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第２２卷第２期 ２００２年３月 环境科学学报 ｖ０Ｊ ２２ｍＮ ２ Ｍａｒ．．２ＯＯ２ ＡＣＴＡ ＳＣＩＥＮ Ⅱ＾Ｅ ＣＩＲＣＵＭｓＴＡＮＴＩＡＥ 中圈分类号：Ｘ７０１．２ 文献标识码：＾ 文囊■号：０＇２５３．２４￣（２ｏｏ２）．０２４）２５２．０４ 离心脉冲静电除尘模型的除尘性能实验研究 李济吾 ，蔡伟建 ，董冰岩 ，张大超 （１．杭州商学院环境Ｉ程系，杭州３ｌ００３５ 南方冶 金学院．赣州３４ｉ０００） 搐要：介绍了一种直筒式离心脉冲静电除尘器，研究了其除生效率与＾口风速、直流基础电压、＾口粉尘浓度等操作因素的 关系；嗣定了在不同＾口风速、不同供电情况下除尘器的丹级效率．结果表明，离心日末冲睁电除尘器具有结构简单、阻力掼失 低、除尘效率高等恍点；咏冲供电能显著提高陈尘精的特缎效率对粒径小于２呻 的糟尘的捕集，人口风速为６．９７ ｓ至 ｌ２ ７９ Ｂ时，脉冲供电与直流供电相比．其丹缎效率提高ｌ０％一∞％；与旋风相比，其丹毁效率提高３７％一６６％ 关■词：离心脉冲静电Ｉ棠尘；除尘效率；脉冲甘｝电；丹级效率 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｃｙｃｌｏｎｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ ｕ Ｊｉｗｕ ，ＣＡＩ Ｗｅｉｊｉａｎ ，ＤＯＮＧ Ｂｉｎｇｙａｎ２，ＺＨＡＮＧ Ｄａｃｈａｏ２３１００３５；２ Ｓａｕｔｈｍ Ｉｒ￣ｄｔｕｌｅ ｏｆＭ咖皿Ｉ ，Ｇａ￣ｈｏｕ ３４１０００） Ａ蛔ｈｌｄ：＾日ｈ ｂｅ ＧＩＥＳＰ～ｉｔｒｍｒｌｕｃ￣ｌ ａｎｄｔｈｅ ｎ‘唧日 ｂｅ ｅ吼∞［ Ｌ｜蚰ｅｆｌｌｅｉａ￣ｙ Ｃ．ｉＥＳＰ丑ｎｄ ｏｌｚｅｔａｔｉ￣ｇ￡Ｂｃｂ吼（ ｈ蕾 － （１｝Ｉａｔｌ Ｕｕ Ｕｎｌｖ￣，ａｉｔｙ ｏｆ ｃ ，｝ ｈ【Ⅲ ｂｅｉｔｙ，ｉｍｐｕｌｓｅ忡【 ，ｄｕｅｔ…朗ｔｒａ ０ｎ， ｃ）一ｓｔｕｄｉｅｄ ＧＴａｄｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ＣＩＥＳＰ们ｓ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅａｔ ｖｄ呻 龆ａｎｄ砌 舻Ｔｈｅ ｒ￣ｕｌｔｓ ｍ ｄ ｔｈａｔ ＣＩＥＳＰ ｏｆ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ｔｈｅ Ｐｅｄ ｍ岫ｃ嗍 ｍ ｅ ｅｏ￣ｔｎｔｃｆｉｏｎ， ｎ ｓｉｚｅ‘２ ｍ，ｔｈａ ｇｒａｄｅ ｄ￣ｃｉｅｎｃｙ ６６ ３％ ＣＩＥＳＰ ａｎｄ ｃｙｃｌｏｎｅ∞ ｐ舡ｅｄ ｗｉｔｈ…ｐｒｅｓｓ￣ｋ ａｎｄ ｈｉ曲ｃｏｌｌａｔｉｏｎ￣ｉｃｉｃｍｃｙ Ｐａｎｉｅｕｌａｒｌｙ，ｈ 鲫 ＣＥＳＰｉｓ ０ ｌ０％一丑６噼ａｎｄ ｏｖｅｒ ３６ ５％一 Ｋｅｙｗｏｒ￣：ｃｙｃｌｏｎｅ ｈ ｐｕ 。