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.     

烟道中同极性荷电粉尘的凝并研究

针对目前电除尘器对微小颗粒粉尘捕集效率低、本体体积庞大的问题,突破传统预荷电装置的应用模式,将预荷电装置安装于电除尘器模拟烟道中,进行了高压电场荷电凝并研究,考察了凝并电场频率、电场强度以及电场类型对粉尘凝并效果的影响。实验结果表明:可以大幅度降低粒径在0.3~0.5μm的粉尘百分比;有效增加粒径>1μm的粉尘百分比;可以有效提高模拟电除尘器对细小颗粒粉尘的捕集效率,有望减少电除尘器的本体体积。     

表面活性剂协同荷电水雾增效除尘实验研究

为研究湿式电除尘效率和应用范围的拓展特性,设计了针对铁矿粉尘的表面活性剂协同荷电水雾除尘实验装置,采用表面活性剂增效润湿、水膜捕尘、荷电捕尘理论,探究了风速、电压、喷雾压力和格栅目数对除尘性能的影响.实验中优选复配表面活性剂溶液,选取了0.3%LAB SA/0.5%X-100、0.3%LAB SA/0.5%AES、0.5%X-100/0.5%AES三种复配溶液进行荷电水雾除尘实验.结果表明:复合电除尘可以在提高处理风量的同时增加除尘效率,风速在0.8m/s以前与除尘效率正相关;复配溶液在水压为6MPa时都达到除尘效率最大,其中以0.3%LABSA/0.5%AES表现最为突出,其除尘效率相较于水提升达到15.36%,不同水压的平均除尘效率提高也达到了11.73%;复合电除尘除尘效率与电压在40kV之前正相关,超过后会发生电晕放电,降低除尘效率;当格栅孔径大小为40目时除尘效率最大,其中复配溶液0.3%LABSA/0.5%AES达到了96.74%的除尘效率,继续减小孔径反而会减小除尘效率;对粉尘润湿性越强的表面活性剂参与除尘后对除尘效率提升越大.     

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.     

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%。     

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。     

湿式电除尘器用于生物质气化燃气除尘的实验研究

生物质粉尘是生物质气化燃气中主要的杂质之一,其清除效果对生物质气化发电机组的安全运行有着重要的影响。以湿式电除尘装置作为试验平台,研究了生物质粉尘的特性和不同影响因素下湿式电除尘器的除尘效率,并对干法、湿法除尘效率进行对比。研究结果表明:生物质粉尘主要含C、O、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe等元素,中位径为26.05μm。在相同条件下,除尘效率随着水压的增大而逐渐增大,当增加到0.4 MPa以后,无较大变化,除尘效率随着电场风速、焦油浓度的增加而减少,在洗涤水中添加少量的碱液有利于除尘。采用极配型式为RS二刺芒刺线配480C型板,当水压为0.4 MPa、电场风速为1.0 m/s,除尘效率可达99.21%。     

双极荷电静电除尘器收集高比电阻微尘的实验

根据粉尘层反电晕现象分析,提出在接地收尘极板上布置芒刺反电晕放电极的双极电晕静电除尘器,这种双极电晕静电除尘器能避免粉尘层的反电晕。在平均场强约3.4kV/cm时,采用粒子图像测速仪(PIV)测得电场内正、负离子风的核心区风速约2m/s。实验表明,离子风对收集微细粉尘有很好的促进作用。在常温常压下,平均场强为3.4kV/cm、气流速度在0.5～2.0m/s的范围内,对质量中位径为0.159μm、比电阻为2.4×1014Ω.cm的硅微粉的电除尘效率测定结果表明,双极荷电静电除尘器的除尘效率高于单极荷电静电除尘器。观察发现,由于接地芒刺的存在,即使对于比电阻高达2.4×1014Ω.cm的硅微粉,沉积在双极荷电静电除尘器收尘极板上的粉饼没有出现反电晕。     

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.     

