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基于现场试验的烟温与飞灰比电阻关系研究

更新时间:2009-03-28

飞灰比电阻是与电除尘性能直接相关的重要因素之一,可作为电除尘器选型设计的重要参考基准。根据测试方法不同,飞灰比电阻可分为实验室比电阻和工况比电阻,其中,工况比电阻不仅与飞灰特性有关,还与烟气温度、湿度及烟气成分密切相关。文献中提及的比电阻,如无特殊说明,一般均指工况比电阻[1]。根据飞灰工况比电阻数值大小不同,可大致将飞灰分为低比电阻粉尘(小于104Ω·cm)、高比电阻粉尘(大于1011Ω·cm)和中比电阻粉尘(104~1011 Ω·cm)[2-3]。高比电阻粉尘易产生反电晕,低比电阻粉尘易产生二次扬尘,均不利于电除尘器的高效除尘。

烟气温度是影响飞灰工况比电阻的重要因素,尤其是当烟气温度低于酸露点后,烟气中的气态SO3冷凝成硫酸雾,附着在飞灰颗粒表面,起到一定的调质作用,使粉尘性质明显改善,大幅降低比电阻,这即是低低温电除尘技术可大幅提效的重要原因之一[4-6]

本文基于50 000 m3/h高温烟气全流程污染物超低排放中试试验系统,对不同温度条件下飞灰工况比电阻及实验室比电阻开展现场实测,并采用文献数学模型进行计算分析,旨在对烟温与飞灰比电阻的关系进行较全面的表征。

利用语料库布置练习,通过练习让学生对知识点掌握更加透彻,这是语料库存在的重要意义。教师在使用过程中,可以对学生进行单词和多词的猜测练习,采用不同的教学形式,让学生对部分高频词进行深刻理解重点掌握。例如:

1 中试试验系统概述

中试平台如图1所示。脱硝前布置第1级烟冷器,脱硝后布置第2级和第3级烟冷器,试验过程中,通过调整第2级和第3级烟冷器水侧阀门开度来调节电除尘器入口处烟气温度。电除尘器为单室五电场,由4个固定电极电场和1个旋转电极电场组成。

并非所有鹿豚的獠牙长得都一样,有些鹿豚的獠牙粗细匀称且对称,有的则弯向额头,还有的会在眼前交叉。至于鹿豚为什么会长出上面这两颗獠牙,科学家暂时还没有定论,它们看起来似乎没有什么实际用处,而更像是一种很有个性的装饰品。

60例患者均接受128排螺旋CT检查,应用联影公司生产的Somatom Plus4 VA 型螺旋CT 机,应用300 mg/ml欧乃派克或优维显或65% Angiografin作为对比剂,具体依据患者的实际情况,以3 ml/s的速率给予患者前臂静脉穿刺团注2 ml/kg对比剂。对患者进行门脉期扫描,扫描时相在60~80 s之间。动脉期扫描26例,扫描时相在20~40 s之间,扫描准直、床动速度、重建层厚分别为10 mm、10 mm/s、8 mm。

  

图1 中试平台试验系统Fig.1 Test system diagram of pilot platform

R.E.Bickelhaupt及 Chandra A分别基于大量飞灰比电阻实测统计数据,建立了飞灰工况(实验室)比电阻计算模型[7-8]。其中,Chandra A模型是对 R.E.Bickelhaupt模型的进一步修正,具体计算公式如表1所示。首先根据飞灰中Li+Na、Fe、Mg+Ca含量及湿度情况,计算飞灰的体积比电阻、表面比电阻,并基于此计算飞灰的实验室比电阻,然后根据烟气中SO3含量,计算考虑SO3修正后的飞灰工况比电阻。

2 比电阻测试仪器及方法

2.1 实验室比电阻测试仪器及方法

A:婆婆也会帮我带孩子,因为每年回去也主要是为了看婆婆。我和我婆婆相处很好,她就把我当作女儿。她就是我的另一个妈妈,我们会一起聊家常,一起去逛街,我也会和她一起去见她的朋友。

2.2 工况比电阻测试仪器及方法

在150℃以内,实验室比电阻、工况比电阻的实测数据及计算值变化规律基本一致,但绝对值差异较大,尤其是考虑烟气中SO3对飞灰比电阻的修正,飞灰工况比电阻较实验室比电阻低,计算结果印证了该规律,但实测数据恰好相反。

3 比电阻测试结果

3.1 实验室比电阻测试结果

从特朗普推特看新媒体对美国民粹主义政治生态的影响 ………………………………………… 章瀚夫(6.58)

  

图2 不同灰样实验室比电阻对比Fig.2 The comparison of laboratory resistivity for different ash samples

3.2 工况比电阻测试结果

[1] 中国环境保护产业协会.电除尘器选型设计指导书[M].北京:中国电力出版社,2013.