ｃｌｅｃｔｒｒ￣ｔａｔｉｃ ｐｔｅｃｌｐｉｔａｆｉ￣；∞Ｕｅｃｔ ｎ ｄｔ￣ｃｉｅｎｃｙ；ｐ 县ｅ ｅｎｅｒ ｚ ０ｎ；ｇｒａｄｅ ｅｆｌｌｅｌｅ￣ｙ 离心脉冲静电除尘技术的基本思想是在旋风除尘器中加高压脉冲静电场，含固体颗粒气 流通过时，颗粒受到离心力和脉冲静电力等复合作用而分离出来．旋风除尘器和静电除尘器是 固气分离过程中应用最广的两种环保设备 旋风除尘器结构简单，造价低，但除尘效率不高；静 电除尘器具有较高除尘效率，但耗钢材多，造价高．离心脉冲静电除尘技术是将两者优点有机 结台起来，其性能优于单一除尘器．目前旋风静电除尘器模型实验研究所使用的都是高压直流 电源 ～ ，使用电压受到（使用电压是旋风静电除尘器能否获得应用的关键因素之一）．从 而影响其实际应用．本文将脉冲供电新技术使用在离心静电除尘器中，对其性能实验研究进行 了介绍． １实验装置与实验方法 １．１实验装置 为了使除尘效率较高，压力损失较低，容易清灰．构造简单及充分发挥静电除尘和旋风除 尘作用，通过对比、改进 ，优化设计一种直筒式离心脉冲静电除尘器．筒体的直径为４００ 收稿日期：２∞ｌ－０４－１３；修订日期：２￣０１．０６－２９ 基盒项目：国家自然科学基盘赍助（项目批准号：５ｏ０６４００２）；江西省自然科学基金贷助项习 作者筒介：李挤吾（１９“一），男，剐教授（硬士） 维普资讯 http://www.cqvip.com
２期 李济吾等：离心脉｛中静电陈尘模型的髂尘性能实验研究 ２５３ ｍｍ，人１２１形式为切向进气，除尘器下部采用扩展式，可以减少粉尘的返混并易于灰斗的设计安 装．电晕极的形式采取芒刺形式．模型实验的装置系统见图１，含尘气流从除尘器模型的上部 切向进人，经过除尘，再由排气管排出． １．２实验方法 粉尘真密度和比电阻的测定方法分别采用比重瓶法与圆盘 电极法锢ｌ定．粉尘粒径分布的测定采用显微镜法．根据原始数 据，再进行线性回归分析，得出其粒径分布函数．粉尘浓度的测 定采用滤膜称重测定法．除尘效率的测定： （１）全除尘效率的测定．离心脉冲静电除尘器的全效率 可用下式计算 ：ｌ【Ｑ ・ｃ 一Ｑ。・ｃ。）／口 －ｃ ×１００％ 圈１宴啦装置慕统示ｌ圈 ３进风管４高 １发尘器２集流器式中：Ｑ 、Ｑ。——除尘器进、出口的实测风量，ＩＩ１３／ｈ；ｃ 、ｃ。—— 进、出口的粉尘浓度， ． 压艳掉子５排风管６．ｕ型压力计 ７芒刺电晕极８．筒体９高压眯冲直 １０．风量调节阀１１．通风机 （２）分级效率的测定．由测定的全效率和粉尘粒径分布来计 流电豫算分级效率，其计算公式 １２采样头１３滤膜盒Ｉ４转子流量计 １５抽气机ｌ６．倾斜敬压计 ： 。 ／ｆ， 式中： ——除尘器捕集的粉尘粒径为ｉ的分布频率，％； —— 啦・ 耐 眦叩 删 进人除尘器的粉尘粒径为ｉ的分布频率，％； 一粉尘粒径为ｉ的分级效率 ２实验结果与分析 ２．