- 循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的研究
- 发布时间:2010/5/10 阅读次数:16530 字体大小: 【小】 【中】【大】
当携带一定电荷的飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒与高压电极板发生碰撞时,飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒有可能被高压电极板所收集,也有可能反弹回气流中,这一过程对十高压静电分离室的结构参数与运行参数对高压静电脱碳器的分离效果的影响的理论分析至关重要。
假设飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒与高压电极板发生碰撞时,飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒是一个弹性球,高压电极板则是一个刚体,其在碰撞过程中没有任何塑性变形。对十飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒这样的小颗粒}fU言,它们的比表面积很大。所以飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒与高压电极板之间的表面能和表面力是必须考虑的。忽略碰撞过程中飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒与高压电极板之间的摩擦,假设在碰撞过程中飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒的动能转变为飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒的弹性能和表面能。并目_在碰撞结束后飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒的弹性能可以完全转变为飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒的动能,并目_根据Johnson的理论飞灰可燃碳颗粒或者飞灰矿物质颗粒将形成一个半径


中,就要克服电场力做功Weo
当分子或者原子间距离达到平衡距离的10倍时,分子或者原子间作用力可以忽略,即可以认为飞灰矿物质颗粒完全脱离了表面力的束缚,回到了气流中。分子或者原子的平衡距离约为10-gm,则飞灰矿物质颗粒从高压电极板撞击开始,到返回气流,克服电场力所作功:
W一10-'*Eqe
(5-53)
其中E是电场强度,
在临界状态下公式
9是无量纲荷电量,。是电子电量。
(4-44)变为:
瓦.}r士溅=瓦,。
(5-54)
求解出:
u },},一、}2}Y}6}}z /K}z}3 + 2Eq * 10-}
Un};
(5-52)
飞灰矿物质颗粒荷电极性与高压电极板极性相同时取负号,即电场力在分离过程作正功;飞灰矿物质颗粒荷电极性与高压电极板极性相反时取正好,即在分离过程颗粒要克服电场力作用,电场力作负功。
飞灰矿物质颗粒,飞灰可燃碳颗粒与高压电极板发生碰撞时,如果忽略了颗粒真密度随着颗粒粒径的变化,临界速度与粒径之间的关系仍然是颗粒的粒径越大,颗粒的临界速度越小,颗粒越容易被高压电极板反弹,IfIJ不是发生吸附。表5-2是部分飞灰颗粒的临界速度的估算值,可以看出,高压静电场对飞灰矿物质颗粒的吸附的影响,主要集中在粒径在10微米以下的颗粒。计算时选取电场强度为600000V/m, 0.5微米的飞灰矿物质颗粒的荷电量为4.0 X 10-16C,符合波动方程的要求,根据文献报道【is}, 1,微米的飞灰矿物质颗粒的荷电量选取为1.172 X 10-15C,其它颗粒的荷电量与其表面积成正比。估算的结果并不能完全反应真实情况,但是仍然可以看出:高压电极板对小粒径的飞灰矿物质颗粒和飞灰可燃碳颗粒具有很好的吸附能力,这些颗粒在高压电机板上的沉积,会严重削弱高压静电分离空间内的电场强度,从}fu降低高压静电脱碳装置的分离效果,不同的煤粉锅炉飞灰高压静电脱碳装置都对此有专门的设计和考虑。计算所用
表5-2部分飞灰颗粒的临界速度粒径飞灰碳颗粒临界
(微米)速度(m/s
矿物质颗粒临界速度(m/s>
中性
极性相同极性相反
0.5 6.17 3.97 3.96 3.99
1 3.47 223 2.22 224
5 0.91 0.58 0.57 0.59
10 047 0.30 0.29 0.31
20 029 0.18 0.18 0.19
30 020 0.13 0.13 0.14
40 0.16 0.10 0.10 0.11
50 0.13 0.09 0.09 0.09
表5-3临界速度计算所用数据
飞灰矿物质高压电极板
弹性模量(MPa)
泊松比
表而能(J/mz
真密度(Kg/m})
飞灰碳
950000
3096000
0.126
1.51
0.183
1_37
2230
3587
1080000
不用
0.32
1.52
5. 4本章小结
通过各个运行参数与结构参数的试验结果与数值分析结果的对比,可以认为本章提出的摩擦分散给料器出口的飞灰矿物质颗粒荷电模型和可燃碳颗粒荷电量模型基本表征了实际摩擦分散给料器出口的飞灰颗粒荷电特性。模型适用十样品标号为s的循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的各个运行参数和结构参数。试验结果与数值分析结果的对比同时也表明,由十摩擦分散给料器对飞灰颗粒的磨耗作用,导致在小给粉量时的数值分析结果与试验结果的差异。同时大颗粒的矿物质颗粒由十颗粒个数少,容易偏离摩擦分散给料器出口的飞灰矿物质颗粒荷电模型,某些情况下,会造成试验结果与数值分析结果的差异。