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試論電除塵器的節(jié)能

2017-06-08 作者:好先生

摘要:從經(jīng)典分離粒子所需能量很小的理論分析目前國(guó)內(nèi)外采用的常規(guī)電除塵,其電場(chǎng)能耗還有98%以上的潛力可挖。軟穩(wěn)電除塵技術(shù)節(jié)電是很明顯的。 
關(guān)鍵詞:粒子;電除塵;能耗;節(jié)電 
電除塵不僅其除塵效率高,而且比其它常見(jiàn)的除塵器,如機(jī)械除塵、布袋除塵及水除塵省電很多而成為煙塵污染治理的佼佼者。 
多年來(lái),很多人為了進(jìn)一步改善和提高電除塵的性能,利用現(xiàn)代的電子技術(shù),采用微機(jī)自動(dòng)控制,進(jìn)行火花自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)抑制,把供電電源控制在最佳火花率狀態(tài)下運(yùn)行。但仔細(xì)研究常規(guī)電除塵供電電源還有多大潛力可挖的人為數(shù)不多。甚至有一種傾向,為進(jìn)一步提高除塵效率,還繼續(xù)增大電場(chǎng)的輸入電流,幾百毫安不行,要幾千毫安。豈不知,其已進(jìn)入電除塵的誤區(qū)。目前,國(guó)內(nèi)和國(guó)外的常規(guī)除塵器,盡管采用了先進(jìn)的電子自動(dòng)控制技術(shù),但是電場(chǎng)能耗的絕大部分對(duì)除塵不起作用,屬于浪費(fèi)的問(wèn)題,并沒(méi)有得到很大的解決。如何挖掘這一潛力?分析如下: 
1理論分析電除塵器捕集粒子所需的能量是很小的 
美國(guó)學(xué)者懷特先生對(duì)電除塵捕集粒子所需的能量作了深入的研究。他認(rèn)為從氣體中分離出煙粉塵粒子所需的電能很小,它可以根據(jù)氣流塵粒的粘滯力和粒子向著集塵電極運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離計(jì)算出來(lái)。根據(jù)斯托克斯定律,一個(gè)球狀粒子所受到的磨擦力F為: 
F6πηаω1 
式中:η――為氣體粘度; 
а――為塵粒半徑; 
ω――為驅(qū)進(jìn)速度。 
使塵粒向著集塵極運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的距離為s,所消耗的功為: 
WFs6πηаωs2 
進(jìn)一步假設(shè)氣體含塵濃度為c,塵粒的密度為ρ,則單位氣體體積的塵粒為N0為: 
N0=(3 
因此,使1m3氣體中全部塵粒全部分離所需的功為W0為: 
W0W?N0 
6πηаωs× 
4 
由(4)式可以看出,從氣流中分離塵粒所需的功與氣體粘度η,塵粒驅(qū)進(jìn)速度ω,平均移動(dòng)距離s和含塵濃度c成正比,而與塵粒半徑的平方和塵粒的密度成反比。 
懷特先生根據(jù)斯托克斯定律,列舉一個(gè)典型的例子:設(shè)粒子直徑為,向著收塵電極運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離為5cm,驅(qū)進(jìn)速度為30cm/s,而計(jì)算出這個(gè)粒子所消耗的能量為2.54×10-12J。他還舉了一個(gè)例子:分離濃度為2.28g/m3全部塵粒所需的能量為3.1×10-1J。這是一個(gè)很小的數(shù)值。 
從接近除塵工程實(shí)際進(jìn)行推算: 
假設(shè)塵粒的平均直徑為,向著集塵極運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離為34cm,驅(qū)進(jìn)速度為16cm/s,含塵濃度為100g/m3,塵粒的密度為1g/cm3(此假設(shè)接近水泥磨生產(chǎn)的實(shí)際情況),則1m3氣體中全部塵粒分離所需的功W0,根據(jù)式(4)推算: 
W0 
 
48.94×108爾格 
48.94J 
1.36×10-5KW?h 
即電場(chǎng)能耗1KW?h可以捕集的數(shù)量為: 
N 
7.35×106g/KW?h 
7.35t/KW?h 
可見(jiàn)分離塵粒所需的能耗是很小的。 
2常規(guī)電除塵實(shí)際的能耗浪費(fèi)巨大 
目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外仍占主要地位的常規(guī)電除塵,其電場(chǎng)能耗浪費(fèi)是驚人的,現(xiàn)以浙江勝潔環(huán)保工程有限公司為天津分公司熱電部50MW機(jī)組鍋爐配套的電除塵實(shí)際運(yùn)行情況為例說(shuō)明: 
平均通風(fēng)量為Q50×104m3/h 
平均入口濃度C80g/Nm3 
平均收塵效率η99.4 
則其每小時(shí)收塵量為: 
N50×104×80×10-3×0.994×10-3 
39.76t 
如果按公式(4)推出的單位能耗收塵量7.35t/KW?h,可以推算出這套設(shè)備每小時(shí)分離塵粒所需耗的能量W0為: 
W0==5.41KW?h 
但這套設(shè)備電場(chǎng)每小時(shí)實(shí)際能耗W64KW,每耗電1KW?h只能收到的塵量N0為: 
N0==0.62t 
對(duì)除塵有用的電場(chǎng)能耗比為: 
η===0.085 
即電場(chǎng)能耗對(duì)除塵起作用的部分,還不足10%,90%以上的電場(chǎng)能耗都白白浪費(fèi)掉了。 
3“軟穩(wěn)電除塵實(shí)際節(jié)電效果明顯 
所謂軟穩(wěn)電除塵器,實(shí)際上是采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源。 
在北京恒運(yùn)科利水泥廠Ф3×9m水泥球磨機(jī)尾使用軟穩(wěn)電除塵器,取得如下實(shí)際數(shù)據(jù): 
當(dāng)電除塵器處于空載的時(shí)候,即引風(fēng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài),此時(shí)電場(chǎng)沒(méi)有塵粒,電場(chǎng)的空載電壓為43KV,空載電流為4.6mA,這是對(duì)電除塵沒(méi)有起作用的無(wú)效消耗: 
W143KV×4.6mA197.8W 
當(dāng)開(kāi)啟引風(fēng)機(jī),球磨機(jī)內(nèi)粉塵粒被吸入電除塵器,此時(shí)電場(chǎng)工作電壓自動(dòng)上升,電流自動(dòng)下降,穩(wěn)定后,認(rèn)為把電場(chǎng)工作電流調(diào)整至4.6mA,其相應(yīng)的電壓為103KV。此時(shí)電場(chǎng)消耗的功率W 為: 
W2103KV×4.6mA473.8W 
由于粉塵粒進(jìn)入電場(chǎng)的作用,所增加的功率消耗W可視作分離塵粒的功率為有效功率: 
WW2W1473.8197.8276W 
在這種情況下,實(shí)測(cè)出運(yùn)行1小時(shí),所收集到的粉塵為1890kg。分離塵粒的能耗為0.276KW?h,占總能耗的58.7%,其消耗1KW?h的能量可分離塵粒6.5t,接近(4)式理論推算結(jié)果7.35t。

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