１粉尘物理性质测试结果 实验粉尘采用滑石粉，其真密度测定为２．５０ ｃ ；比电阻为８．０６×１０。０－ｃｎｌ；经过多次重 复测量，得到实验粉尘粒径分布回归方程为Ｒ＝１００ ｅｘｐ（一０．０２１９５ｄｔｏ ），式中， 为筛上累计 率（％），符合罗辛一拉姆勒（ Ｒ）分布． ２．２除尘器阻力损失 实验测得离心脉冲静电除尘器阻力损失为８００－－１０００ Ｐａ，阻力损失较少．这是由于本除尘 器采用直筒式，下部为扩展式．其阻力损失ＡＰ与人口风速 的关系为ＡＰ：３．３５ ． ２．３ 电晕放电伏安特性 脉冲供电是指在直流基础电压上叠加高压脉冲，脉冲宽度一般小于１—３０ｏ∞，典型脉冲 重复频率为３０—３００ ｐｐｓ．实验使用自己研制的脉冲电源 “】， 其主要参数：脉冲幅值是基础直流电压的１．５—２倍，且可调； 脉冲宽度为１０—１００ ｓ；脉冲重复频率为５Ｏ一１００ ｐｐｓ．除尘器空 载下电晕放电伏安特性曲线如图２所示．由图２知，本脉冲电 源的起晕直流基础电压较低，为５ ｋＶ左右，临界击穿直流基础 电压为９０ ｋＶ左右，其工作状态比较稳定． ２．４离心脉冲静电除尘效率因素及分析 硼２空ｔ的伏一安特性瞳技 Ｈｇ ２ Ｖ，ｌ ｃｕｒ ｉｎ ｎ￣ｌｏａｄ 考虑人１２１风速、粉尘浓度、直流基础电压３个操作因素，设 计了一个三水平的正交实验表 （３ ） 正交实验结果得出人１２１ 维普资讯 http://www.cqvip.com
环 境 科 学 学 报 卷 风速、直流基础电压对离心脉冲静电除尘效率有显著影响，各因素交互作用对除尘效率有一定 的影响，而人口粉尘浓度对除尘教率的影响不大 ２．４．１人口风速的影响 根据正交实验结果，确定两组直流基础电压、两组人口粉尘浓度进 行交叉实验，人口风速与除尘效率关系实验结果见图３．由图３可知，在同一人口粉尘浓度下， 随着人口风速的增大，离心脉冲静电除尘教率有所下降．实验得出本模型在直流基础电压８０ ｋｖ、人口粉尘浓度５．０ 、人口风速７—１０ 目时，除尘效率可达９９％． ２．４．２粉尘浓度的影响人口风速控制在１Ｏ．２７ ｎｄｓ、１２．７９ ｎｄｓ，直流基础电压保持在８０ ｋｖ， 改盎人口粉尘浓度进行实验，实验测得的人口粉尘浓度与除尘效率的关系曲线如图４所示．从 圈３入口风速与障尘效率关系 圈４入口粉尘浓度与■尘效率关系 ｎｇ．３ Ｒ ｍｂ ｐ ｂｅ 晰Ｌ ｉｕｔｅｌ ｑ ａｎｄ舶 ｎｇ．４ ＲｅＬ￣ｏｎｓｈｌｐ ｂｅｔｗｅｅ￣ｉｎｌｅｔ ｄｕｓｔ ｃ呻ｃｅｎｔｒ ０口 ｄｅ口ｃｖ ｏｆ ＣｌａＳＰ ａｎｄ ｃｏｌｌａｔｉｏｎ ｅ／ｉｆｅＪｅｎｃｙ ｏｆ ＣＩＥＳＰ 图４知：人口粉尘浓度对离心脉冲静电除尘效率的影响较小，当 １ｏｏ ９５ 粉尘浓度从１ ｇ， 增加到９ ｇ， ，除尘效率变化仅１．５％左右． ９０ ２．４．