基于Chandra A模型的飛灰比電阻特性分析

劉含笑，酈建國，姚宇平，沈志昂，章培南，方小偉，郭瀅，楊浩鋒

（浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

基于Chandra A模型的飛灰比電阻特性分析

劉含笑，酈建國，姚宇平，沈志昂，章培南，方小偉，郭瀅，楊浩鋒

（浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

闡述了飛灰工況比電阻計算方法，并通過Chandra A模型預(yù)測方式，探討了煙氣溫度、SO3含量及飛灰成分等對飛灰工況比電阻的影響，旨在為研究飛灰特性與電除塵器性能關(guān)系提供借鑒。

燃煤電廠；工況比電阻；電除塵器；測試；計算

前言

飛灰比電阻是影響電除塵性能的重要參數(shù)，根據(jù)其數(shù)值大小，可分為低比電阻粉塵、高比電阻粉塵和中比電阻粉塵[1]，飛灰比電阻小于104Ω·cm的被稱為低比電阻粉塵，104～1011Ω·cm的飛灰粉塵被稱為中比電阻粉塵，大于1011Ω·cm的飛灰粉塵（有時是1012Ω·cm）被稱為高比電阻粉塵[2]。飛灰比電阻過高時，易產(chǎn)生反電暈，飛灰比電阻過低時，易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，兩者均會導(dǎo)致除塵效率下降，而中比電阻粉塵可實(shí)現(xiàn)較好的電除塵除塵效果。

國外已有飛灰比電阻的計算公式，準(zhǔn)確計算飛灰比電阻值對于預(yù)測電除塵性能非常重要。煙氣溫度、濕度及飛灰成分等對比電阻皆有影響，通常在150℃以內(nèi)時，煙氣溫度越高，飛灰的比電阻值就越高；煙氣濕度越大，飛灰的比電阻值就越低；飛灰成分對比電阻的影響較為復(fù)雜。根據(jù)飛灰比電阻的影響因素，其計算模型主要對飛灰主要化學(xué)成分、煙氣濕度和電場強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行歸一化處理后擬合而成[3～10]。

1 Chandra A飛灰比電阻計算模型

R.E.Bickelhaupt等基于實(shí)驗室模擬工況條件下測試的多組飛灰比電阻數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析方法，最早建立了一套較為完整的飛灰比電阻計算模型。Chandra A模型是在Bickelhaupt R 模型基礎(chǔ)上作進(jìn)一步修正而成，Chandra A計算模型對飛灰表面比電阻、體積比電阻分別進(jìn)行計算，涉及飛灰成分、場強(qiáng)和煙氣條件等因素。飛灰體積比電阻、表面比電阻的計算公式分別如①、②所示。

式中，ρv、ρs分別為飛灰體積比電阻、表面比電阻（Ω·cm）；X、Y、Z分別為Li+Na、Fe、Mg+Ca的原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；E為電場強(qiáng)度（kV/cm）；T為溫度（K）；W為水汽含量（%）。

飛灰總比電阻計算公式：

當(dāng)飛灰工況比電阻需考慮飛灰表面沉積的硫酸霧對其比電阻的影響時，其修正公式如下：

此時，考慮SO3修正的飛灰工況比電阻計算公式：

2 三個電廠的煤種飛灰成分

選取三個電廠的煤種為研究對象，經(jīng)分析，其飛灰主要成分如下表所示。

三個項目的飛灰成分析表

3 三個電廠的飛灰比電阻計算

根據(jù)前文所述公式①～③，計算飛灰比電阻ρvs如圖1所示，并分別在現(xiàn)場取灰樣，測定其飛灰實(shí)驗室比電阻，將其與計算值進(jìn)行對比分析。從整體趨勢來看，ρvs計算值與實(shí)測值是一致的，但在絕對值上尚有一定偏差。

圖1 不考慮SO3修正時的飛灰比電阻計算值與實(shí)測值對比

在考慮煙氣中SO3成分影響時，根據(jù)前文所述公式④、⑤，計算飛灰工況比電阻ρvsa如圖2所示，其中煙氣中SO3成分采用控制冷凝法進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，并采用華北電力大學(xué)研制的飛灰工況比電阻在線測定儀測定各電廠飛灰的工況比電阻值，將在線實(shí)測值與計算值進(jìn)行對比分析。從整體趨勢來看，ρvsa計算值與實(shí)測值是一致的，150℃以下時，煙氣溫度越低，飛灰比電阻值越低，但同樣在絕對值上尚有一定偏差。