  

图3 不同温度时飞灰工况比电阻测试结果Fig.3 The working condition resistivity for different temperatures

3.3 工况比电阻与实验室比电阻对比

受烟气中水分、SO3等条件的影响,同一个灰源,通常飞灰工况比电阻较实验室比电阻小1~3个数量级[1]。而此次试验中实测结果却恰好相反,120℃时飞灰实验室比电阻基本在108数量级,而工况比电阻反而达到1013数量级,在以往的现场实测及近期相关文献中也出现过类似情况。主要是因为两种比电阻测试时飞灰密实度不同,且当前比电阻测试仪器尚缺乏统一的标定标准等,测试数据或存在一定误差。

4 比电阻计算

4.1 计算模型及方法

为保证试验结果的准确性,试验期间应负荷稳定,要求变化范围±5%,且试验期间不进行燃烧器调整和风量调整,不进行磨煤机切换,不进行锅炉吹灰等影响锅炉稳定运行的操作。经测定,试验期间飞灰主要成分 SiO2为41%,Al2O3为 32.09%,Na2O为0.76%,Fe2O3为 5.14%,CaO为 8.00%,MgO为0.59%,TiO2为1.26%,K2 O为1.01%。试验期间中试平台脱硝出口烟气量处于25 000~35 000 m3/h。

在中试平台电除尘器入口烟道处开测孔采集飞灰,然后将飞灰样品采用密封袋密封,并存放在内置干燥剂的密封箱内,待试验结束后,在实验室环境下进行比电阻的测试。实验室比电阻测试方法符合《粉尘比电阻实验室测试方法》(JBT 8537—2010)和《粉尘物性测试方法》(GB/T 16913—2008)的相关规定,测试仪器为传统的圆盘法测试系统。

通过改变换热器水侧流量及烟道侧阀门开度调整电除尘器入口烟气温度,采用便携式飞灰取样器,分别取电除尘器入口烟气温度为150℃、130℃、110℃、90℃、80℃时的飞灰样品。测定在不同实验室温度时各灰样的实验室比电阻,结果如图2所示。从图2可以看出,所有飞灰样品的实验室比电阻均随加热温度的升高而提高,实验室温度为120℃时的飞灰实验室比电阻值较90℃时高出约一个数量级。不同飞灰样品的实验室比电阻差别不大,且随实验室加热温度的变化规律也基本一致。

 

表1 飞灰比电阻计算模型Table 1 Fly ash resistivity calculation model

  

注:式中,ρv、ρs分别为飞灰体积比电阻、表面比电阻,Ω·cm;X、Y、Z分别为 Li+Na、Fe、Mg+Ca的原子质量分数,%;E为电场强度,kV/cm;T为温度,K;W为水汽含量,%;ρvs为实验室比电阻,Ω·cm;ρa为飞灰表面沉积的硫酸雾对其比电阻的修正量;ρvsa为飞灰工况比电阻。

 

模型公式ρv=exp -1.8916ln X-0.9696ln Y+1.237ln Z+3.62876-0.069078E+9980.58(T )ρs=exp 27.59774-2.233348ln X-0.00176W-0.069078E-0.00073895W exp(2303.3[T )]R.E.Bickelhauptρvs= 1 1 ρv+1 ρs ρa=exp(59.0677-0.854721C SO3-13049.47/T-0.069078E)ρvsa= 1 1 ρv s+1 ρa lnρv=-1.5193ln X-1.12633ln Y+1.89907ln Z+3.62368-0.06884E+9635.16 T lnρs=25.516-2.7319ln X-0.00176W-0.06884E -0.000793W exp(2303.3 T )ρvs= 1 Chandra A 1 ρv+1 ρs ρa=exp(59.0677-0.854721C SO3-13049.47/T-0.069078E)ρvsa= 1 1 ρv s+1 ρa

4.2 计算结果分析

采用控制冷凝法测定中试平台烟气中SO3浓度约1 ppm。采用上述计算公式,并结合中试平台实烧煤种的飞灰成分分析,计算飞灰比电阻,结果如图4所示。R.E.Bickelhaupt及Chandra A模型计算的比电阻趋势一致,仅具体数值略有差异。在150℃以内,实验室比电阻和工况比电阻均随温度的升高而升高;考虑到烟气中SO3对飞灰比电阻的修正,工况比电阻较实验室比电阻低,且温度越低,差值越大。

