电除尘应用预荷电技术的研究与探讨

本文主要探讨预荷电对电除尘效率的影响及预荷电应用效果的影响因素。实验室试验和工业试验结果表明,应用设置了预荷电装置的电除尘器处理高比电阻粉尘(ρd>10~(10)Ω·cm)比处理普通比电阻粉尘(ρd<10~(10)Ω·cm)能获得更高的成本效率;处理细粉尘(0.5≤a≤3μm)比处理微细粉尘(a<0.5μm)和中、粗粉尘(a>3μm)能获得更高的成本效率。由于预荷电器与电除尘器收尘电场的连接区存在明显的荷电损失,必须尽量缩小预荷电器与收尘电场的距离。     

液滴荷电雾化湿式电除尘器颗粒捕集特性研究

为研究液滴荷电雾化作用下静电场中粉尘颗粒的捕集特性,设计并搭建了线板式湿式电除尘装置,通过实验获得了电场强度、停留时间、粉尘浓度和液滴流量等参数对捕集效率的影响规律.结果表明,施加雾化荷电液滴后各粒径段颗粒的分级穿透率均低于干式电除尘器,随着电场强度增加至3.5kV/cm,分级穿透率降幅逐渐增大,出口浓度降幅达到最大值,PM_0.5、PM₁和PM_2.5分别降低了28.7%、28.0%和27.1%,高于3.5kV/cm后降幅逐渐减小.相同电场强度下,捕集效率随停留时间的增加而增大,电场强度为4kV/cm时,停留时间由2.14s增大至4.04s,PM_0.5、PM₁和PM_2.5的分级穿透率分别降低了50.2%、49.3%和48.5%.随着粉尘浓度的增加,颗粒碰撞和凝并作用提高,捕集效率逐渐增大,当空间电荷密度难以满足颗粒充分荷电后,继续增大粉尘浓度将导致捕集效率降低.液滴流量的增大能够促进颗粒荷电与凝并,有利于提高捕集效率.与传统湿式电除尘器相比,采用液滴荷电雾化能够明显降低耗水量,且保持较高的颗粒捕集效率.     

板式电除尘器多物理场耦合数值分析

为理解电除尘器除尘机理,文章采用Fluent软件对实验室板式电除尘器进行仿真模拟,分析了多场耦合作用下流体流动特性和粉尘运动过程。电场特性考虑了电晕放电过程,并研究了电流体动力学(EHD)流对流场的影响。结果显示:电晕放电后阴极线附近形成电晕区,电势在两电极间形成了一个交联的等势场,阴极线之间电场强度迅速减弱,连线中点处形成一个黑影区,电场强度几乎为零;在低流速下EHD流改变了流体湍流运动,当电场断面风速增加到1 m/s时,EHD流的影响可以忽略;在湍流扩散的影响下,粉尘运动距离增加,湍流剧烈;当电场断面风速越小、粒径越大、施加电压越大时,除尘效率越高,对粒径为6.9μm的粉尘最大捕集效率可以达到99.4%。     

烟道荷电凝并电场对电捕集微细粉尘效率的影响

针对目前电除尘技术存在亚微米(0.01~1μm)粉尘捕集难的问题,进行了微细粉尘的交变电场荷电凝并及对电除尘效率影响实验研究.结果表明,随着气体粒子动量、电场强度的增加,离子浓度也在增加,最大离子浓度为1.97×109/cm3;在电离电场强度峰峰值为1.75 kV/cm,频率为100Hz的交变电场里,中位径为0.2μm硅粉中的粒径<2μm的质量为71%,凝并后降至53%,粒径为5~10μm的硅粉质量增加了162%;中位径为0.2μm硅粉质量除尘效率提高了27.6%,除尘效率提高了近1倍;粉尘浓度对电凝并后的除尘效率影响有限.高流场中微细粉尘的交变电场荷电凝并技术为电捕集亚微米粉尘的有效途径.     