圖2 考慮SO3修正時的飛灰比電阻計算值與實(shí)測值對比

4 飛灰比電阻計算結(jié)果的影響分析

以華能長興電廠660MW機(jī)組的設(shè)計煤種的飛灰分成為基準(zhǔn)，在不考慮SO3修正時，探討不同的X（Li+Na原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、Y（Fe原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、Z（Mg+Ca原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、電場強(qiáng)度E（kV/cm）、水汽含量W時對飛灰比電阻ρvs的影響，計算結(jié)果如圖3所示。不同成分變化的情況下，在煙氣溫度低于150℃時，飛灰比電阻均隨著煙氣溫度的降低而降低。Li+Na原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加可較大幅度的降低飛灰比電阻；在150℃以下時，F(xiàn)e原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)對飛灰比電阻影響不大，但煙氣溫度較高時，對飛灰比電阻影響較為明顯，F(xiàn)e原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，飛灰比電阻越低；Mg+Ca原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，飛灰比電阻越高；電場強(qiáng)度E（kV/cm）對飛灰比電阻在各個溫度段的影響均不大；水汽含量W（%）對飛灰比電阻影響較大，且溫度越低，影響越大。

圖3 未考慮SO3修正時飛灰比電阻計算值

根據(jù)公式④、⑤，對飛灰比電阻ρvs進(jìn)行修正，計算工況比電阻ρvsa結(jié)果如圖4所示。煙氣中SO3含量對飛灰比電阻的影響至關(guān)重要，含量越高，比電阻越低，SO3含量相差一個數(shù)量級時，飛灰比電阻可相差3個數(shù)量級以上。

圖4 考慮SO3修正時飛灰比電阻計算值

5 結(jié)論

通過Chandra A計算模型對飛灰比電阻進(jìn)行預(yù)測分析，探討了煙氣溫度、SO3含量及飛灰成分等對飛灰工況比電阻的影響。發(fā)現(xiàn)飛灰比電阻隨著煙氣溫度的降低而降低；Li+Na、Fe原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加可較大幅度地降低飛灰比電阻；Mg+Ca原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加可提高飛灰比電阻；電場強(qiáng)度對飛灰比電阻在各個溫度段的影響均不大；水汽含量W（%）對飛灰比電阻影響較大，且溫度越低，影響越大；煙氣中SO3含量越高，比電阻越低，SO3含量相差一個數(shù)量級時，飛灰比電阻可相差3個數(shù)量級以上。

[1] 劉含笑，酈建國，姚宇平，等.燃煤電廠粉塵比電阻及其測試方法研究[J].電力與能源，2015（6）：558-561.

[2] 全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會環(huán)境保護(hù)機(jī)械分技術(shù)委員會.電除塵器[M]. 北京：中國電力出版社，2011.

[3] 李曉穎.燃煤飛灰比電阻預(yù)測模型[D].浙江大學(xué)，2015.

[4] Bickelhaupt R E, Sparks L E. Predicting fly ash resistivity—an evaluation[J].Environment International, 1981, 6(1): 211-218.

[5] 趙毅，原永濤.影響飛灰比電阻因素的探討[J].電力環(huán)境保護(hù)，1996，12（4）：1-6.

[6] BICKELHAUPT R. A technique for predicting fly ash resistivity: final report,November 1975-May 1979[R]. Birmingham, USA: Southern Research Institute, 1979.

[7] ARRONDEL V, SALVI J, GALLIMBERTI I,et al. ORCHIDEE: efficiency optimisation of coal ash collection in electrostatic precipita-tors[C]∥9th International Conference on Electrostatic Precipitation. Mpumalanga, South Africa: [s.n.], 2004.

[8] 張緒輝.低低溫電除塵器對細(xì)顆粒物及三氧化硫的協(xié)同脫除研究[D].清華大學(xué)，2015.

[9] 閆克平，李樹然，馮衛(wèi)強(qiáng)，等.高電壓環(huán)境工程應(yīng)用研究關(guān)鍵技術(shù)問題分析及展望[J].高電壓技術(shù)，2015，41（8）：2528-2544.

[10] 中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2015.

Characteristic Analysis on Fly Ash Ratio Resistance Based on Chandra A Model

LIU Han-xiao, LI Jian-guo, YAO Yu-ping, SHEN Zhi-ang, ZHANG Pei-nan, FANG Xiao-wei, GUO Ying, YANG Hao-feng
(Zhejiang Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd, Zhejiang Zhuji 311800, China)

The paper expounds the calculation method of working situation ratio resistance of fly ash. Through the forecasting mode of the Chandra A model, the paper probes into the impact of the flue gas temperature, SO3content and composition of fly ash on working situation ratio resistance of fly ash, and provides use for reference for the fly ash features and ESP performance relation.

coal-fired power plant; working situation ratio resistance; ESP; testing; calculation

X701 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-5377（2017）09-0030-03

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（2013AA065002）；國家國際科技合作專項（2014DFA90620）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFC0203704）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFC0209107）。