4.3 实测值与计算值对比

工况比电阻的测孔位置与实验室比电阻飞灰取样位置一致,采用华北电力大学研制的BDL型工况飞灰比电阻测试仪(型号TH2681A),可在线读取飞灰工况比电阻数据。测试方法符合《粉尘物性测试方法》(GB/T 16913—2008)的相关规定。

  

图4 飞灰比电阻计算结果Fig.4 Fly ash resistivity calculation results

5 结论及建议

根据飞灰比电阻实测及计算结果,在150℃以内,实验室比电阻及工况比电阻均与温度正相关。根据比电阻计算结果,当考虑烟气中SO3对飞灰比电阻的修正时,飞灰工况比电阻较实验室比电阻低,且温度越低,差值会越大。但现有实测数据中,飞灰实验室比电阻较工况比电阻低,主要是因为两种比电阻测试时飞灰密实度不同,且当前比电阻测试仪器尚缺乏统一的标定标准等,测试数据或存在一定误差。

在后续实测过程中,应增加比电阻测定时粉饼层密实程度的评价指标,以保证两种测试在相同基准条件下进行对比,并制定统一的比电阻测试仪器标定标准。现有比电阻计算模型均由国外建立,计算值与实测值尚有较大出入,应进一步积累国内煤种实烧灰样飞灰成分及其实验室比电阻、工况比电阻实测数据等,构建数据库,并拟合适合我国煤质的飞灰比电阻计算公式。鉴于目前飞灰比电阻测试尚存在上述问题,当前燃煤电厂在煤种除尘难易性评价及电除尘器选型设计时,建议将煤、飞灰成分或表观趋进速度作为主要评价指标。

参考文献(References):

分别测定烟气温度为130℃、90℃和80℃时飞灰的工况比电阻,测定结果如图3所示。在这3个温度条件下电除尘器入口飞灰工况比电阻分别为3.02×1013Ω·cm、6.15×1012Ω·cm、5.24×1011Ω·cm。值得注意的是,当烟气温度从90℃降低至80℃,仅变化了10℃,但工况比电阻下降了一个数量级,变化幅度明显大于从130℃降低至90℃。可以推测在80~90℃这一范围,工况比电阻的变化不仅与烟温降低有关,还与烟气中SO3冷凝有关。试验煤种含硫量仅有0.49%,经测定,脱硝出口烟气中SO3含量约1 ppm,而一般烟气中SO3含量越低,烟气酸露点也会越低。

[2] 全国环保产业标准化技术委员会环境保护机械分技术委员会.电除尘器[M].北京:中国电力出版社,2011.

在上述分析条件下,根据RCS11样品色谱信息,以信噪比S/N=3计,得野黑樱苷检测限为0.1 μg/mL;以信噪比S/N=10计,得野黑樱苷定量限为0.2 μg/mL。

[3] 刘含笑,郦建国,姚宇平,等.燃煤电厂粉尘比电阻及其测试方法研究[J].电力与能源,2015(6):558-561.

[4] Yoshio Nakayama,Satoshi Nakamura,Yasuhiro Takeuchi,et al.MHI High Efficiency System-Proven technology for multi pollutant removal[R].Hiroshima Research & Development Center,2011.

[5] Masami Kato,Tadashi Tanaka,Yasuki Nishimura,et al.Method and system for handling exhaust gas in a boiler:USA,5282429[P].1994-02-01.

[6] 郦建国,郦祝海,何毓忠,等.低低温电除尘技术的研究及应用[J].中国环保产业,2014(3):28-34.

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

[8] BICKELHAUPT R.A technique for predicting fly ash resistivity:final report,November 1975 -May 1979[R].Birmingham,USA:Southern Research Institute,1979.

虽然LSSVM具有很强的泛化性能,但数控机床误差序列一方面具有一定的规律性,另一方面具有很强的随机性,是一种多频谱交叠的信号。用单一的LSSVM模型只能拟合出系统的非线性,而数据的非平稳性将使预测结果不太理想。利用提升小波的分频性能,可以提取相邻频带的不同信息。由于数控机床误差序列各频带内的信息相互正交,没有冗余信息,避免了因提升小波变换结果之间的关联造成分析的困难,因而能够实现较宽范围的带通分量处理。这样数控机床误差数据中的线性变化分量和高频随机分量,经提升小波分解后,其频谱将呈现明显的分离特征,有利于分开预测,因此初步建立LWT-LSSVM的数控机床误差预测模型[9]。

 
郭滢,刘含笑,郦建国,姚宇平,赵琳,许东旭,方小伟
《环境影响评价》 2018年第02期
《环境影响评价》2018年第02期文献

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