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。     

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.     

高风速电收尘器的实验研究

最新研制出的新型高校Ω－２Ｃ型极板，仅一层收尘效率就达８０％左右。它将Ω－２Ｃ型合肥市板迎风排列可大大提高尘粒向集尘极运动的驱动速度，为集尘极捕集尘粒提供最有利条件，成为捕集粉尘的主要作用力。在处理相同风量，取得相同效率时，高风速电收尘器电场风速可达到３ｍ／ｓ左右，粉尘在电场中通过时间为０．５秒左右，因此可大大减少电场长度，电收尘器体积，成倍降低电收尘器的成本，使其小型化。其次，Ω－２Ｃ型极板能把     

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。     

大风速电收尘技术研究

把流体力学、电动力学和静电学有机综合应用于电收尘器（ＥＰ）研究和设计上，是对现在电收尘器机理的一次变革。根据电场、流场理论，应用计算机进行设计的新型高效Ω－２Ｃ型集尘极板，仅一层Ω－２Ｃ型集尘极板的收尘效率就可达到８０％左右。把Ω－２Ｃ型集尘极板改成迎风排列，此时烟气风速成为收集烟尘的动力，而不是破坏力，大幅度提高烟尘趋进速度，大大减小ＥＰ体积、重量，成倍降低ＥＰ的造价，有利捕集粉尘，降低因振打引起的二次飞扬。     

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。     

星形线电除尘器内EHD流动与粒子行为数值模拟

为了研究星形线电除尘器内电流体动力学（EHD）流动与荷电粒子运动行为及两者间相互作用,构建了线板式电除尘器（ESP）内关于EHD和带电粒子运动学的耦合数值模型.该模型采用有限体积法离散求解电场方程和空间电荷方程,在拉格朗日法下建立带电粒子运动方程,并与FLUENT湍流模型进行耦合.利用这一模型,对3种电场风速下星形线电除尘器内流动形态与粒子运动行为进行了细致模拟,并分析了二次流动对气流、粒子浓度分布的影响.结果表明,星形线电除尘通道内二次流动对流动形态和粒子浓度分布存在显著作用.随电场风速的降低,这一作用将越明显.EHD流动对细小荷电粒子运动的影响更为显著.二次流动产生涡旋并作用于主流来影响粒子运动行为.收尘板面的涡旋挤压粒子流远离壁面向流动中心运动,放电极下游的涡旋则促进粒子流向收尘板壁面靠近.此外,由于捕集通道中强二次流的存在,Deutsch计算式对除尘效率、特别是对于亚微米粒子捕集效率的计算并不准确.     

钢铁行业磁性纤维捕集非球形粉尘动力学研究

为研究非球形颗粒在磁场中被磁性纤维捕集的动力学行为,以钢铁行业炼钢过程中转炉和精炼炉中排放的转炉灰和精炼灰等两种粉尘为基础,利用形状系数计算公式得出的φ=0.21,0.78,0.81,1.00分别表示圆片形（厚度H=底面圆直径d/40）,椭球形（x轴赤道半径：y轴赤道半径：z轴极半径=a：b：c=1：1：4）,正方体形,球形颗粒,并对其进行研究.模拟结果表明,相同工况参数下,当形状系数接近时,捕集效率和运动轨迹与粉尘颗粒具体表现的形状特征无关.在传统单纤维捕集过程中,当入口风速v=0.1m/s,d_p>2.0μm时,形状系数相差越大,捕集效率差距越大.形状系数对颗粒被捕集影响程度大小与单纤维捕集效率增减呈正相关;在磁性纤维产生的磁场中v=0.1m/s,d_p>0.5μm时,形状系数相差越大,捕集效率差距越大.φ≥0.4时,捕集效率随形状系数的增加趋于稳定,形状系数对颗粒被捕集影响程度大小与单纤维捕集效率增减无关;在高梯度磁场中v=0.1m/s,d_p=1.0μm时,形状系数相差越大导致捕集效率之间差距越大的规律越明显.当v=0.1m/s,0.5μm≤d_p≤2.5μm时,形状系数对颗粒被捕集影响程度的大小与单纤维捕集效率增减呈正相关.     

