扩散荷电作用下线板式ESP中PM2.5捕集效率的数值模拟

为考察线板式静电除尘器中PM2.5颗粒的除尘性能,建立电场、颗粒动力场和流场多场耦合下的数学理论模型.采用GAMBIT软件构造ESP实体结构,将用户自定义程序UDF导入到FLUENT软件中进行数值仿真,并应用DeutsehAnderson公式计算粉尘在不同荷电机理和2种不同除尘操作参数下的除尘效率.数值结果表明,扩散荷电效应对PM2.5分级除尘效率贡献率随粒径增大非线性减小;外加工作电压越低或烟道气流速越高,扩散荷电效应对PM2.5粉尘颗粒的影响越大;在较高外加电压工况下,扩散荷电对综合效率的影响与降低一定量的烟道气流速相当.     

静电除尘器烟道进口处流场的数值模拟

利用Fluent软件对静电除尘器烟道进口处流场进行了数值模拟,在此基础上提出一种新型的能有效均风的电晕线布置方法.结果表明,两相邻(垂直叠放)烟道进口处的电晕线平行放置时,在强电场力作用下产生的高速离子风会阻碍气流的均匀分布；两相邻烟道进口处的电晕线交叉放置时,可以起到明显的均风效果,更有利于除尘器内气流的均匀分布和提高除尘效率.该方法为静电除尘器的改造和设计提供了一种新的思路.     

磁场作用下烟气流速对静电旋风除尘器收集微粒影响的模拟研究

为了提高静电旋风除尘器(ECP)中微粒的除尘效率,利用磁场能有效抑制微粒逃逸的机理,将磁场引入ECP中,建立多场耦合作用下的微粒运动数学模型,利用Fluent软件数值模拟了有无磁场环境下烟气流速对微粒逃逸率的影响。结果表明:磁场的引入有效降低了ECP中微粒的逃逸率;低烟气流速更有利于微粒在ECP内的捕集;微粒的除尘效率随着磁感应强度的增加而增大,但这一过程中磁场的贡献量逐步减小。研究结果可为新型ECP的设计提供技术参考。     

燃煤电厂烟气中颗粒物粒径分布特征研究

采用冲击式尘粒分级仪对某燃煤电厂1、3机组静电除尘器进、出口烟气进行监测,分析了烟气中颗粒物排放规律和静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率.结果表明,除尘前烟气中以大粒径颗粒物为主,小粒径颗粒物含量相对较低.静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率差别较大,1、3机组的静电除尘器对平均粒径(d50)≥3.56 μm的颗粒物的去除率均达到99.99%,对d50为1.01 μm的颗粒物的去除率则分别为92.75%、95.69%.除尘后烟气中PM2.5和PM10所占比例迅速增加,燃煤电厂排放的烟气中颗粒物以PM2.5为主.     

双区静电除尘器的除尘效率影响因素和理论公式研究

研究了预荷电压、烟气流速、极板间距和电极型式对双区静电除尘器除尘效率的影响,推导了双区静电除尘器的除尘效率理论公式,并与实验值和多依奇公式计算值进行了对比验证。结果表明,双区静电除尘器的除尘效果好于单区静电除尘器,其最佳工况是预荷电压25kV,烟气流速0.50m/s,极板间距400mm,采用芒刺电极。推导得到的双区静电除尘器的除尘效率理论公式不仅收尘电压较低时与实际情况相符,而且收尘电压较高时也与实际情况基本吻合,比多依奇公式更能反映双区静电除尘器的除尘效率。     

静电除尘器内细微尘涡流现象的数值模拟

基于计算流体力学,以ANSYS软件中的FLUENT模块为平台模拟了粉尘粒径、烟气流速、电晕极电压和烟气含尘浓度对静电除尘器内细微尘涡流现象的影响。研究表明:随着粉尘粒径和烟气流速的增大,颗粒在静电除尘器内的合速度增大,粒子突破空气阻力维持原方向运动的能力增强,涡流的强度降低;随着电晕极电压和在一定范围内烟气含尘浓度的增加,高速流体区域与低速流体区域的速度差增大,涡流的强度会随之增加;继续增大烟气含尘浓度,导致静电除尘器内出现电晕封闭现象,"电风"逐步减弱,电场力大幅减小,粒子跟随烟气流出静电除尘器,涡流被大幅削弱或消失。根据以上规律,以相对均方根值为指标设计L~9(3~4)正交模拟,得出各因素对涡流影响程度由高到低分别为烟气流速、电晕极电压、含尘浓度、粉尘粒径。     

基于Monte-Carlo方法的静电除尘器除尘效率

针对经典除尘效率未考虑诸多随机因素影响的问题,提出了基于Monte-Carlo方法的效率分析模型,并通过实验数据验证其可靠性。通过该模型分析了粒径大小、电场气流速度、电晕电压、两极间距、粒子浓度等因素对收尘效率的影响规律,结果表明:基于Monte-Carlo方法的仿真结果精度更高,能有效预测静电除尘器的收尘效率,对于改进静电除尘器设计具有一定的理论意义和实用价值。     