驻极体磁纤维捕集荷电Fe基细颗粒数值模拟

为了进一步实现超低排放,针对钢铁冶金以及铸造行业生产过程中产生的Fe基细颗粒,提出驻极体磁纤维提高对微细颗粒捕集的方法.本文基于计算流体力学-离散相模型（CFD-DPM）分别研究了纤维荷电量、颗粒预荷电电场强度、纤维磁感应强度以及颗粒磁化率对驻极体磁纤维捕集性能的影响.结果表明：在驻极体磁纤维周围颗粒所受到的磁场力相对于库仑力受距离影响更加明显,磁场力只在纤维附近极短距离内作用明显.捕集效率与纤维荷电量以及预荷电电场强度呈线性关系,对于0.5 μm颗粒,捕集效率随纤维荷电量以及预荷电电场强度的增长速率低于2.5 μm的颗粒.当颗粒粒径为0.5~1.0 μm时,增大驻极体磁纤维的磁感应强度以及提高颗粒磁化率对于捕集效率的提高作用较小.当颗粒粒径为1.5~2.5 μm时,增大驻极体磁纤维的磁感应强度以及提高颗粒磁化率能够明显提高纤维的捕集效率.     

电袋复合除尘器高效捕集微细粉尘PM2．5的机理探讨

电袋复合除尘器捕集粉尘除了静电凝并作用外,滤袋表面的二次粉尘层和一次粉尘层中粉尘颗粒之间的微米级间隙,以及滤料纤维层中纤维间距的微距,加上荷电粉尘层形成的（内）电场力和（或）外加电场的作用,使微细粉尘发生极化、库伦和电场吸附,是实现高效捕集微细粉尘PM2．5的重要机理。     

静电除尘器电极技术研究进展

静电除尘器具有处理烟气量大、除尘效率高、适用范围广、设备阻力低、使用简单可靠、运行维护费用低且无二次污染等优点,在工业粉尘治理领域应用广泛。电极作为静电除尘器的核心部件之一对除尘效率有重要影响:电极的几何形状、极距等因素影响电场及流场特性,电场特性(电晕场强、空间电荷密度等)则决定了粉尘颗粒的荷电和捕集能力,而粉尘颗粒的荷电和捕集能力正是衡量电除尘器效率高低的关键性因素。本文对近年来为提高静电除尘器的除尘效率而在极板上所做的研究工作,以及电极技术的研究进展等方面进行了概述。     

高频交流电场中细颗粒物凝并的实验研究

针对北京地区空气中粒径分别为0.3μm、0.5μm以及1.0μm的细颗粒物进行了高频交流电凝并的实验研究。分别研究了荷电电压、空气的污染程度、交流电电压、交流电频率以及平均气流速度对细颗粒物电凝并的影响。研究表明:采用空气中的细颗粒物作为颗粒源进行的高频交流电凝并实验研究效果明显,对0.3μm、0.5μm以及1.0μm粒径的细颗粒物,最高凝并效率分别可达65%、62%、55%;荷电电压的增加,可以使细颗粒物的电凝并效率增加,并且当荷电电压U115 k V时,荷电量达到饱和,电凝并效率趋于平缓;在相同荷电电压的情况下,细颗粒物浓度较高(空气污染程度为严重污染)时的凝并效率低于低浓度(空气优)时;交流电的电压对凝并的效率影响不大;交流电频率的增加,凝并效率增加;实验通道内的平均气流速度越大,电凝并效率越低。     

提高工业微细粉尘捕集效率研究

传统的除尘方式难以控制工业微细粉尘的排放,是引起我国多数城市空气环境质量超过PM2.5排放标准的主要因素之一。在分析常规除尘器存在问题与微细粉尘荷电捕集机理的基础上,提出前置烟道放置电凝并器、前级电场电极优化配置、末级电场采用转动极板、配套使用高频电源或脉冲电源的治理方案,是有效捕集工业微细粉尘的重要手段。同时,还分析了影响电收尘效率的关键因素以及应该采取的措施,为研发新一代静电除尘器提供理论指导。     