高梯度磁场提升单纤维捕集PM2.5性能的机理

以钢铁厂和有色金属行业排放的PM_2.5为研究对象,基于离散相模型DPM（Discrete Phase Model）,并加入UDF自定义编程,研究高梯度磁场下不同入口风速、颗粒粒径、外磁场强度、磁性纤维磁感应强度以及磁化率对捕集效率的影响,并结合颗粒运动轨迹和受力情况对其进行分析.结果表明：当0.5μm≤d_p≤2.5μm,v=0.1m/s时,利用高梯度磁场（H=0.1T,B=0.06T）可以使单纤维捕集PM_2.5的效率提高为原来的4.23倍,得出磁性纤维周围存在2个引力区和2个斥力区.同时,在高梯度磁场中磁性纤维对PM_2.5的捕集效率随入口风速呈先减小后趋于平稳的规律;而捕集效率随粉尘粒径呈先增大后减小的规律.当d_p=1.0μm时的捕集效率提升最大,无论是外磁场强度还是磁性纤维磁感应强度,磁性纤维对颗粒的捕集效率与场强都呈一次函数关系,效率增长率K_B>K_H;随着颗粒磁化率的增加,磁性纤维对颗粒的捕集呈现两段线性增长规律,前后两段效率增长率K₁>K₂.当颗粒经过高梯度磁场区域时,入口风速、粉尘粒径、场强对运动轨迹影响较大,而磁化率对运动轨迹影响较小.     

多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚模拟研究

基于随机多层纤维过滤介质算法建立了平板式三维拟态化结构.利用计算流体力学-颗粒群平衡模型（CFD-PBM）对多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚进行数值模拟研究,并采用分区法求解颗粒群平衡方程（PBE）.通过控制变量法分析表明：多纤维捕集过程中存在着明显的颗粒团聚行为.粉尘颗粒的团聚程度随停留时间增加而增强,当t ≥ l/v（速度方向模型尺寸长度/入口风速）,团聚逐渐趋于稳定;当v_max·t ≤ l,入口风速越大,颗粒团聚程度和团聚速率越大,最终的团聚程度取决于入口风速和停留时间;颗粒粒径越大,粉尘颗粒的团聚程度和团聚速率越小.出口颗粒平均粒径与初始粒径相比增长倍数越小.粉尘颗粒体积分数越大,颗粒团聚程度以及团聚速率越大.当v=0.1m/s,d_p=1.0μm,VF >0.003636,Bin-7~Bin-0区间数量浓度对数分布呈线性比例关系.     

电除尘器粉尘层反电晕击穿厚度理论与试验

为了合理地确定静电除尘器清灰振打周期,通过理论与试验方法确定静电除尘器粉尘层反电晕击穿厚度很有必要的。首先基于静电学理论导出带电粉尘层内的电量分布和电场分布数学模型,然后根据粉尘层反电晕发生条件,得出粉尘层反电晕击穿厚度的计算式,结果表明,反电晕击穿厚度是粉尘比电阻、电晕电流密度及极配的函数。通过对高比电阻不同厚度的粉尘层的反电晕击穿试验研究,结果表明,各击穿点的连线呈较连续光滑的弧线,提出了利用伏安特性曲线确定粉尘层反电晕击穿厚度的简易图解法。     

一种新型静电油烟净化器的研制与应用

应用高压静电原理，采用多电场模块组合技术，将烹饪过程中产生的油烟、热裂解尘雾、燃料烟尘在静电和电场的作用下电荷、吸附及氧化，达到净化油烟、除去烟尘、除去异味的作用，电场内所产生的臭氧还能杀菌，去除异味和有害气体。利用高压静电研制的油烟净化器比湿式油烟净化器、过滤式的油烟净化器有更大的优越性和应用前景。     

