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粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)及其新進(jìn)展

文檔作者：高維英盧澤鋒傅啟文文檔來(lái)源： 1，華北電力大學(xué) 2．國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月18日
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第3O卷第5期
2008年5月
華電技術(shù)
Huadian Technology
Vo1．3O No．5
Mav．2008
· 技術(shù)開發(fā)·
粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)及其新進(jìn)展
The measure technique of dust resistivity and its new advance
高維英 ，盧澤鋒 ，傅啟文
GAO Wei—ying ，LU Ze—feng ，F(xiàn)U Qi—wen
(1，華北電力大學(xué)，河北保定071003；2．國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇南京211100)
(1．North China Electric Power University，Baoding 071003，China；2．Guodian Nanjing
Automation Corporation Limited，Nanjing 21 1 100，China)
摘要：粉塵比電阻的大小對(duì)電除塵器(EP)的性能影響很大。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，測(cè)定電除塵器粉塵比
電阻時(shí)應(yīng)對(duì)除塵器內(nèi)的煙氣性質(zhì)、粉塵沉積層、電氣參數(shù)進(jìn)行模擬。介紹了常見的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定
法的原理，指出了這些方法在模擬除塵器內(nèi)真實(shí)運(yùn)行參數(shù)方面的不足之處及其對(duì)測(cè)量精度的影響。最后對(duì)
一種新的測(cè)定技術(shù)及其特點(diǎn)作了簡(jiǎn)要的介紹。
關(guān)鍵詞：電除塵器；粉塵比電阻；測(cè)試；單電場(chǎng)
中圖分類號(hào)：TK 223，27 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674—1951(2008)05—0033—03
Abstract：The dust electric resistivity has a great impact on the performance of electric precipitator(EP)、To obtain
accurate results，the measurements of dust—resistivity require the measurement conditions simulate the actual flue gas
characteristics，dust sedimentary layer and electrical parameters inside the electric precipitator， The principles of
current laboratory measurement methods and site measurement methods were introduced，and their deficiency in sim—
ulating real operation parameters inside the electric precipitator and its influence on measurement accuracy were
pointed out，F(xiàn)inally，a new measurement technology and its features were introduced briefly，
Key words：electric precipitator(EP)；dust—resistivity；measurement；single—field
0 引言
電除塵器(EP)的運(yùn)行性能與所處理煙氣中粉
塵比電阻的數(shù)值大小關(guān)系很大，粉塵比電阻是EP
設(shè)計(jì)時(shí)需要知道的一個(gè)重要參數(shù)，粉塵比電阻的測(cè)
定亦成為電除塵界所關(guān)注的一項(xiàng)重要測(cè)試技術(shù)。常
規(guī)粉塵比電阻的測(cè)定分實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法
2種 。在測(cè)試時(shí)，為了使測(cè)定結(jié)果盡量接近“真
實(shí)”數(shù)值，往往需要對(duì)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行3種模擬：煙氣
性質(zhì)，如溫度、濕度、SO 含量等；粉塵沉積為粉塵
層，如粉塵粒徑分布、粉塵層密實(shí)度等；電氣參數(shù)，如