双极电袋复合除尘器的增效减阻效应

为提高现有电袋复合除尘器的除尘效率,降低压力损失,改进清灰效果,设计出一种线管式双极电袋复合除尘器,并对其增效减阻作用和单极电袋复合除尘器进行了对比研究。在硅微粉中位径1.74μm、过滤风速3 m·min~(-1)、入口粉尘浓度2 500 mg·m~(-3)的实验条件下,双极电袋复合除尘器比单极电袋复合除尘器的粉尘透过率、压力损失分别降低25%、27%以上。为分析双极荷电粉尘的静电凝并增效作用,测定了滤料表面沉积粉尘层的粒度分布,发现单极荷电和双极荷电沉积尘的中位径分别为1.83μm和1.92μm,表明双极荷电粉尘具有较好的静电凝并作用,所形成的较粗团聚颗粒物不易透过滤料,使除尘效率提高。为阐明双极荷电粉尘的减阻作用,采用自然堆积法测出双极荷电粉尘的堆积密度小于单极荷电粉尘,证明粉尘双极荷电后会在滤料表面形成较蓬松的粉尘层,这将有助于降低压力损失、提高清灰效果。     

静电布袋复合式除尘器及其应用

介绍了静电布袋复合式除尘器的结构、材料及除尘原理;布袋除尘器在不同工况下的除尘效率、附加脱硫率、阻力和排放浓度等参数的测试结果;利用布袋除尘器改造静电除尘器时的改造方案、运行中应注意的问题.     

直筒式旋风脉冲静电除尘器性能研究

实验研究了电压、入口粉尘浓度和入口风速对直筒式旋风脉冲静电除尘器除尘效率的影响,测定了在不同入口风速下除尘器的分级效率.结果表明,脉冲供电能显著提高除尘器的除尘效率和分级效率,在脉冲电压为80 kV、入口粉尘质量浓度为5.0 g/m3N、入口风速为7～10 m/s时,除尘效率在99%以上,并在实验的基础上分析了脉冲供电下除尘器的除尘机理.     

泛比电阻电除尘器收尘性能实验研究

泛比电阻电除尘器是一种具有辅助电极和交错平板收尘电极的新型电除尘器.通过对其伏安特性及除尘效率的试验研究,并与传统线板式静电除尘器进行比较,结果表明辅助电极对电晕电流具有明显的抑制作用,在相同的外加电压下,泛比电阻电除尘器对高比电阻锅炉飞灰的收尘效率比普通的线板式电除尘器明显要高.     

偶极荷电静电凝并除尘器收尘机理及性能研究

提出一种高效去除微细颗粒物的偶极荷电静电凝并除尘装置,其主要由凝并区和收尘区组成.对其凝并收尘机理进行了分析,并对收尘性能进行了实验研究.结果表明,偶极荷电静电凝并系数高于库仑凝并系数;偶极荷电静电凝并除尘器中颗粒的凝并效果好,且在相同的条件下,其对微细颗粒物的除尘效率明显高于普通静电除尘器.     

降温凝膜影响颗粒物脱除特性的实验研究

为了探究降温凝膜对颗粒物脱除特性的影响,采用电称低压冲击器对模拟烟气(过饱和湿烟气)在静电除尘器前后的颗粒物进行在线监测和分析,得到颗粒物浓度及粒径分布特征,研究了不同降温幅度下凝结相变对颗粒物脱除特性的影响,并着重关注细颗粒物。研究结果表明:降温幅度增大,细颗粒物核化凝结长大,发生凝并、团聚,粒径明显变大;降温凝膜后,静电除尘器对细颗粒物脱除效果明显增强;降温5℃与降温0℃时对比,PM10的质量脱除效率提高约30百分点。降温幅度为4℃时,PM2.5的质量总脱除效率和数量总脱除效率分别已达到73.09%、67.44%。考虑到降温成本,实际应用中,降温幅度选择4℃为宜。     

静电激发袋式除尘器(ESFF)阻力数学模型分析

静电激发袋式除尘器(ESFF),又称静电强化纤维过滤复合电袋除尘器,是一种新型的高效、低阻的除尘方式。基于传统的Kozeny-Carman(K-C)袋除尘阻力模型和静电强化纤维过滤理论,构建了ESFF的完整阻力模型,并利用MATLAB工具箱首次对ESFF的低阻成因进行了精确的数学描述。为了明确ESFF与袋除尘器阻力组成的内在联系,提出了阻力修正系数PRF,并探究了不同实验参数对PRF的影响,建立了一个新的阻力性能评价指标。实验结果表明,提高放电电压和降低粉尘负荷均会导致PRF变小,系统阻力变低。     

应用电声换能超声波雾化方法提高超细颗粒捕集效率

针对大气环境污染控制中超细颗粒难以捕集的问题,提出了一种高效、经济的新方法.其核心思想是将经电声换能超声波雾化得到的相对湿度过饱和雾气喷入含尘气体中,在“云”物理学、碰撞团聚等原理共同作用下,饱和水蒸汽在颗粒表面凝结,使超细颗粒的粒径增大,增加其捕集效率.为了证明这种方法的有效性,建立了小型电声换能超声波雾化捕尘实验台并在旋风除尘器中进行实验研究.实验结果表明,随着雾气浓度的增加,总除尘效率与超细颗粒的分级效率均有明显提高,并且旋风除尘器的压降(能耗)明显降低.     