工业锅炉PM2.5产排特性试验研究

采用荷电低压颗粒撞击器(ELPI)对哈尔滨市两台燃用烟煤的工业锅炉PM2.5排放特性进行了研究.研究结果表明:PM2.5的粒数和质量浓度分布曲线均呈现单峰分布,前者峰值出现在0.12~0.2μm粒径范围内,这部分粒子主要是由无机物气化-凝结形成的亚微米颗粒物和挥发分未完全燃烧形成的炭黑粒子,而后者峰值出现在0.32μm处,粒子主要是由炭黑粒子形成的亚微米颗粒和残灰粒子形成的超微米颗粒.同时发现,旋风除尘和湿法除尘对PM2.5各级颗粒均有一定的去除效果,采用多管旋风和冲击水浴除尘器联合除尘效率比单种水膜除尘器除尘效率高;湿法脱硫系统对PM2.5的脱除也有明显的作用,由于除雾器不能全部去除小雾滴,这些雾滴中固体颗粒被干燥和水溶性物质结晶析出,PM0.32颗粒物粒数浓度有所增加,而PM0.32~2.5的颗粒物粒数浓度有所减少,但总质量浓度降低.     

超细颗粒物PM25控制技术综述

PM2.5由于其较小的粒径、巨大的比表面积、较大的危害等特点受到世界各国的广泛研究。对此从亚微米粒子的来源、性质、危害等方面进行阐述,对比和总结国内外目前常用的控制技术,详细叙述了静电和其他除尘器相结合以及交流凝并技术脱出超细颗粒物的原理。交流凝并是一种适合收集亚微米粒子的有效方法,这种方法收集效果好,经济实用,适用于去除炼钢、焊接、煤炭燃烧后产生的悬浮性粉尘粒子等方面。研究粒子的荷电、凝并对继续完善荷电凝并理论,提高亚微米粒子的收集效果是十分必要的。     

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

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ (ＥＳＰ)ｆｏｒｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｕｂｍｉｃｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ ,ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｌｅｄｔｏａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ .Ｍａｎｙａｕｔｈｏｒｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉ…     

天气条件及气团来源对青岛春季大气颗粒物数浓度谱分布的影响

利用2010年春季在青岛观测的不同粒径大气颗粒物数浓度,结合同期的Micaps天气图资料及后向轨迹分析资料,探讨了不同天气条件及气团来源不同时青岛大气颗粒物数浓度谱的变化特征.结果表明,沙尘发生前12h,大气中0.3~1.0μm的细粒子数浓度逐渐小幅升高,沙尘发生时>1.0μm粗颗粒物数浓度较沙尘发生前升高了1~10倍,0.3~1.0μm细颗粒物数浓度则降低了20%~45%.降雨使>1.0μm粗粒子数浓度降低>50%,降雨后大气颗粒物尤其是细粒子数浓度很快回升.雾和霾天气发生时1.0μm粗粒子数浓度较高,而局地源气溶胶中粗粒子数浓度较低,<0.7μm细粒子相对贡献较大.     

单纤维捕集过程中亚微米颗粒的布朗团聚

针对亚微米颗粒（0.1~0.5μm）在单纤维捕集过程中的布朗团聚规律,基于计算流体动力学-颗粒群平衡模型（CFD-PBM）对粉尘颗粒在单纤维捕集过程中的布朗团聚行为进行了数值模拟研究,采用分区法对颗粒群平衡方程（PBE）进行求解,综合考虑了停留时间、入口粉尘粒径、气流温度、Pe数对布朗团聚的影响,并将数值模拟与实验结果进行对比.结果表明,布朗团聚核UDF符合数值模拟计算要求.粉尘颗粒的布朗团聚贯穿整个过程,团聚有效时间t=L/v（速度方向模型尺寸长度/入口流速）;粉尘颗粒越小,布朗团聚越强,Bin-7与Bin-0区间的数量浓度差距越小,粒径与布朗团聚强度呈负相关;气流温度是通过改变气流动力黏度以及聚并系数来影响布朗团聚,与布朗团聚强度呈正相关,当T=300K,d_p≥0.5μm时,颗粒的布朗团聚效应可以忽略;Pe数通过扩散系数的变化影响布朗团聚,与布朗团聚强度呈负相关.     

