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1、双极不对称预荷电静电增强过滤除尘技术的应用刘功智 工程师 邓云峰荣伟东李传贵( 国家经贸委安全科学技术研究中心)( 东北大学)( 国家经贸委安全科学技术研究中心)=摘 要 双极不对称预荷电静电增强过滤除尘技术, 是国家/ 九五0科技攻关课题所取得的 成果之一, 该技术采用双极不对称荷电增强方式, 将普通静电增强效果与粉尘凝并机能有机地结合在一起, 既提高了过滤除尘器的收尘效率, 尤其是呼吸性粉尘的效率, 同时又极大地改善了滤料粉尘层的结构, 可显著地降低过滤阻力增值, 节约运行能耗。笔者研究的该技术应用于焊接车间的焊接烟尘的治理上, 取得了良好的效果。现场测试表明, 该技术对焊接烟尘的滤除效率
2、提高了 3%, 尤其对微细粉尘效果显著, 2 L m粉尘穿透率相对下降了 47% 。采用超细滑石粉高粉尘负荷测试结果表明, 过滤阻力增值降低达 30%, 清灰效果明显改善。=关键词 静电增强 预荷电 过滤 粉尘治理Application of Electrostatic Enhanced Fabric Filtering Technology with Dua- l Electrode Non -Symmetric PrechargeLiu Gongzhi, Deng Yunfen Li ChuanguiRong Weidong ( National Center for Safety Sci
3、ence 用焊接方法处理汽轮机叶片水蚀及断裂; 采用一整套堆焊工艺, 对2 000 MW以上汽轮机组的风扇磨后盘运行中磨出的环形沟进行处理。该车间工作时焊烟弥漫, 且为老式建筑, 四周无窗, 自然通风较差, 焊烟在车间内积聚, 并通过车间大门, 污染通道及相邻车间。另外因无窗通风差, 车间内比较潮湿, 造成设备、 材料受潮腐蚀并影响焊接质量。2 系统主要参数的确定由于除尘器在车间外无适当的安装位置, 须安装在车间内。根据焊接车间现场情况, 课题组确定了焊接车间除尘系统的总体设计原则: 尽量不影响焊接操作及作业方便的原则; 节省车间有效面积、 低 风量、 少占地的原则; 以及高效率、 低噪声的原
4、则。2. 1 排风罩及排风量车间的焊接作业点主要集中在1. 6 m 1. 6 m 的区域以内, 焊接点相对集中, 同时考虑焊烟初始具有一定的热升力, 排风罩采用固定上吸式矩形伞形罩; 罩口尺寸1. 8 m 1. 8 m, 离地高1. 5 m, 为节省通风量, 罩口面上设置条缝孔板, 缝隙率 25%, 总通流面积为0. 81 m2, 同时在罩口四周设置活动垂帘, 可进一步降低排风罩通风量 20% ;控制风速 Tx, 经查相关手册取0. 25 m/ s, 按相关公式计算出罩口风速Tc:Tc Tx= 817( K )- 0. 22H A0118 ( 1)式中, K ) 罩口短边与长边之比;H ) 罩
5、口与尘源面高度差, m;A ) ) 尘源水平投影面积, m2。Tc Tx= 817115 117 1170118 = 7. 5( 2)Tc= 7. 5 0. 25= 1. 875 m/ s( 3)根据罩口通流面积, 可以得出排风量:Q = 1. 875 0. 81 20% 3 600= 4 374 m3/ h( 4)系统漏风率按3%计,系统所需排风量为4 500 m3/ h。2. 2 过滤风速及过滤面积过滤风速的选取直接影响除尘设备的体积、 一次投资与运行费用等。过滤风速过大则增大除尘器阻力, 增加运行能耗, 过小则增加设备体积及一次投资费用。根据实验研究结果, 采用预荷电静电增强后, 对提高
6、布袋除尘器的过滤风速较为有利, 尤其是采取高过滤风速时, 优势更为明显; 综合考虑, 取过滤风速3. 5 m/ min, 此时除尘器的阻力仍可控制在1 000 Pa以内。 根据处理风量及过滤风速, 可以得出除尘器总过滤面积:A = 4 500A60 A3. 5= 21. 4 m2为减小设备体积, 采用扁布袋结构, 布袋尺寸设计为 660 mm 710 mm, 单 个 布 袋 过 滤 面 积 为0. 94 m2, 共23个布袋, 总过滤面积为21. 6 m2。2. 3 预荷电器双极不对称预荷电器设于除尘器入口处。荷电器径向均分为 4 区, 其中正负各两个区。电晕线直径为0. 5 mm。将荷电器内