３直流基础电压的影响控制人口风速、人口粉尘浓度一 ８５ 定，改变直流基础电压进行实验，实验测定的直流基础电压与离 ８０ 心脉冲静电除尘效率关系曲线见图５．从图５知：除尘效率随直流 ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １０ｏ 直潍电压，ｉＶ 基础电压的升高而增加，运行电压越高，除尘效率就越高，直流基 础电压对除尘效率有显著影响．当基础电压为零时的除尘效率 圈５直洼暮硼电压与除尘效率 ８５．８７％，为旋风除尘效率，当基础电压为８０ ｋＶ时，除尘效率为 关慕曲线 ９７．８８％． Ｆｉｇ．５ Ｒｅｌａ￣ｏｎｄｄｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＤＣ ｖｏｉｄ－ ２．５分级效率的测试结果与分析 ａｎｄ ｃｏ］］ｅｃｔｉｏｎ ｅ‰ｉ ｃｙ 为了充分地研究离心脉冲静电除尘 性能，必须研究其分级效率．在人口粉尘浓度为３．０ ，直流基础电 压８０ ｋＶ条件下，粒径与分级效率关系如图６．从图６可看出，不同人口 风速下，离心脉冲静电对不同粒径粉尘的捕集效率有较强的规律性．对 牧径，ｐ皿 某一粒径的粉尘，小人口风速比大入口风速的捕集效辜明显要高．当粉 尘粒径小于５ ｍ时．人口风速对它的捕集效率影响非常大，尤其对粒 叠６幢径与一心峰冲尊电 径小于２ ｍ的粉尘．如当粉尘粒径为２ ｍ，在人口风速６．９７ Ｉｎ，ｓ时捕 分氧效率关系 集效率为８８．舳％，１４．４２ ｎｄｓ时为５７．７７％，两者的捕集效率相差 Ｆｉ８ ６ Ｒ ｎ ｈｅｔ一 ３０％．而当粉尘粒径大于１０ ｍ时，不同人口风速下的捕集效率相差甚 ｓｉｚｅ ａｎｄ 少．这是因为在人口风速较小时，对小粒径的粉尘来说，离心力几乎失 ｅｔ￣ｅｎｃｙ ｏｆ ＣＩＥＳＰ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２期 李卉吾等｝离心脉冲静电除尘模型的除尘性能实验研究 ２５５ 去作用，电场力起作用．当人口风速较小时，粉尘停留时间较长（约０．５ ｓ），就有充分的荷电时 间，从而易于被捕集．当人口风速较大时，对大粒径的粉尘来说，离心力及电场力对它的捕集都 起作用，在不同人口风速下的捕集效率相差较少． ２．６与旋风静电和旋风的分级效率对比 直流基础电压为８０ ｋｖ，人口粉尘浓度为３．０ ，在不同人口风速下，粉尘粒径与离心脉 冲静电、旋风静电及旋风分级效率关系曲线见图７．由图７得出：在同一人口风速下，对不同粒 径粉尘的捕集效率，离心脉冲静电除尘均比旋风静电及旋风的高．特别是对粉尘粒径小于５ ｍ， 离心脉冲静电除尘捕集具有很大的优越性．如人口风速为６．９７ｍ／ｓ时，对粒径为２ ｂｔｍ的粉尘，离 心脉冲静电除尘的捕集效率为８８．８０％，比旋风静电的高２２．６％，比旋风的高６６．３％．由此可见． 