纤维膜在静电除尘技术中的应用——膜电除尘器
传统电除尘器存在的问题包括: (1) 干式电除尘器清灰时会产生二次扬尘; (2)干式电除尘器不适合去除含尘气体中的氮氧化物与硫氧化物 ,因为在干式电除尘器中氮氧化物与硫氧化物通常以酸性气溶胶的形式被去除 ,而进入干式电除尘器的含尘气体的温度一般都比较高 ,不利于气溶胶的形成; (3)由于直径 0. 1～2. 0μm 的粉尘颗粒的内部荷电机理的局限性 ,干式除尘器对这个范围的颗粒的捕集效率不高。(4)湿式电除尘器避免了二次扬尘问题 ,但由于液体的表面张力作用及收尘极板表面不会绝对平滑(存在凹凸) ,使得自集尘极上部流下的水流不能均匀分布在极板上 ,集尘极上容易形成局部干燥区 ,产生局部电阻 ,导致反电晕的产生 ,破坏了电场的稳定; (5)湿式电除尘器集尘极存在腐蚀问题 ,采取防腐措施导致了较高的投资成本。针对传统电除尘器的以上缺点 ,美国俄亥俄大学经过多年的研究 ,研发出了膜电除尘器。
膜电除尘器成功地解决了干式及湿式电除尘器存在的一些问题 ,进一步提高了电除尘器的除尘效率 ,并提高了电除尘器脱硫脱硝的能力。
1 结构与特点
膜电除尘器与传统电除尘器在结构上的区别是:膜电除尘器利用炭纤维或硅纤维编织膜作为集尘极 ,代替了传统电除尘器中的金属集尘极。纤维膜应具有质轻、 抗拉强度大及抗腐蚀等特点。不能导电的材料,如硅纤维编织膜等 ,不能用作干式膜电除尘器的集尘极。美国俄亥俄大学在实验室内利用膜电除尘器及传统电除尘器模型进行了一系列除尘实验。实验所用膜为炭纤维膜或硅纤维膜 ,膜的厚度为0. 5～1 mm ,每平方米的重量为 0. 5 kg。由于实验用的电除尘器模型的集尘极的表面积比工业用电除尘器小的多 ,除尘效率也就低的多 ,所以在实验室中同时利用膜电除尘器及传统电除尘器模型进行实验 ,两者的实验条件、 设备参数完全相同,这样就可以利用实验得到的数据比较膜电除尘器与传统电除尘器的除尘性能。
干式膜电除尘器的性能
实验结果表明,干式膜电除尘器与传统干式电除尘器的除尘效率基本相同。但用纤维膜作为集尘极时大大减轻了电除尘器的重量 ,而且纤维膜集尘极的成本远低于金属集尘极的成本。
湿式膜电除尘器的性能
湿式膜电除尘器工作时 ,溢流水从集尘极的顶部均匀快速流下 ,在集尘极的表面形成一层水膜 ,水膜的厚度可以通过改变膜顶部溢流水的流速来控制。由于集尘极是炭纤维或硅纤维编织膜 ,因此水流通过毛细作用 ,很均匀地分布在膜的表面,在收集灰尘时不会出现局部干燥区 ,避免了局部电阻及反电晕的形成 ,加强了极间电流的稳定性。
纤维膜用作湿式电除尘器的集尘极时 ,与传统湿式电除尘器相比具有以下优点: (1) 提高了对粉尘颗粒的去除效率 ,尤其是在处理细粉尘颗粒时,去除效果更好; (2)通过毛细作用 ,水流能使湿式膜电除尘器的纤维膜表面得到充分的润湿 ,酸性盐会溶解到纤维膜表面的水膜中(比如对硫酸氨有较好的去除效果) ,这样湿式膜电除尘器在去除粉尘的同时又具有脱硫脱硝的功能; (3)在集尘极获得同样均匀的水膜 ,湿式膜电除尘器的用水量与传统湿式电除尘器相比大大较少。
利用纤维膜做集尘极时 ,与金属集尘极相比不仅价廉 ,而且质轻 ,这样就大大降低了电除尘器的成本和重量。同时 ,纤维膜采用抗腐蚀材料制作 ,解决了传统电除尘器集尘极存在的腐蚀问题。
2 纤维膜的特点
美国俄亥俄大学通过一系列实验对不同材料纤维膜的电阻性、 抗腐蚀性、 润湿性、 抗燃烧性及机械强度进行了测试 ,结果表明由炭纤维、聚丙烯、聚四氟乙烯及硅纤维编织的膜可以替代金属板作为集尘极 ,它们具有投资少、机械强度高、
抗高温与耐腐蚀等优点。经过粗略计算 ,利用纤维膜作为集尘极的费用为 5～10 ＄/ m2,而利用镍合金作为集尘极的费用大约是 100 ＄ / m2。
在 CedarSprings 工厂进行的实验中对聚丙烯膜的破裂强度进行了测试 ,电除尘器在经过5000个 h 的实际运行后 ,测得 6 个样本聚丙烯膜的破裂强度分别是 1953、 2588、 2295、 2344、 2344和2490 kg/ m2,而新聚丙烯膜的平均破裂强度为2221 kg/ m2。可见聚丙烯膜的破裂强度在实际生产操作中并没有降低。
膜表面有水膜流动时 ,水流方向受膜表面的纤维编织方式的影响 ,由于毛细作用的存在 ,水流会沿织物表面间隙流动。因此 ,所选用纤维膜表面的纤维编织方式应该能够保证水流沿垂直方向向下流动。
当然 ,膜材料的选取要根据具体的情况而定 ,比如要考虑被处理烟气的温度及其化学组成等 ,这样才能选到最合适的材料。
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