300 MW燃煤机组烟气控制装置对气态汞去除效果

利用美国EPA OH法对烟气中不同形态汞的气态汞进行测试,研究300 MW锅炉的袋式除尘、静电除尘和湿法烟气脱硫对气态汞的去除效果.研究结果表明,静电除尘器对气态汞的去除效率仅为32.50％,对颗粒态汞的去除效率达76.88％,而使用袋式除尘器对气态汞的去除效率可达44.33％,可脱除99.92％以上的颗粒态汞;应用湿法烟气脱硫对二价汞的去除率可达49.03％.通过对粉煤灰、炉渣和脱硫石膏等燃煤副产物汞含量分析发现,脱硫石膏中汞的含量最高达0.77 mg/kg,汞及其环境毒性是燃煤副产物安全利用时需要注意一个主要问题.     

中小型燃煤炉烟气脱硫方法

对中小型燃煤炉烟气脱硫方法作了介绍,提出了对湿式除尘器(文丘里除尘器,旋风除尘洗涤塔,冲击式除尘脱硫塔等)的改造方法,以提高其烟气除尘脱硫效率。同时,介绍了干湿两级除尘脱硫系统和利用脱硫碱液及脱硫废水的烟气脱硫技术。     

高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电强化滤袋过滤特性

传统袋式除尘器对于细微颗粒物的捕集效率不甚理想,在袋式除尘器入口前增加预荷电装置是一种切实可行的强化其过滤特性的技术手段。设计搭建线板式直流高压预荷电器,研究了不同正/负匹配电压及风速对于双极预荷电高炉除尘灰电凝并行为的影响规律,对比分析了滤袋对未荷电、单极负荷电以及双极荷电高炉除尘灰细微颗粒物(PM_2.5)的捕集效率与压差特性,得到了不同预荷电方式高炉除尘灰细微颗粒物在滤袋表面沉积的微观形貌结构。结果表明：随着过滤风速(1.5～0.5 m·s^-1及匹配负电压(-16～-12 kV)的降低,双极荷电颗粒物凝并效率提高;高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电均能提高滤袋的过滤效率;对于粒径<0.5μm颗粒,双极预荷电技术对滤袋捕集效率的强化效果好于单极预荷电技术;对粒径为0.5～2.5μm颗粒,单极预荷电技术的强化效果超过了双极预荷电技术;颗粒物单/双预荷电技术还使得滤袋阻力增量值及其增长速率值降低,且单极预荷电技术对于阻力降低效果更为明显。本研究可为利用单/双预荷电技术提升传统袋式除尘器对高炉除尘灰中细微颗粒物的捕集脱除特性提供参考。     

移动颗粒床除尘器的除尘性能

为进一步了解移动颗粒床除尘器的除尘性能,首先解决了除尘器中容易出现的流动静止区域的消除问题,并实验研究了除尘效率及压降与表观过滤风速和滤料质量流率之间的关系,结果表明当表观过滤风速为0.3 m·s~(-1),滤料质量流率为300 g·min~(-1)时,除尘效率高达99.8%,压降最大还不及180 Pa。另外,通过数值仿真得到了滤料床层内部气体的流场分布以及灰尘粒子在床层中的运行轨迹,发现除尘器结构部件对气体流场分布以及灰尘粒子轨迹有重要影响。对仿真过程中逃逸出滤料床层的灰尘粒子进行统计,并与实验数据相比较,验证了尘饼对增强细微灰尘捕集能力的重要性。     

旋风-布袋复合除尘器优化和除尘效率的数值模拟

针对燃煤工业锅炉烟尘超低排放的要求,采用数值模拟方法,研究了旋风除尘器(A)和内部滤袋前无导流板(B)、有导流板(C)或开孔挡板(D)的几种旋风-布袋复合除尘器的流场。结果表明:除尘器C的流场较均匀,较高风速时压降低于除尘器B、D。进一步模拟了除尘器A、C的分级效率,发现对于粒径低于15μm的颗粒,除尘器A去除率低于60%,除尘器C去除率高于97.8%。且复合除尘器占地小,滤袋寿命长,具有广阔的应用前景。上述数值模拟结果可为复合除尘器的优化设计提供参考。