電除塵行業(yè)聲波清灰器的應(yīng)用

摘要：通過聲波清灰器在某燃煤電廠電除塵器中的應(yīng)用，介紹了聲波清灰器的工作原理，并將聲波清灰技術(shù)與機(jī)械振打清灰技術(shù)進(jìn)行了對比試驗，證明了應(yīng)用聲波清灰技術(shù)輔助機(jī)械振打清灰可以有效提高電除塵器的除塵效率。（Application of Sonic Dust Cleaner in ESP）

1 電除塵器工作原理

我國從事電除塵技術(shù)的研究起步較晚，到了20世紀(jì)70年代，電除塵器才在我國得到應(yīng)有的重視和比較廣泛的采用。電除塵器是一種用于捕集細(xì)微粉塵的除塵器，利用直流高壓電源在電暈極和收塵極之間產(chǎn)生的強電場使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使懸浮塵粒荷電，并在電廠力的作用下，將懸浮塵粒從氣體中分離出來并加以捕集的除塵裝置。電除塵器有許多類型和結(jié)構(gòu)，但其基本設(shè)計原理都是相同的。用電除塵器的方法分離，捕集氣體中的懸浮塵粒主要包括以下幾個過程：

（1）施加高電壓產(chǎn)生強電場使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電；

（2）懸浮塵粒的荷電；

（3）荷電塵粒在電場力的作用下向電極運動；

（4）荷電塵粒在電廠中被捕集；

（5）電極清灰；

2 電除塵器電極清灰方法

  當(dāng)電除塵器極板收集的塵粒層較厚時，會使擊穿電壓降低，電暈電流減小，塵粒的有效驅(qū)進(jìn)速度下降，嚴(yán)重影響電除塵器的除塵效率。因此，有效及時的清除極板表面的積灰，是保證電除塵器運行的重要條件。電極的清灰方法主要有濕式清灰，機(jī)械清灰和聲波清灰3種。后兩種均屬于干式清灰，其優(yōu)點是清灰裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，易于維護(hù)，且清除下來的灰塵便于處置和利用，但存在的主要問題是在清灰過程中會產(chǎn)生二次揚塵。

2.1 聲波清灰原理

      聲波清灰是通過聲波發(fā)生器把壓縮空氣變?yōu)榫哂幸欢芰康膹娐暡伻腚姵龎m器的電場內(nèi)，進(jìn)行傳播。聲波到達(dá)電除塵器的極板極線后，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與灰塵形成高速周期振蕩，抵消氣流中粉塵的表面粘附力，以阻止粉塵相互之間結(jié)合成一層硬殼。同時聲波還能使已經(jīng)結(jié)塊的粉塵層疏松，使粉塵較容易地從電極或構(gòu)件上脫落，從而達(dá)到清除積灰的目的。

聲波清灰的本質(zhì)是“波及”，由于聲波是傳播（直達(dá)，反射和折射等），因而作用力的方向具有多向性，作用范圍廣，而其他清灰方式的作用力是“單向“的。所以輔以聲波清灰會有很好的效果，但同時聲波清灰也比較容易引發(fā)集中的二次揚塵。

2.2 機(jī)械振打清灰原理

機(jī)械振打清灰時，當(dāng)極板受到振打力時，極板將振打力傳遞給灰層，在振打力的作用下客服灰層的摩擦力及粘附力脫離極板。振打清灰效果取決于振打的強度和振打周期。振打強度和周期應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，使極板上留有極薄的一層塵粒，否則加重二次揚塵和結(jié)構(gòu)的損壞。

3 聲波清灰與機(jī)械振打清灰方式的對比試驗

某發(fā)電廠在1號爐南側(cè)電除塵器在機(jī)械振打的基礎(chǔ)上加裝了聲波清灰系統(tǒng)，北側(cè)電除塵器未安裝聲波清灰系統(tǒng)，僅適用機(jī)械振打的清灰方式。為了對比兩種清灰方式電除塵器的效率，在相同鍋爐運行工況下，對南，北兩側(cè)的電除塵器同時測試除塵效率。

      該機(jī)組鍋爐設(shè)備為東方鍋爐廠制造生產(chǎn)的超高壓參數(shù)，自然循環(huán)，一次中間再熱，采用四角燃燒方式，固態(tài)排渣煤粉爐，制粉系統(tǒng)為中間存儲倉式乏氣送粉。該鍋爐除塵器共有10臺高壓電源，每臺主變擔(dān)負(fù)南北兩側(cè)電除塵器的各一個供電分區(qū)，公20個供電分區(qū)。前12個供電分區(qū)的二次供電電壓不小于48kV，二次供電電流不低于1A，后8個供電分區(qū)的二次供電電壓不小于52kV，二次供電電流不小于1A。

