產(chǎn)生的強(qiáng)離子風(fēng)作用，變不利收塵為有利收塵，所以提供比較高的收塵效率。碳纖維氈由于其絮狀纖維的良好導(dǎo)電性和電場中電場力作用下無數(shù)細(xì)小纖維尖端指向放電極，相當(dāng)于更多芒刺的芒刺板，收塵效率進(jìn)一步提高，但由于碳纖維氈的物理拉伸強(qiáng)度不大和沉積在碳?xì)謨?nèi)部的粉塵無法有效清除，在實(shí)際生產(chǎn)中無法有效應(yīng)用。而濕式碳纖維膜，編織纖維結(jié)構(gòu)為水膜提供良好的載體，水膜為收塵極提供導(dǎo)電性和粉塵的捕集清理。完全的消除二次揚(yáng)塵和粉塵板結(jié)問題，幾乎適用于電除塵的任何方面，在這里提供最高的捕集效率。,31,分級效率曲線,傳統(tǒng)的濕式除塵器而言，雖然消除了二次揚(yáng)塵，但布水不均的問題導(dǎo)致局部板結(jié)形成干斑，發(fā)生反電暈，采用噴水一定程度上消除干斑，卻導(dǎo)致電場的局部短路，電壓驟降，無法維持高場強(qiáng)。而濕式膜正是由于可以維持穩(wěn)定的高場強(qiáng)，以及水對微細(xì)粉塵的有效捕集決定了它在細(xì)微粉塵處理方面的更大優(yōu)勢。,32,微硅粉效率,測試工況及計(jì)算結(jié)果,33,本章小結(jié),1）齒長400mm芒刺板對12k碳纖維濕式膜的極配形式在同極距為400mm下的膜濕式靜電除塵器具有很高的粉塵捕集效率，對中位徑19.62μm的滑石粉總效率實(shí)驗(yàn)最高值為99.624%。2）在分級效率數(shù)據(jù)中，膜濕式靜電除塵器同傳統(tǒng)電除塵設(shè)備具有相同的規(guī)律，隨著粉塵粒徑的增大，捕集效率普遍提高，但不同的是并不是隨著粒徑的減小而驟降，而是依然保持很好捕集效果。3）在微硅粉實(shí)驗(yàn)中，展示了良好的對亞微米粉塵的控制能力，99%以上的高效率遠(yuǎn)高于普通靜電除塵器。,34,2.7結(jié)論,1）布水均勻性模擬通過壓力分布和出水孔流速分布比較，驗(yàn)證這種管孔布水方式可以完全保證對膜的供水均勻，布水方式設(shè)計(jì)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。2）通過單點(diǎn)供水浸潤實(shí)驗(yàn)得到在布水孔間距增大到100mm時，同樣可以保證膜的整體潤濕。3）通過纖維束方向?qū)嶒?yàn)和毛細(xì)作用的進(jìn)一步分析得到編織纖維膜的毛細(xì)作用主要源于纖維束中纖維絲之間形成的毛細(xì)孔，各種膜的毛細(xì)效應(yīng)高度不同證明了纖維紗中纖維絲之間并不是理想的緊密規(guī)則排列，也存在著一定程度的空隙，形成的毛細(xì)管當(dāng)量半徑隨著單束纖維紗的纖維絲根數(shù)增加而減小。4）三種碳纖維膜的蓄水量質(zhì)量利用率隨著單位面積重量的增大而減小，在不考慮其他因素的前提下選用單重較小的纖維膜更具有經(jīng)濟(jì)性。5）簡要的傳統(tǒng)靜電除塵器的收塵極對比，采用碳纖維膜完全可以替代金屬收塵極并具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。6）在極配試驗(yàn)中，12k碳纖維膜在提供更好的布水均勻性的同時，更保持相同電壓下更高的電暈電流。,35,7）濕式膜相對于干式膜，提供更高的火花放電電壓，以維持更高的電場強(qiáng)度，這對收塵是十分有利的。8）在空載和負(fù)載情況下，布水量的不同并不對電場的伏安特性產(chǎn)生明顯的影響，幾種膜的伏安特性主要取決于放電極形式，其中齒長40mm芒刺板表現(xiàn)優(yōu)異。9）在滿足布水量有效沖刷膜上收集的粉塵情況下，載荷的變化對電暈電流產(chǎn)生微小影響，電場特性沒有明顯變化。10）齒長40mm芒刺板對12k碳纖維濕式膜的極配形式在同極距為400mm下的膜濕式靜電除塵器具有很高的粉塵捕集效率，對中位徑19.62μm的滑石粉總效率實(shí)驗(yàn)最高值為99.624%。11）在分級效率數(shù)據(jù)中，膜濕式靜電除塵器同傳統(tǒng)電除塵設(shè)備具有相同的規(guī)律，隨著粉塵粒徑的增大，捕集效率普遍提高，但不同的是并不是隨著粒徑的減小而使捕集效率驟降，而是依然保持對細(xì)微粉塵很好的捕集效果。12）在微硅粉實(shí)驗(yàn)中，膜濕式靜電除塵器展示了良好的對亞微米粉塵的控制能力，99%以上的高效率遠(yuǎn)高于普通靜電除塵器。,36,藍(lán)天白云下的城市,請愛護(hù)我們的環(huán)境，為了身心健康，為了能夠生活在藍(lán)天白云之下而奉獻(xiàn)出一份力量。,謝謝！,37,