交变电场中电凝并收尘理论与实验研究

应用类似于Ｗｉｌｌｉａｍｓ求声凝并系数的方法导出异性荷电粉尘在交变电场中的凝并九，根据并于粉尘凝并过程趋于“自保分布”的概念，建立了多分微性粉尘粒度分布随凝并变化的函数式，异性荷电粉尘在交变电场中的凝并实验结果表明，新型双区电凝并除尘装置的除尘效率不仅高于电除尘器，而且优于三区电凝并除尘装置。     

燃煤电厂细颗粒物排放粒径分布特征

目前细颗粒物区域污染已成为普遍现象,控制燃煤电厂细颗粒物的排放是控制大气中细颗粒物的重要途径之一,而了解燃煤电厂细颗粒物的排放粒径分布及其形成的可能原因和影响因素显得尤为重要.针对浙江某电厂660 MW燃煤机组,在120、100、90和85℃四种不同运行工况下,采用Dekati ELPI+对电除尘器入口和出口以及烟囱60 m横断面处烟尘进行多平台同步采样测试,以研究该电厂所排放细颗粒物的粒径分布特征、不同工况下细颗粒物的排放浓度及其变化规律.结果表明:① 不同工况下,电除尘器出口和烟囱60 m横断面处颗粒物数浓度都主要集中在亚微米态（粒径 < 1 μm）,并随粒径增大而数浓度快速减小.② 随着烟冷器出口烟气温度的降低,烟气经过除尘装置后,无论是颗粒数浓度还是质量浓度均有一定程度的下降,但当烟气温度降至90℃时,继续降温对电除尘器除尘效果的影响基本趋于恒定.③ 无论燃用设计煤还是校验煤,当烟冷器出口烟气温度相对较低时,经脱硫后积聚模态颗粒物质量浓度较除尘后有明显增加;而烟气温度较高时,呈现出脱硫后较除尘后粗模态颗粒物质量浓度增长的现象.④ 当原烟气稀释倍数从7倍增至10倍时,6~27 nm粒径段颗粒物数浓度呈指数倍增长,说明稀释过程主要影响纳米级颗粒物的数浓度.⑤ 燃用设计煤,烟冷器出口烟气温度90℃时,电除尘器对PM₁的去除效果最明显为63.9%~99.8%,可见降低电除尘器入口运行烟温,可促进其对亚微米态颗粒物的捕集率.      

预混喷雾增效细颗粒去除的电除尘实验研究

为提高电场对细颗粒物的捕集效率,实现颗粒物超低排放要求,本试验采用喷雾与电场分区设计,搭建了预混喷雾湿式电除尘试验装置,以增强颗粒与液滴之间的凝聚作用,试验探究了电场电压、极板间距、电场风速、喷雾压力及入口浓度等参数对除尘效率的影响规律.结果表明;除尘效率随着电场电压增加,除尘效率提升,增幅先升高后降低,最后趋于平稳;减小极板间距或电场风速,能够提高除尘效率,但降低了处理风量;随着喷雾压力增大,除尘效率先增加后减小,当压力值为6MPa时,除尘效果最佳;粉尘入口浓度对除尘效率的影响程度较低,对于粒径小于2.5μm的颗粒物去除效率最高达98.5%.综上,预混喷雾湿式电除尘效果相比单一喷雾或静电除尘具有显著的增强,对于颗粒物超低排放装置的设计具有重要参考价值.     

湿式电除尘器伏安特性的实验研究

伏安特性是分析电除尘放电特性和运行状况的基本方法。深入研究电除尘伏安特性,有助于提高除尘效率,为微细颗粒物控制提供了理论基础。实验研究了不同电场风速、雾滴粒径和喷水量下湿式电除尘的伏安特性。结果表明:当电场风速为1.0～1.2m/s、喷嘴压力为0.3～0.4MPa、喷水流量为0.24m3/h,湿式电除尘器处于最佳工作状态,通过对该状态下的除尘效率的测定,验证了该参数组合的正确性。     

