不同溫度條件下飛灰比電阻特性研究

劉含笑，姚宇平，酈建國，沈志昂，郭 瀅，方小偉，陳 黎，酈冰峰，楊 倩

(浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800)

不同溫度條件下飛灰比電阻特性研究

劉含笑，姚宇平，酈建國，沈志昂，郭 瀅，方小偉，陳 黎，酈冰峰，楊 倩

(浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800)

比電阻是影響電除塵性能的關鍵因素，通過現場在線測定比電阻，采集飛灰樣品測定試驗室比電阻及數學模型計算相結合的研究方式，探討了煙氣溫度對飛灰工況比電阻的影響，旨在為低低溫工況下飛灰工況比電阻特性及除塵器性能研究等提供數據支持。

燃煤電廠；比電阻；低低溫電除塵器

比電阻是影響電除塵性能的關鍵因素，溫度不同比電阻特性不同，電除塵器的除塵性能也不同。尤其對于低低溫電除塵技術，煙氣溫度低于酸露點比電阻降低，可大幅提高除塵效率。三菱重工對不同溫度條件下煤種類型與粉塵比電阻的關系進行了大量研究，低低溫狀態下，粉塵比電阻均在反電暈臨界比電阻值以下[1-4]。

本文通過現場在線測試、試驗室灰樣測定及數學模型計算相結合的研究方式，探討煙氣溫度對飛灰比電阻的影響，尤其是煙氣溫度低于露點時，低低溫工況條件下的飛灰比電阻特性，旨在獲取較全面的第一手數據信息，為進一步研究低低溫電除塵技術對我國煤種的適應性及有效性提供數據支撐。

1 比電阻測試研究

根據測試對象及測試地點的不同，粉塵比電阻的測試可以分為工況比電阻和試驗室比電阻兩種測試方法。

1.1 工況比電阻

采用華北電力大學研發的BDL型工況飛灰比電阻測試儀(型號：TH2681A)測定不同工況條件下飛灰比電阻，測試方法符合國標《粉塵物性測試方法》(GB/T 16913—2008)的規定[5-7]。

1.2 試驗室比電阻

通過飛灰取樣器在線采集飛灰樣品，采樣點與工況比電阻測點相同，然后將飛灰樣本拿到試驗室，在實驗室環境下進行比電阻的測試。試驗室比電阻測試儀器采用傳統的圓盤法測試系統，測試方法符合《粉塵物性測試方法》(GB/T 16913—2008)、《粉塵比電阻實驗室測試方法》(JBT 8537—2010)的規定[8]。

1.3 工況比電阻與試驗室比電阻數據對比

經測試，三個工程實測項目不同煙氣溫度條件下飛灰工況比電阻與不同煙氣溫度取灰樣的試驗室比電阻數據對比分別如圖1～圖3所示。

圖1 玉環電廠工況比電阻和試驗室比電阻數據對比

圖2 溫州電廠工況比電阻和試驗室比電阻數據對比

圖3 長興電廠工況比電阻和試驗室比電阻數據對比

對于工況比電阻，溫度越低比電阻值越小。比電阻與溫度的關系(文獻數據)見圖4。對于試驗室比電阻來說，在80℃～220℃范圍內，一般比電阻值都是隨儀器溫度遞增的，個別灰樣存在先減小后增加的現象，與圖4中數據的趨勢一致；低低溫工況條件下取得灰樣的試驗室比電阻值一般較常溫時小；而同一灰源，工況比電阻一般較試驗室比電阻要小1～3個數量級，而此次三個項目的測試結果與文獻描述恰好相反，工況比電阻反倒是較試驗室比電阻高了1～3個數量級，經推測可能是兩種比電阻測試時飛灰密實度不同，粒徑分布也不盡相同，圖4中顯示數據中電廠1、電廠2、電廠3也均出現了這種情況。

圖4 比電阻與溫度的關系(文獻數據)

2 比電阻計算

2.1 計算模型

美國南方研究院的R.E.Bickelhaupt基于試驗室模擬出工況條件測試的多組飛灰比電阻數據，通過統計分析，建立了較完整的比電阻預測模型。本文采用R.E.Bickelhaupt模型計算飛灰比電阻值，對表面比電阻、體積比電阻分別進行計算，涉及飛灰成分、場強和煙氣條件等因素。飛灰體積比電阻、表面比電阻的計算公式分別如式1、式2所示。

ρv=exp(-1.891 6 lnX-0.969 6lnY+1.237
lnZ+3.628 76-0.069 078E+9 980.58/T)

(1)

ρs=exp[27.597 74-2.233 348lnX-0.001 76W
-0.069 078E-0.000 738 95Wexp(2 303.3/T)]

(2)

