来自工业源排放的颗粒物是我国大气环境中的主要污染物之一。我国大部分燃煤电厂、钢铁厂等均使用电除尘器来处理烟气中的颗粒物,电除尘器稳定和高效运行的最重要影响因素就是粉尘的介电特性。粉尘比电阻是代表颗粒物介电特性的主要参数,对于电除尘器的设计及运行有非常重要的指导意义。此外,近年来各行各业对烟尘排放浓度的标准日益严格,电除尘器也被越来越多的企业用来控制颗粒物的排放。因此,开设粉尘比电阻测定方面的教学与教研对于大气污染控制工程类课程具有重要的社会效益和环境效益[1-3]。
粉尘比电阻根据传导路径可分为“固有比电阻”和“工况比电阻”两类[4]。固有比电阻指粉尘在完全干燥的条件下,其固体成分对电流的传导特性,又称为“体积比电阻”。它仅体现了粉尘固体颗粒成分本身的介电性质,排除了颗粒内部及颗粒表面的气体和液体成分对介电性能的影响。因此,固有比电阻基本上由粉尘固体颗粒的化学成分、矿物组成、粒度分布等物理、化学性质决定。工况比电阻指粉尘在实际烟气条件下的介电特性。此时,粉尘的导电性能更多的受实际烟气成分的影响[5-8]。粉尘颗粒在实际烟气尤其是湿烟气中运动时,其表面会由湿烟气形成一层包裹膜,大大增强了颗粒表面的导电性能。所以,工况比电阻可以看成由粉尘固有比电阻与表面比电阻两者并联的结果。
因为粉尘固有比电阻具有较好的稳定性,电除尘器生产厂家在设计选型时,一般以粉尘的固有比电阻作为主要依据。但工况比电阻反映的是烟气实际条件下粉尘的介电特性,其对电除尘器的安全、稳定运行有重要的指导意义。目前,DR型高压粉尘比电阻试验台是我国电除尘器厂家测定粉尘固有比电阻的主要设备,但其不能反映实际运行工况下的粉尘比电阻。对于粉尘工况比电阻,基本上采用BDL便携式粉尘比电阻现场测定仪测量,但其需要携带设备到电除尘器运行现场,工作量较大。并且现场的测量工况较为固定,只能测定某一种具体条件下的粉尘比电阻,也不能同时测定粉尘的固有比电阻,从而无法具体指导电除尘器基础研究、设计选型及稳定运行[9-15]。因此,开发既能测量粉尘固有比电阻,又能改变工况条件,测量不同工况下粉尘比电阻的测试装置具有重要意义。本装置可应用于课内实验—“粉尘比电阻”特性实验,可以帮助学生了解粉尘某一物化特性对粉尘比电阻、击穿电压特性的影响。该装置所示实验内容符合科学原理,可以帮助学生分析燃煤飞灰的物化性质对粉尘电阻值的影响机理。
1 结构与原理
2 主要技术特点
3 测试应用
4 结语
可调工况粉尘比电阻试验台同时具备了对粉尘固有比电阻及不同工况下的工况比电阻的测试功能,为电除尘器的设计选型及稳定运行调试技术提供了一种重要的试验手段。通过对5家燃煤电厂飞灰进行固有比电阻及工况比电阻的实测检验,均取得了合理的测定结果。该装置改变了常规实验室测定不能调节运行工况的弊端,学生可以通过该实验装置了解粉尘物化特性对粉尘比电阻、击穿电压特性的影响,利用粉尘比电阻试验台测量室温下试样的比电阻和击穿电压,从而绘制出粉尘的“物化性质—比电阻”特性曲线。
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