化学团聚剂强化燃煤细颗粒物团聚脱除

燃煤细颗粒物对大气环境和人体健康均会产生严重影响，化学团聚是促进细颗粒形成大粒径团聚体而易被常规除尘器捕获的重要方法。化学团聚技术中团聚剂的组成是影响细颗粒物团聚效果的重要因素。由表面活性剂、无机盐和高分子絮凝剂构成多元团聚剂体系，经雾化形成液滴喷入细颗粒物团聚室，研究其对细颗粒团聚促进作用的影响。研究表明:选用含有无机盐的二元团聚剂体系均对细颗粒团聚有良好的促进作用，吐温-80体系对细颗粒物的清除效率可达44.1%；随着团聚剂溶液浓度的增加，细颗粒物的清除效率不断提高，阳离子型团聚剂体系对细颗粒物团聚的促进作用优于阴离子型团聚剂体系；团聚剂体系中无机盐，特别是氯化铵，能有效提高细颗粒清除效率；调节团聚剂体系的pH为弱酸性更有利于细颗粒的团聚。三元团聚剂体系各组分的协同作用可使颗粒间的黏附力提高3.5倍，团聚后细颗粒物的质量减少45%~49%，中位粒径由3.5 μm增加至7.5~8.6 μm。     

烟气温度对电除尘器性能影响的数值模拟

采用计算流体动力学（CFD）软件对电除尘器进行三维数值模拟研究,通过自定义函数（UDF）实现电场、流场、颗粒场和温度场的4场耦合,研究烟气温度对电除尘器电场特性、流场特性和除尘效率的影响.结果显示：入口烟气质量流量相同时,当烟气温度从20℃上升到400℃时,平均电场强度从4.9×10⁵V/m减小到1.4×10⁵V/m,平均板电流密度从0.971mA/m²降至0.261mA/m²,但板电流密度分布的均匀性逐渐变好;烟气温度上升平均湍流强减小,离子风效应也随之减小.当入口烟气体积流量相同时,随着烟气温度的增加,颗粒运动轨迹线拉长,整体的颗粒捕集效率减低.降低烟气温度可以有效提高电除尘器的除尘效率.     

Bipolar charged aerosol agglomeration and collection by a two-zone agglomerator

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ (ＥＳＰ)ｆｏｒｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｕｂｍｉｃｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ ,ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｌｅｄｔｏａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ .Ｍａｎｙａｕｔｈｏｒｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉ…     

静电除尘器粉尘运动轨迹的数值模拟与分析

为了分析线-管式静电除尘器的流动特性以及粉尘收集过程,建立流场、电场和颗粒动力场的数学模型,利用fluent软件对其进行数值模拟。结果表明:逃逸粉尘平均粒径随工作电压增高呈非线性递减关系,但随入口流速增大基本呈线性递增关系;而粉尘向收尘板偏移趋势随工作电压增高而增强,但随入口流速增大而减弱。     

静电除尘器的粉尘非稳态收集过程

为了全面揭示电除尘器粉尘非稳态收集过程,建立完整的非稳态静电收尘理论,根据静电学基本原理,研究了极板粉尘层电荷导人、积累、释放的过程,推导出随粉尘层厚度增长而改变的动态收尘电场强度计算公式,进而得到荷电粒子动态驱进速度公式,最终形成静电除尘非稳态收集理论.研究结果表明,在静电收尘过程中,粒子驱进速度与粉尘比电阻、工作电压、粉尘层厚度等多种因素有关;随粉尘比电阻的升高,收尘效率下降,当供电电压为最佳工作电压时收尘效率最高.针对不同比电阻粉尘进行了多项实验研究,实验结果与理论研究结果吻合.非稳态静电收尘理论成功地解释了实际静电收尘过程中与传统静电收尘理论相矛盾的地方,为静电除尘器的设计及其运行参数的选取提供了更为科学的理论基础.     

五区电除尘技术试验研究及应用

五区电除尘技术是一种新型的电除尘器提效改造技术,由于其性能优良、工作可靠、稳定运行,工程投资少、施工周期短等优点而得到广泛应用。在模拟计算分析其阻力和对气流分布影响的基础上,试验研究其对不同粉尘的收尘性能,结果表明:五区电除尘技术可高效捕集微细、高比电阻粉尘,且设备阻力小,气流分布理想。