脉冲供电能进一步提高旋风器对微细粉尘的捕集效率，有效提高旋风静电器的除尘效率． １００ ９Ｏ ８Ｏ ７Ｏ ６Ｏ ５０ ４０ ３Ｏ ２ｏ １０ 田７分羁效率对比曲畦 Ｅ ７ Ｇｒ￣ｌｅ觚ｃｌ鲫叮ＧＬＩ嘴０ｆ ＣＩＥＳＰ，ＣＥＳＰ蚰ｄ ｃＹｄ０ｎ。 ３结论 （１）人口风速、基础电压对离心脉冲静电除尘效率有显著影响，而人口粉尘浓度对其影响 不大．除尘器较佳的人口风速在７—１０ｍ／ｓ左右，除尘效率随直流基础电压的升高而增大．（２） 离心脉冲静电除尘器阻力损失较少，其阻力损失与人口风速的关系为△Ｐ＝３．３５ 。．（３）脉冲 供电能显著提高除尘器的分级效率．对粒径小于２Ⅲ的粉尘的捕集，人口风速为６．９７Ｉｌｌ，ｓ至 １２．７９Ｉｌｌ，ｓ时，脉冲供电与直流供电相比，其分级效率提高１０％一２２．６％；与旋风相比，其分级 效率提高３６．５％一６６．３％． 参考文ｔ： ［１］黄震．等．直流式电旋风陈尘器模垄的研究［Ｊ］．东南大学学报，１９９９．２６（．５）｝ｌ１９—１２３ ［２］程紫藕．等．电旋风陈尘模型实验研究［Ｊ］．中垒科学，１９９１．１（２）：４２～４９ ［３］孙一坚．等．ＺＤＳ型静电旋风除尘器特性研究［Ｊ］．卫生研究，ｌ螂，２４（２）：１２５～１２８ ［４］弗光彩．利光褡，等低阻电提风昧尘嚣性能研究［Ｊ］环境工程．１９９３，１２（６）：２８—３２ Ｐｌｕｅｉ￣ｋｉ Ｊ・ 曲Ｌ，Ｎｏ＇，６ｃｋｉ Ｊ Ｅｏｌｌｅ￣ｆｉｏｎ ａｅｒｏａ＆ｐ缸ｋｌ薯ｉｎ ￣ｅｌｏａｅｗｉｔｈ皿旺ｌ盯ｒｌ丑ｌ ｅｃ ｃ［Ｊ］．Ｊ伽ｎ ０ｆＡｅｍ￣ｏｌ Ｓｅｉ． ｃ脚＿１９８９，２０（６）： 一 ［６］ Ｄｉｅｍ Ｐ霄．ＥＩ∞嘶 ｙ￣ｈｅａｃｅｄ ｃｙｄ帆ｅ辩ｐ岫 啊［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｅｈｎｏｌｏ￣，１９８２，３１（２）：２２１－－２２６ Ｊ］Ｔｈｅｏｒ￣ｃａｌ Ｆｏｕａｄａ６ｏｎｓ ０ｆ Ｃｈｅ￣ｄｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９０．２４（１） ８２～８７ ｉｍｅｍａｌｉａｖｅｅｔｉｇａｆｉｏ￣ｉｎｑｒｄ。 ｄ呲娜删ｏｒ。 ，ＦＶｏｅｅｅｄｉ［７］ 忤僖玄．等．蕾电旋风陈尘技术机理的现场试验［Ｊ］．环境科学，１９９７，１８（６】；３６ ［８］ Ｖｅｄｅｍｌｋｏｖ Ｖ Ｂ．０Ｐ １ｉ ０ｎ ０ｆ ｃｙ￣ｌ￣蛳［９］ Ｆ￣＊ｅｅｒ ＳＭ・ＲａｚｅｋＡＭＡｂｄｅｌ，ＡｂｄｅｌｌａｈＭＺ Ｃ锄ｐｕ 哺ｎ 皿ｄ￣０ｆｔｈｅＩｎａｔｉｔａｆｉ￣ｔ ０ｆＭｅｅｈｅａｉｅａｌ Ｅ口 ｎｅ Ｂ．Ｐａｒｔ ＥＤ］．Ｊ舯 ０ｆ Ｐ工一Ｍｅｃｈ鲫 ｃＢ】Ｅ ｉｎｅｅｒｉｎｇ．１９９７．２Ｈ（Ｅ４）：２４７～２５７ ． ［１０］ 李济吾，等．电除尘器用高压脉冲电楫丑其应用［Ａ］中国青年学者论环境［Ｃ］北京：中国环境科学出版社．１９９７３９７ １１］ 李济吾，等．脉冲供电在白银冶炼厂电收尘上应用［Ｊ］工业安全与防尘．１９９４，（８）：卜一３