长芒刺电除尘器收尘性能及离子风效应研究

通过长芒刺电除尘器与普通线板式电除尘器的收尘性能比较,认为长芒刺电晕极所产生的较强离子风是导致长芒刺电除尘器除尘效率提高的主要原因。在建立芒刺尖到接地极板间的电场分布模型基础上,提出了悬挂小球法测定离子风的试验方法。通过采用滑石粉、石膏和塑料3种材料的小球对离子风的测定,结果表明,在芒刺尖到收尘极板中部场强为2～4kV/cm范围内,离子风速约为2～6m/s。     

高温烟气中颗粒静电脱除特性的实验研究

研究温度90~450℃条件下静电除尘器的放电特性及除尘特性,分析温度、工作电压、烟气流速及颗粒浓度等关键参数对于颗粒静电脱除效率的影响.结果表明,当温度从90℃上升至450℃,在比收尘面积为46.5m²/(m³·s^-1),粉尘初始浓度约为750mg/Nm³的工况下,颗粒脱除效率均可达到98%以上.随着电压升高,除尘效率不断提高,但其升高趋势逐渐变缓.在相同电压下,随着温度的上升,电晕电流显著增大,强化颗粒荷电,颗粒的脱除效率提高;而在相同电流下,高温下较低的空间场强使得颗粒的驱进速度减小,导致颗粒脱除效率下降.烟气流速提高降低了颗粒的脱除效率,PM_1.0受烟气流速的影响较PM₁₀更为明显.颗粒初始浓度的上升增强了颗粒的碰撞及团聚作用,在一定程度上有利于增强颗粒的脱除效果.     

双区静电除尘器的数值模拟研究

采用数模拟的方法研究了双区静电除尘器内流场分布、颗粒荷电及颗粒运动等难以直接测量的物理过程,构建了双区静电除尘过程完整的数值模型.采用泊松方程、电流连续性方程和匀强电场方程描述电场,采用N-S方程和雷诺应力标准湍流模型描述流场,采用拉格朗日法描述颗粒运动轨迹.通过截面风速与颗粒去除率的模拟值与实验值的对比,验证了数值模型在模拟内部流场和颗粒运动时的准确性.数值模拟结果表明：双区静电除尘器内部流场分布对入口风速的变化非常敏感;颗粒荷电方式占比由颗粒粒径决定;荷电区内颗粒向极板的趋近过程由流体曳力和电场力共同完成,收尘区内的趋近过程则由电场力主导;入口流速通过改变颗粒前进速度和内部流场形态来影响颗粒运动轨迹.     

学校食堂、烤肉店PM2.5的微观形貌及粒度分布

使用带能谱的高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术对食堂和烤肉店PM_2.5(细颗粒物)进行微观形貌观察,研究其数量-粒度分布、体积-粒度分布特征. 结果表明:从微观形貌看,PM_2.5主要有矿物颗粒、烟尘集合体、球形颗粒、其他颗粒(生物质、食盐、纤维)4种,其中矿物颗粒有不规则和规则2种形态. 烤肉店的PM_2.5可观察到形成链状的烟尘集合体,而食堂的可观察到更细颗粒组成的链状烟尘集合体.食堂矿物颗粒分别占颗粒物总数和总体积的69.23%、80.13%;数量-粒度分布呈双峰,主要分布在0.2~0.4μm范围内,小于0.5μm的矿物颗粒占颗粒物总数的58.90%;体积-粒度分布呈单峰,集中在在1~2.5μm.烤肉店矿物颗粒和其他颗粒分别占颗粒物总数的45.67%、44.86%;数量-粒度分布主要集中在0.2~0.4μm,小于0.5μm的矿物颗粒占颗粒物总数的39.41%;从体积-粒度分布上看,1~2.5μm内的矿物颗粒体积占颗粒物总体积的比例(32.36%)最大.