電壓、電流、電場(chǎng)強(qiáng)度等。測(cè)試環(huán)境越接近真實(shí)的電
除塵環(huán)境，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之問(wèn)誤差越小。粉塵
比電阻的各種測(cè)定方法各有其特點(diǎn)，有些測(cè)定結(jié)果
收稿日期：2008—04—14
誤差較小，但由于測(cè)試環(huán)境的模擬與現(xiàn)場(chǎng)電除塵環(huán)
境存在某些差異，使測(cè)定值存在不同程度的誤差。
有時(shí)對(duì)同一種粉塵采用不同方法測(cè)量，測(cè)定結(jié)果相
差較大，有時(shí)競(jìng)相差1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，粉塵樣
品的采集需要在現(xiàn)場(chǎng)煙道中進(jìn)行等速采樣，既費(fèi)時(shí)
又費(fèi)力，采集與測(cè)試比較困難。同時(shí)，各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果
的分散度較大，亦不能測(cè)定工況變化時(shí)粉塵比電阻
的當(dāng)前數(shù)值。隨著電除塵技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)粉塵
比電阻的測(cè)試技術(shù)進(jìn)一步研究探討，迫切需要可比
較精確測(cè)定又簡(jiǎn)單易行的粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)，以
適應(yīng)電除塵技術(shù)的發(fā)展需要。
1 粉塵有效比電阻
工業(yè)粉塵的比電阻值因其物理和化學(xué)屬性不同
而差異很大，一般將比電阻值劃分為3個(gè)范圍：
(1)低比電阻粉塵：P<10 n ·cm，如石墨、碳
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· 34· 華電技術(shù) 第30卷
黑類粉塵；
(2)中等比電阻粉塵：l0 n ·Clll<5×10?>5×10?n ·cm，如燃煤
電廠飛灰、燒結(jié)煙塵、水泥窯灰、熟料粉以及生石灰、
硫磺類粉塵等。
高比電阻粉塵的反電暈危害是EP運(yùn)行中一重
大故障，只有采取一些特殊措施才能使EP取得良
好運(yùn)行效果。
所謂粉塵比電阻，不是指粉塵的實(shí)體電阻值，而
是懸浮于工業(yè)氣體中的塵粒荷電后被捕集到收塵極
板上，呈堆積狀態(tài)，在某一溫度、濕度、成分的氣體內(nèi)
所具有的電阻值，因此，稱之為粉塵有效比電阻或表
觀(視在)比電阻 j，簡(jiǎn)稱粉塵比電阻。通常測(cè)定粉
塵比電阻所用表達(dá)式為
U l US
P ～S ，
式中， 為粉塵層所施加電壓，V；，為粉塵層通過(guò)的
電流，A；S為粉塵層單位面積，cm ；6為粉塵層厚
度，em。
2 粉塵比電阻常規(guī)測(cè)定方法
2．1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法
(1)平板(圓盤)電極法。這種測(cè)定儀下部有一
金屬盛灰圓盤，盛灰盤內(nèi)盛被測(cè)粉塵，盛灰盤下接高
壓電源負(fù)極，粉塵層的上表面設(shè)置可上下移動(dòng)的圓
盤式電極，圓盤上有一導(dǎo)桿，使其可上下移動(dòng)，導(dǎo)桿
上端接電流表(與地連接)，為消除邊緣效應(yīng)加裝屏
蔽環(huán)。上述測(cè)定儀部件置于調(diào)節(jié)箱內(nèi)，調(diào)節(jié)箱可以
調(diào)節(jié)溫度和濕度。在測(cè)定粉塵比電阻前，將上圓盤
降落在粉塵層上，并將調(diào)節(jié)箱調(diào)整到所需溫度和濕
度，測(cè)試時(shí)根據(jù)高壓供電裝置的電壓和電流值以及
圓盤面積和粉塵層厚度等就可計(jì)算出粉塵比電阻。
(2)探針?lè)?。將測(cè)定裝置安裝在可調(diào)節(jié)溫度的
電爐內(nèi)(溫度可達(dá)300℃ ～500℃)，針尖電極接高
壓電源負(fù)極。粉塵從電爐上方裝入，并在平板電極
上形成一定厚度的粉塵層，在粉塵層內(nèi)設(shè)置一橫向
探針，為消除邊緣效應(yīng)加裝屏蔽環(huán)，平板電極(主電
極)下端通過(guò)毫安表接地，針尖電極與平板電極之
間產(chǎn)生電暈放電。測(cè)出探針與平板電極之間的電位
以及主電極通過(guò)的電流和粉塵層厚度及面積就可以
計(jì)算出粉塵比電阻。
(3)跑道式法。該裝置為封閉循環(huán)系統(tǒng)，能使
氣體和懸浮煙塵在系統(tǒng)中循環(huán)，其中的測(cè)試主件是
點(diǎn)一板式測(cè)定儀，通過(guò)電暈放電使粉塵沉積，再測(cè)出
粉塵比電阻。為了模擬電除塵現(xiàn)場(chǎng)條件，還設(shè)有翼
片形電熱器和氣體增濕水槽。如需進(jìn)行化學(xué)調(diào)質(zhì)，
可將所采用溶液或氣體加入該系統(tǒng)。點(diǎn)一板電極置
于電熱恒溫箱內(nèi)(溫度300℃ ～700℃ 可調(diào))構(gòu)成比
電阻測(cè)定儀。施加高電壓約20 kV，測(cè)定其電流就可
計(jì)算出粉塵比電阻值。
(4)同心圓筒電極法。這種測(cè)定儀由圓筒電極
和圓柱電極構(gòu)成，粉塵充填在兩電極之間，施加高電