式中ρv、ρs——飛灰體積比電阻、表面比電阻；X、Y、Z——Li+Na、Fe、Mg+Ca的原子質量分數；E——電場強度；T——溫度；W——水汽含量。

當Z>3.5%或K<1.0%時(K為鉀元素的原子質量分數)，總比電阻計算公式：

圖5 玉環電廠飛灰比電阻計算值

圖6 溫州電廠飛灰比電阻計算值

(3)

當考慮飛灰表面沉積的硫酸霧對其比電阻的影響時，其修正量可用下式表示：

ρa=exp(59.067 7-0.854 721CSO3
-13 049.47/T-0.069 078E)

(4)

此時，總比電阻計算公式：

(5)

2.2 飛灰成分分析

三個測試項目的飛灰成分分析數據如表1所示。

表1 三個項目的飛灰成分析 %

2.3 計算結果

圖7 長興電廠設計煤種飛灰比電阻計算值

圖8 長興電廠校核煤種飛灰比電阻計算值

根據式(1)～式(3)及表5中三個測試項目飛灰成分分析數據，計算得到該三個項目的飛灰比電阻計算數據分別如圖5～圖8所示。飛灰體積比電阻隨著溫度升高而降低；表面比電阻隨著溫度的升高而升高，一般溫度高于150℃以后變化就不再明顯，飛灰總電阻值是體積電阻與表面電阻共同作用的結果。根據對三個電廠煙氣冷卻器入口SO3實測數據，按式(4)～式(5)對其飛灰比電阻計算值進行修正。結果表明，煙氣中SO3可有效降低飛灰比電阻，并且溫度越低，SO3濃度對飛灰比電阻的影響程度越大。

值得一提的是，計算值中ρvs表示試驗室比電阻，ρvsa表示工況比電阻，因SO3影響，計算中試驗室比電阻要高于工況比電阻，計算結果與實測數據表征的規律相左。

3 結語

通過現場在線測試、試驗室灰樣測定及數學模型計算相結合的研究方式，探討了煙氣溫度對飛灰比電阻的影響，尤其是煙氣溫度低于露點時，低低溫工況條件下的飛灰比電阻可大幅降低，為進一步研究低低溫電除塵技術對我國煤種的適應性及有效性提供數據支撐。

經過分析發現，后續的研究重點將放在以下幾個方面。

(1)試驗室比電阻(圓盤法)與工況比電阻(機械收塵法)數據對比時應盡量保證灰樣的密實度相當，粒徑分布相。

(2)進一步積累工況比電阻、試驗室比電阻實測數據，建立數據庫，對比電阻預測公式進行修正。

[1] 酈建國,酈祝海,何毓忠,等. 低低溫電除塵技術的研究及應用[J].中國環保產業, 2014(3):28-34.

LI Jianguo, LI Zhuhai, HE Yuzhong, et al. Research and application on electric precipitation technology with low-low temperature[J].China Environmental Protection Industry, 2014(3): 28-34.

[2]中國環境保護產業協會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術[M].北京:中國電力出版社,2015.

[3]YOSHIO Nakayama，SATOSHI Nakamura，YASUHIRO Takeuchi，et al. MHI High Efficiency System - Proven technology for multi pollutant removal[R].Hiroshima Research & Development Center. 2011：1-11.

[4]MASAMI Kato，TADASHI Tanaka，YASUKI Nishimura，et al. Method and system for handling exhaust gas in a boiler.USA 5282429[P].1994-02-1.

[5]粉塵物性試驗方法:GB/T 16913—2008 [S].

[6]陸一春. 飛灰比電阻現場和實驗室測定方法對比分析[J].上海電力, 2002, 15(6):57.

[7]李曉穎. 燃煤飛灰比電阻預測模型[D]. 杭州：浙江大學，2015.

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

CharacteristicsofFlyAshResistivityUnderDifferentTemperatureConditions

LIU Hanxiao, YAO Yuping, LI Jianguo, SHEN Zhi′ang, GUO Ying, FANG Xiaowei, CHEN Li, LI Bingfeng, YANG Qian

(Zhejiang Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd., Zhuji 311800, China)

Resistivity is the key factor influencing the performance of electrostatic precipitators. Through the on-site online measuring of resistivity, measuring the laboratory resistivity by fly ash sample and combining with mathematical model calculation, this research explores the influence of flue gas temperature on fly ash condition resistivity, with a view to providing data support for the study on the characteristics of fly ash condition resistivity and the performance of dust remover in low low temperature condition.

coal-fired power plants; resistivity; low low temperature electrostatic precipitator

10.11973/dlyny201705026

國家高技術研究發展計劃(2013AA065002)；國家重點研發計劃(2016YFC0203704)；浙江省科技計劃項目(2013C11G6080001)

劉含笑(1987—)，男，碩士，從事PM2.5治理及測試技術研發工作。

X773

A

2095-1256(2017)05-0609-05

2017-05-25

(本文編輯：趙艷粉)