2.2不同湿式电除尘器对细颗粒物的控制效果
不同极配形式的湿式电除尘器对细颗粒物的脱除效率也不同,针对不同直径段的颗粒物各有优势.如图3所示,对于PM10和PM2.5的脱除,管式和线板式湿式电除尘器的除尘效率近似相同,分别在78%和77%左右,但是线板式湿式电除尘器对PM1的脱除效率明显高于管式湿式电除尘器,线板式湿式电除尘器对PM1的脱除效率为76%,管式湿式电除尘器仅为72%.
图3:2台机组不同直径段颗粒物脱除效果
造成2种不同湿式电除尘器对PM1脱除效率不同的因素主要为:第一,喷淋方式不同.线板式湿式电除尘器采用连续喷淋方式,管式湿式电除尘器,PM2.5andPM1采用间歇喷淋方式,每周或者两周喷淋一次,每次10min左右.
因此,在线板式湿式电除尘器中存在大量的喷淋水滴,这些喷淋水滴的直径很小,在电场中可以与颗粒物一样荷电.同时,水滴与颗粒物之间由于液桥力的作用,可以凝并长大.在传统电除尘器中,颗粒物的荷电分为2种机制,电场荷电主要针对大于1μm的颗粒物,而扩散荷电主要使小于0.1μm的颗粒物荷电.
在0.1~1μm范围内的颗粒物,由于电场荷电和扩散荷电的作用力都不明显,因此荷电量少,属于最不易于电除尘器脱除的直径范围.而颗粒物由于液桥力的作用与水滴结合,有效直径增大,有利于脱除.因此,液桥力是线板式湿式电除尘器对PM1脱除效率高的主要因素.第二,热泳力.热泳力是颗粒物在温度场中沿温度梯度方向所受的作用力[7-9].在湿式电除尘器中,越接近阳极板的空间,热泳力的作用越明显.直径较小的颗粒物所受电场力较小,此时在近极板处热泳力所占比例增大.
线板式湿式电除尘器主要采用连续喷淋方式,阳极板时刻处于低温且恒温的状态.这样烟气与阳极板之间就会产生较大温差,热泳力作用明显,细颗粒物主要靠热泳力被驱动、黏附在阳极板上.但是在管式湿式电除尘器中,由于不采用连续喷淋方式,阳极板的温度与烟气温度相近,两者温差小,热泳力小,对细颗粒物的脱除无显著效果.Romay等人计算出了热泳力作用下的颗粒物脱除效率,如式(2)所示:
由式(2)可以推断,当烟气与阳极板温差变大时,颗粒物的脱除效率提高;在温差不变的情况下,颗粒物的直径越小,热泳力作用下的颗粒物脱除效率提高.
表3给出了2种不同湿式电除尘器进出口处的PM10、PM2.5和PM1质量浓度的对比.由表3可得出2种不同湿式电除尘器进口处颗粒物的直径分布和出口处的直径分布情况.由于2台机组在湿式电除尘器之前的设备和燃烧煤种都相同,因此进入湿式电除尘器中烟尘的质量浓度和直径分布相似.如图3所示,2种不同湿式电除尘器的进口处,在大于10μm的直径段,管式湿式电除尘器的颗粒物略多,在小于10μm的直径段,线板式湿式电除尘器的颗粒物多.
表3:2台机组湿式电除尘器进出口PM10、PM2.5和PM1质量浓度的对比