燃煤飞灰介电特性的实验研究

发布时间：2020-06-05 00:04

【摘要】：中国是一个煤炭消费大国,每年中国的煤炭总量的一半甚至一半以上都用于电力行业。中国绝大部分燃煤电厂均使用静电除尘器来处理烟气中的固体颗粒物。电除尘器的除尘效率对大气污染物有相当大程度上的影响,然而影响电除尘器除尘效率的最重要因素就是燃煤飞灰的介电特性,燃煤飞灰的比电阻最能代表粉煤灰介电特性。本文设计并搭建了一种可调气氛可控温度的燃煤飞灰比电阻测量装置,该装置包括:用于实现不同气体测试环境的配气系统;用于放置燃煤飞灰样本并测试击穿电压、比电阻值的测试系统;用于显示电压、电流、温度和比电阻值的显示系统;用于控制电压、气体流量和温度的控制系统。设计完善了实验探究方案,探究了物理因素(电压、粒径、温度)、气体成分(SO_2气体、NO_2气体、湿度)以及多种因素共同对燃煤飞灰比电阻的影响,分析了各个影响因素对燃煤飞灰比电阻的作用机理。得出结论:随着电压增大燃煤飞灰的比电阻值均出现不同程度的降低,有的甚至达到几个数量级。燃煤飞灰的电压与比电阻并不是呈现简单的线性分布,燃煤飞灰的比电阻特性并不完全遵循经典的欧姆定律,属于非电阻性物质。每一种燃煤飞灰比电阻随温度的变化曲线都存在一个极值点,极值点对应的比电阻是最大比电阻,所对应的温度是临界温度,即在低于临界温度时,燃煤飞灰比电阻随着温度的升高而增大,在高于临界温度时,燃煤飞灰比电阻随着温度的升高而减小,并且燃煤飞灰最大比电阻出现在150±35℃的温度范围内。随着燃煤飞灰颗粒粒径的增大,燃煤飞灰的比电阻均有所增大,但影响其比电阻变化程度不大。燃煤飞灰的比电阻随着燃煤飞灰的含水率的提高而降低,即加湿是降低燃煤飞灰比电阻的一种方法。NO_2和SO_2单一气体均可以在一定的范围内降低燃煤飞灰比电阻。NO_2和SO_2气体由于较强的负电性可吸引自由电子形成负离子依附在燃煤飞灰颗粒表面增加了燃煤飞灰颗粒的电导率,因此燃煤飞灰的比电阻会降低。随着通入气体的时间的增加,燃煤飞灰颗粒表面的细孔均被NO_2和SO_2填满,使得燃煤飞灰颗粒的平均孔径、孔体积、比表面积基本不再变化,因此燃煤飞灰比电阻值基本维持不变。
【图文】：

总体设计图

图 2-1 装置总体设计图如上图 2-1 所示，图中的数字分别代表如下：1：机械摇杆；2：悬挂梁；3：低压接地电极；4：环形电极；5：机械推杆；6：多孔灰盘；7：高压盘形电极；8：耐高温基座；9：出气口；10：电极箱；11：隔离罩；12：绝缘层；13:进气口；14：电加热器；15：温控仪；16：耐高温基座；17：机械摇杆；18：电极箱门。配气系统主要由自动配气系统和操控平台两部分组成。其中，自动配气系统的主要部分由主控制板、腔室、气体流量控制器、管道气路组成。配气过程所需的气源为含有氮氧化物、硫氧化物的高浓度气体，所需气体被储存在高压钢瓶中待用，上述气体均为实际电厂运行时产生的主要污染物，这样的选择可以很好的模拟电厂实际运行工况，得出的数据更具有指导意义。需要注意的是，由高压钢瓶中出来的目标气体并不能直接进入隔离箱与燃煤飞灰试样接触，因为需要将气体介质的浓度维持在一个合理的范围内，浓度过高或过低都会影响实验效果，无法得出真实的数据。因此，需要再准备一个装满合成空气的高压钢瓶，用来模拟

配气系统,隔离罩,燃煤飞灰

不必要的工作量，如若不然，使用表面结构被破坏的燃煤飞灰层会导致最后的测定值出现偏差。最后，，利用高精度气体流量控制已混匀的气体通过进气口通入隔离罩内部，并设压力表显示压力。隔离罩由多孔保温且绝缘防腐的材料制作而成，气体缓缓渗入多孔灰盘内，可以保证气体均匀稳定，确保燃煤飞灰和气体混合均匀，避免由于流量过大或不稳定而导致吹散灰尘样品等各种问题。待气体介质与燃煤飞灰层接触一段时间后，先用推杆将金属灰盘拉出隔离罩回到原位，再将隔离罩内的气体由出气口排出，其中出气口一端与真空泵相连接，以便于气体被排出，而此顺序是为了确保燃煤飞灰层结构不受破环，便于后续操作，避免由于排气时产生的负压过大而将燃煤飞灰吸出隔离罩而需要重新制样。需要特别注意的是，在测定完一种目标气体对燃煤飞灰比电阻的影响后，为了将该气体完全排出隔离罩外，避免对下一种气体测定产生影响，需要再使用高压钢瓶中的合成空气进行排气。使合成空气直接进入隔离罩进行排气，此操作是为了将残余在隔离罩角落的气体完全排出系统之外。配气系统如下图 2-2 所示：
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X773

【参考文献】