鍋爐主要參數(shù)如下：

 電除塵器技術(shù)參數(shù)如下：

3.1 兩種清灰方式下除塵效率測試工況對比：

 兩種清灰方式下除塵效率實驗同時進(jìn)行，鍋爐在實驗期間運行穩(wěn)定，南北兩側(cè)排煙溫度基本相同，兩側(cè)送引風(fēng)機(jī)擋板開度，電流大致相同。實驗期間的鍋爐運行參數(shù)見表1，電除塵器運行參數(shù)見表2。從表2中實驗期間電除塵器一，二次電壓和一，二次電流記錄數(shù)據(jù)上看，使用聲波清灰方式的一側(cè)一至五電場的二次電流平均值分別高出使用機(jī)械振打清灰方式的一側(cè) 0A，0.6，0.9，0.29A，0.1A。

                                 表一 實驗期間鍋爐主要運行參數(shù)

表二 實驗期間電除塵器主要運行參數(shù)

 3.2 實驗結(jié)果

參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，在相同鍋爐運行工況下，南，北兩側(cè)的電除塵器效率的實驗結(jié)果見表三，四。

表三 北側(cè)電除塵器（未裝聲波清灰）的測試數(shù)據(jù)

表四 南側(cè)電除塵器（加裝聲波清灰）的測試數(shù)據(jù)

4 實驗分析

影響電除塵器性能的因素有很多，可大致歸納為4大類：粉塵特性；煙氣性質(zhì)；本體結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能；供電控制質(zhì)量。此次實驗檢測樣品為同一臺鍋爐的2臺電除塵器，該條件保證了此次對比實驗的粉塵特性相同，2臺電除塵器的本體結(jié)構(gòu)，供電質(zhì)量大致相同。從實驗測試的數(shù)據(jù)可以看出煙氣性質(zhì)也大致相近，北側(cè)（未安裝聲波清灰系統(tǒng)）平均煙氣溫度為142℃，平均煙氣流速為10.41m/s,入口平均煙塵濃度為30108mg/Nm³，處理煙氣量為697054m³/h(標(biāo)干煙氣量為371 749Nm³/h)。 南側(cè)（加裝聲波清灰系統(tǒng)）平均煙氣溫度為143℃，平均煙氣流速為10.81m/s,入口平均煙塵濃度為29283mg/Nm³，處理煙氣量為723503m³/h,(標(biāo)干煙氣量為385554Nm³/h)。從上述實驗工況描述可以看出此次實驗得出的數(shù)據(jù)是具有可比性的。

從實驗結(jié)果上看，加裝聲波清灰系統(tǒng)的一側(cè)除塵效率略高于僅使用機(jī)械振打清灰方式的一側(cè)0.18%，出口煙塵濃度降低49mg/m³。

從實驗期間除塵器參數(shù)來看，北側(cè)除塵器（未裝聲波清灰）二次電流值大多比南側(cè)（加裝聲波清灰）除塵器要低，而極板積灰過多，電暈線肥大，放電不良及振打裝置故障或周期過長，都可能是導(dǎo)致二次電流值偏低的原因。

5 結(jié)論

在該電廠的特定工況條件下，可以看出加裝聲波清灰的效果要比單獨機(jī)械振打清灰效果好。在聲波有限作用范圍內(nèi)，能作用到電除塵器內(nèi)的任何死角，聲波助清灰增大清灰強度，彌補了原機(jī)械振打機(jī)構(gòu)振打力定向傳遞且容易衰減的缺陷，使電除塵器極板，極線表面積灰層得到有效，及時清除，增加了電廠強度，增強了極板的收塵能力，使電除塵器的除塵效率得到提高。但聲波清灰要注意其聲波強度和使用頻率，避免電場內(nèi)煙塵二次飛揚。

但是 聲波清灰效果受煙塵工況特性的影響較大，當(dāng)含塵介質(zhì)濕度小，吸濕性粉塵含量低，流動性好時效果明顯，而對于濕度較大的粘附性粉塵則效果不佳。所以，目前安裝在電除塵器中的聲波清灰器分布合理的情況下，可以輔助機(jī)械振打，彌補機(jī)械振打力不足，達(dá)到*清灰效果。