新型复合式除尘器

针对电、布除尘器的特点,提出了一种新型静电布袋混合式除尘器,并已应用于工业中。在没有使用任意阀门的前提下,该产品将电除尘器和布袋除尘器结合在一起,取长补短,充分发挥了电除尘器能大量收尘、节能、维护检修工作量小,还可捕集高比电阻和低比电阻等特殊干性粉尘,解决了电除尘难以净化的含微米或亚微米烟尘的难题。兼具布袋除尘器对粉尘粒度和比电阻不敏感、排放浓度低的优点。一级静电除尘器效率可达90%,对于粉尘浓度为30 g/m3左右的燃煤锅炉,经过静电除尘后进入滤袋的粉尘浓度只有3 g/m3。对于这种粉尘浓度,滤袋的清灰周期可达3 h以上。由于清灰周期的大大增长,可大大提高滤袋的寿命。该产品性价比优良、占地面积少、结构简单。尤其在净化效率、气体阻力等主要技术指标方面达到了环保要求。     

织物特性对聚苯硫醚滤料动态过滤性能的影响

选用四种不同织物构造的聚苯硫醚覆膜滤料、超细纤维面层滤料、异形纤维面层滤料和常规滤料,采用氧化铝标准粉尘Pural NF在VDI测试装置进行除尘滤料冷动态除尘性能测试。通过对实验数据的分析得到:织物特性对滤料阻力有较大影响,虽然清洁阶段覆膜滤料阻力最大,接近200 Pa,但稳定和老化阶段阻力最小,仅有300 Pa,而常规滤料阻力在稳定阶段最大,高达790 Pa;织物特性的差异对滤料平均清灰周期也有较大影响,覆膜滤料、超细纤维层滤料、三叶纤维层滤料和常规滤料清洁阶段滤料的平均清灰周期分别为380,241,223,177 s,其他阶段滤料清灰周期长短顺序与清洁阶段相同,覆膜滤料清灰周期最长,寿命也最长;织物特性的不同对滤料过滤效率也有一定的影响,超细滤料、覆膜滤料、三叶形滤料和常规滤料清洁阶段过滤效率达到99.9%以上,穿透率分别为0.0261%、0.004%、0.0321%、0.0322%;稳定阶段的过滤效率除常规滤料外都可以达到99.99%以上,穿透率分别为0.0027%、0.0003%、0.0014%和0.4765%。     

水泥厂机立窑用电除尘器研究

针对水泥厂机械立窑烟气特征 ,从理论上分析了烟气温度与含湿量对电除尘器电场伏安特性的影响。为了防止电除尘器板极腐蚀 ,对极板表面涂刷具有防腐、憎污功能的导电涂料 ,就涂层对电场伏安特性和对尘层放电性能的影响机理进行了系统研究。专门为机械立窑烟气治理设计的静电除尘器 ,具有特殊的电场结构形式与阴极悬挂装置 ,极板涂层改善了极板耐腐蚀性能与清灰效果 ,突破了一直困扰应用静电除尘器治理水泥厂机械立窑烟气的几项技术难题     

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.     

袋式除尘器在20t／h锅炉除尘器改造中的应用

燃煤锅炉在运行过程中会排放出大量的烟尘,而使用电除尘器除尘,效率较低,已经不能满足新的排放要求,采用低压脉冲袋式除尘器对原电除尘器进行技术改造,结果表明,袋式除尘器的除尘效率达到99．9％,使烟尘排放浓度≤50mg／Nm^3,达到了当地环保部门的排放要求,取得了良好的社会和环境效益。     

纤维层表面非稳态过滤研究

根据纤维层表面过滤的“尘滤尘”现象 ,应用颗粒过滤理论建立了纤维层表面非稳态过滤效率的数学模型。对比研究表明该模型能较深刻地揭示了非稳态过滤过程随过滤时间的变化规律 ,从而对深化纤维过滤器的净化机理的认识、提高过滤效率、延长滤料使用寿命、加强清灰管理等方面有理论及应用意义     

双层滤料颗粒床高温除尘技术及其在冶金炉窑中的应用

双层滤料颗粒床高温除尘技术采用粗细两层滤料,集粗精两级过滤于一体,解决了颗粒床过滤效率低的问题。小试和工业试验表明:除尘效率>99.99%,床层压降<1600Pa,耐高温,运行可靠,投资、维护和运行费用低,是目前最可靠实用的高温除尘技术,可广泛应用于能源、冶金、化工、材料、焚烧等炉窑的烟气除尘,有显著的节能减排、节水节资效益,应用前景广阔。     

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.