7、每个荷电区近似视为线) 管式荷电器, 其内场强可表示为:E_ =VErlnr2 r1( 5)式中, r2) ) 收集极半径, 这里取 r2= 42 mm;r1) ) 极线半径, 这里 r1= 0. 5 mm。其平均值为:E_ =1 Pr22Qr202P r # drVErlnr2 r1( 6)故在实验条件下有:E_ = 10174 10- 2VE ( kV/ cm)( 7)根据/ 双极不对称荷电0实验结果, 最佳荷电电压组合为 -18 kV/ + 8 kV, 其中负荷电区电场强度为E_ = 3. 2kV/ cm, 将其代入式( 7) , 可得到负荷电区最佳荷电电压为:VE= 29. 8 kV(
8、 8)因而, 获得的正、 负荷电区荷电电压组合值为:- 30 kV/ + 16 kV。#63#第六期 刘功智等: 双极不对称预荷电静电增强过滤除尘技术的应用2. 4 除尘器结构为减少除尘器占地面积及空间, 除尘器设计成 机组形式( 见图 1) , 外形尺寸为840 mm 800 mm 2 006 mm, 分上箱体、 下箱体、 集尘装置、 清灰机构及预荷电器五大部分。风机置于除尘器上箱体并进行隔声处理, 清灰方式采用机械振动清灰。图 1 静电增强过滤除尘机组及现场测试系统3 除尘器性能测试除尘装置性能测定分两组进行, 第一组尘源为焊接烟尘, 即在工人进行焊接时测定, 主要用于测定图 2 除尘系统
9、测试示意图1) 集尘罩; 2) 除尘装置; 3) 出口采样点;4) 入口采样点; 5) 预荷电器; 6) 正负高压电源 除尘装置对焊烟等微细粉尘的捕集效率; 考虑到焊 接烟尘的粉尘浓度较低, 除尘装置运行时阻力变化缓慢, 第二组尘源采用超细滑石粉, 以加大除尘装置 入口粉尘浓度, 用于测定除尘装置的运行阻力变化、 动态清灰性能及收尘效率。为对比静电增强对除尘装置性能的影响, 每一组按预荷电器关闭和工作两 项进行。除尘系统测试示意见图 2。3. 1 尘源为焊接烟尘从测试结果图 3 可以看出, 采用不对称预荷电 后, 除尘装置对焊接烟尘的捕集效果有了明显的改善, 除尘效率达到 95. 7% , 较
10、未预荷电时的 92. 7%图 3 对焊烟的除尘效率比较提高了 3% 。分级除尘效率曲线图 4 及穿透率曲线图 4 对焊烟的分级除尘效率曲线图 5 粉尘穿透率曲线图 5 表明, 不对称静电增强方式对改善5 L m以下的 微细粉尘的捕集率, 效果尤其显著, 2 L m粉尘穿透率由 34. 2% 下降到 18%, 相对下降了 47%。这对控制作业环境呼吸性粉尘浓度, 保护工人健康有着重要的意义。#64#中国安全科学学报 ChinaSafetyScienceJournal 第11卷 2001年3. 2 尘源为超细滑石粉为加大过滤周期中布袋上的粉尘负荷, 重点考察 不对称预荷电对除尘装置的运行阻力、 动
11、态清灰性能图 6 对滑石粉的除尘效率比较图 7 除尘器压力降变化动态曲线及清灰效果比较 的影响, 采用人工发尘, 选用滑石粉作为尘源, 以增大和控制除尘装置入口粉尘浓度。每个过滤周期为20 min,发尘总量为2 000 g, 每组实验测试 3 个周期,出口进行粉尘浓度采样。 结果如图 6和图7 所示。 测试结果表明, 当除尘器入口粉尘浓度增大时,随着滤袋上粉尘负荷的增加, 除尘器采用不对称预荷电与没有预荷电相比, 除尘器阻力的增值及清灰后的残余阻力有了明显的对比变化; 预荷电时 3 个 过滤周期的平均阻力增值为124 Pa, 与不荷电时的178 Pa相比, 降低了 30%; 从清灰效果上看,
12、清灰后的残余阻力, 当采用预荷电时, 基本都回复到周期起 始阻力, 而未加预荷电时各个周期的清灰后残余阻力呈现上升趋势, 证明除尘器的清灰性能得到了有效的改善。4 结束语双极不对称荷电静电增强除尘技术应用于现场有效提高了对焊接烟尘的除尘效率。而分级除尘效 率的结果表明, 该技术在微细粉尘的捕集方面优势更为明显, 可显著地提高除尘效率, 因而对类似焊接烟尘的微细尘源, 提供了一个较好的治理技术方案;当除尘器入口含尘浓度及布袋粉尘负荷增大 时, 该技术能有效地降低除尘器的阻力增值, 同时改善布袋除尘器的清灰性能, 从而降低布袋除尘器的运行能耗, 并延长布袋的使用寿命;采用双极不对称荷电静电增强过滤除尘技术, 在 同一过滤阻力的情况下, 可以采用更高的过滤风速,对减小除尘器体积、 降低设备投资费用极为有利。( 收稿: 2001 年 5 月; 作者地址: 北京市朝阳区惠新西街 17 号; 国家经贸委安全科学技术研究中心; 邮编: 100029)参 考 文 献1 谭天佑等编著1 工业通风除尘技术1 北京: 中国建筑工业出版社, 19841#65#第六期 刘功智等: 双极不对称预荷电静电增强过滤除尘技术的应用