壓時(shí)測(cè)出電壓值和電流值，然后計(jì)算出粉塵比電阻。
(5)梳式電極法。該儀器為實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)兩
用，該儀器是將電極做成梳(齒)狀，固定在2根絕
緣套管的端部，在梳式電極上部裝刀形電極，梳式電
極接高壓電源負(fù)極，刀形電極接正極(接地)，整個(gè)
儀器置于加熱測(cè)定箱內(nèi)。梳式電極法是利用電除塵
原理捕集粉塵，使粉塵逐漸填滿梳齒縫隙。斷開高
壓電源后，用高阻計(jì)(10 n)測(cè)定兩梳齒電極之間
粉塵的電阻值，進(jìn)一步得出測(cè)定時(shí)氣體溫度和濕度
下的粉塵比電阻。
2．2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法
(1)針尖平板電極法。測(cè)定原理與上述跑道式
法中的點(diǎn)一板電極測(cè)定裝置相同，所不同的是它是
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定儀，直接測(cè)定工業(yè)粉塵的比電阻。這種測(cè)
定儀的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定條件接近于電除塵器的工況，缺
點(diǎn)是粉塵層的厚度難以測(cè)定。
(2)旋風(fēng)子法。測(cè)量時(shí)將小旋風(fēng)子置于工業(yè)管
道內(nèi)，煙氣被吸入小旋風(fēng)子內(nèi)，由于離心力的作用，
粉塵沉積并落入下部同心圓筒電極的間隙內(nèi)，用高
阻計(jì)測(cè)出粉塵的電阻值，再進(jìn)一步計(jì)算出粉塵比電
阻。該測(cè)定儀系測(cè)定利用旋風(fēng)子所收集的粉塵，塵
粒較粗，粉塵層較疏松，測(cè)定的數(shù)值與其他方法相比
往往大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。
(3)過(guò)濾式法。這種現(xiàn)場(chǎng)比電阻測(cè)定儀分為同
心圓環(huán)式和金屬網(wǎng)格式2種，金屬網(wǎng)格式系根據(jù)平
板電極法原理設(shè)計(jì)，即能高效地對(duì)粉塵采集，同時(shí)又
能進(jìn)行測(cè)定。同心圓環(huán)式是用過(guò)濾方法在煙氣中通
過(guò)等速采樣所采集的粉塵呈圓環(huán)形，同心圓環(huán)的測(cè)
定電極與采樣器構(gòu)成一體，測(cè)量與采樣同步進(jìn)行。
圓環(huán)形粉塵層的電阻用高阻表測(cè)定，進(jìn)一步可計(jì)算
出粉塵比電阻。
3 單電場(chǎng)粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)及特點(diǎn)
經(jīng)過(guò)幾年的研究探索，在有關(guān)粉塵比電阻及其
影響的理論研究基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外有關(guān)粉塵比電
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第5期 高維英，等：粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)及其新進(jìn)展 ·35·
阻先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，研究開發(fā)出了EP運(yùn)行工況下
單電場(chǎng)粉塵比電阻自動(dòng)測(cè)試技術(shù)。該測(cè)試結(jié)果同時(shí)
可為EP高壓供電設(shè)備的提效節(jié)能和智能優(yōu)化控制
提供依據(jù)。這種粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)是利用EP運(yùn)
行時(shí)供電控制設(shè)備本身所提供的電氣參數(shù)，以及EP
本體結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)綜合分析和數(shù)學(xué)模型確定EP
收塵極板上粉塵層的比電阻。用這種測(cè)試技術(shù)對(duì)一
些燃煤電廠進(jìn)行了測(cè)試，將EP首、末電場(chǎng)的粉塵比
電阻平均值作為代表數(shù)值，其中，燃煤電廠A，B，c，
D，E的運(yùn)行工況下粉塵比電阻分別為1．12×10
·Cill，4．72 ×10” ·cm
，
1．1×10’ ．cm
， 1．2 ×
10 ·CIll，5．86×10 ·cm，這5個(gè)電廠的EP
各個(gè)電場(chǎng)均有不同程度的反電暈發(fā)生，這在某種程
度上表明該測(cè)試技術(shù)測(cè)試的結(jié)果是比較精確和真實(shí)
的。這種EP運(yùn)行工況下粉塵比電阻測(cè)試技術(shù)具有
多種特點(diǎn)。
(1)真實(shí)工況。該種粉塵比電阻的測(cè)定是在實(shí)
際工況下，即EP運(yùn)行的真實(shí)的煙氣和極板粉塵層
環(huán)境下對(duì)粉塵比電阻的測(cè)定，如煙氣的實(shí)際溫度、濕
度、壓力、SO 含量等成分、粉塵層真實(shí)粒徑分布、真
實(shí)密實(shí)度等。
(2)真實(shí)粉塵層。該測(cè)試技術(shù)系測(cè)定EP實(shí)際
運(yùn)行過(guò)程中由電暈放電和高場(chǎng)強(qiáng)使煙氣中的粉塵荷
電并沉積到收塵極板上形成粉塵層的比電阻，該粉
塵層的粒徑分布與密實(shí)度是真實(shí)的。
(3)真實(shí)電氣參數(shù)。常規(guī)測(cè)定時(shí)，不同的電氣
參數(shù)導(dǎo)致的測(cè)定結(jié)果誤差較大。而該種運(yùn)行工況下
粉塵比電阻的測(cè)定是采用真實(shí)電除塵過(guò)程中由EP
高壓供電設(shè)備供給EP本體陰陽(yáng)極的真實(shí)電氣參
數(shù)，測(cè)定快速準(zhǔn)確，測(cè)定結(jié)果誤差較小。
(4)不需單獨(dú)測(cè)定設(shè)備。研制開發(fā)的EP供電
控制設(shè)備以及配套運(yùn)行的EP本體系統(tǒng)均同時(shí)兼做
粉塵比電阻測(cè)定設(shè)備，不需要再設(shè)置單獨(dú)的粉塵比
電阻測(cè)定儀器。
(5)不需要采集灰樣。該種測(cè)定方法不需要采
集灰樣，利用電除塵過(guò)程中在收塵極板上實(shí)際沉積
的粉塵層進(jìn)行粉塵比電阻的測(cè)定，既省時(shí)又省力。
(6)各單電場(chǎng)粉塵比電阻均可測(cè)定。EP運(yùn)行
時(shí)，由于各電場(chǎng)二次揚(yáng)塵、火花率、反電暈、粉塵粒徑
分布等的不同，使煙氣及粉塵性質(zhì)有些差異，導(dǎo)致各
電場(chǎng)反電暈嚴(yán)重程度不同，可見，測(cè)定各單電場(chǎng)的粉
塵比電阻是必要的，該測(cè)定技術(shù)能實(shí)現(xiàn)這種測(cè)量。
(7)實(shí)時(shí)測(cè)定與顯示。由于煙氣及粉塵性質(zhì)隨
燃煤煤種、鍋爐運(yùn)行及負(fù)荷的變化而變化，因此，粉
塵比電阻也是隨工況變化而有所改變，該測(cè)定技術(shù)
能實(shí)時(shí)測(cè)定并顯示粉塵比電阻的當(dāng)前數(shù)值。
4 結(jié)論
(1)粉塵比電阻對(duì)EP運(yùn)行性能影響較大，粉塵
比電阻的測(cè)定是國(guó)內(nèi)外電除塵界關(guān)注的一項(xiàng)重要測(cè)
試技術(shù)。
(2)粉塵比電阻常規(guī)測(cè)定方法分實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法
與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法2種。由于對(duì)電除塵現(xiàn)場(chǎng)工況的模擬
存在某種差異，測(cè)定結(jié)果常存在不同程度的誤差，有
時(shí)同一粉塵不同測(cè)量方法測(cè)定結(jié)果競(jìng)相差1～2個(gè)
數(shù)量級(jí)。
(3)經(jīng)數(shù)年攻關(guān)，研究開發(fā)出了運(yùn)行工況下EP
單電場(chǎng)粉塵比電阻自動(dòng)檢測(cè)創(chuàng)新技術(shù)。這一粉塵比
電阻測(cè)試技術(shù)利用EP本體和電氣系統(tǒng)兼做粉塵比
電阻測(cè)定儀，具有測(cè)定時(shí)運(yùn)行工況真實(shí)、粉塵層真
實(shí)、測(cè)量電氣參數(shù)真實(shí)、測(cè)量誤差較小、不需要采集
灰樣、能測(cè)定各單電場(chǎng)粉塵比電阻、能隨工況變化實(shí)
時(shí)測(cè)定、測(cè)定省時(shí)省力、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
(4)運(yùn)行工況下粉塵比電阻的測(cè)試技術(shù)為粉塵
比電阻的測(cè)定開辟了一條新路，拓寬了測(cè)定方法，為
EP優(yōu)化運(yùn)行提供了有利條件，對(duì)電除塵技術(shù)的發(fā)展
將起到積極推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)：
[1](美)S．小奧格爾斯比，G．B．尼克爾斯．電除塵器[M]．譚
天佑，譯．北京：水利電力出版社，1983．
[2]唐國(guó)山．水泥廠電除塵器應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)
出版社，2005．
[3](美)H．J懷特．工業(yè)電收塵[M]．王成漢，譯．北京：冶金
工業(yè)出版社，1984．
(編輯：白銀雷)
作者簡(jiǎn)介：
高維英(1968一)，女，河北順平人，華北電力大學(xué)工程師，工學(xué)
碩士，從事自動(dòng)控制研究開發(fā)及圖文信息管理方面的工作。
盧澤鋒(1976一)，男，黑龍江雞西人，國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限
公司工程師，從事電除塵控制系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)及研究工作。
傅啟文(1958一)，男，江蘇洪澤人，國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公
司工程師，從事電除塵系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)及研究工作。

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