双极芒刺电除尘机理与应用技术研究

发布时间：2020-03-29 13:58

【摘要】：电除尘器不能有效收集高比电阻(p1011Q·m)微尘是影响其推广应用的难题。为了解决这一难题,研究开发了一种双极芒刺电除尘器,这种电除尘器的特点是在高压极板和接地极板上都交错布置芒刺电极。由于接地芒刺的存在,高压极芒刺产生的大部分电荷和沉积尘上的部分电荷会经过接地芒刺从接地极板流走,避免了粉尘层中过高的电荷积累,消除粉尘层的反电晕。且这种极配形式只用1台直流高压电源即可实现粉尘的异极性荷电,有利于颗粒间的静电凝并,提高电除尘器收集高比电阻微尘的效率。通过理论分析、实验室实验和工业中试探讨了双极芒刺电除尘机理与应用技术。收尘极板电流密度分布越均匀,越有利于收尘和抑制反电晕。实验证明,单根芒刺-板式电极极板电流密度分布服从自由度n=4的t分布。并且,无论芒刺尖端到接地极板的距离b和外加电压U如何变化,接地极板电流密度分布都服从t分布。新型电除尘器在接地极板上均布多根芒刺,需要考虑金属背板与芒刺之间的相互作用以及两根芒刺之间的相互作用对电流分布的影响。分别测定了单根芒刺电极、带背板单根芒刺电极、两芒刺电极和带背板两芒刺电极四种极配形式的电流密度分布,发现金属背板和相邻芒刺单独存在时均会对放电电流产生抑制作用；金属背板和相邻芒刺同时存在的情况下,二者将对电晕电流产生双重抑制作用。根据实验结果,芒刺行间距在4cm～6cm的范围内极板电流密度分布较均匀且能够获得最大电晕电流。根据高斯电通量定理,在线-板式电极电场强度正态分布模型基础上,将场强正态分布理论推广到芒刺-板式电极。利用电极间的电流密度分布特征并以收尘极板作为边界条件推导出芒刺-板式电极间的场强分布表达式。并根据电场强度的叠加原理得到了双极芒刺电除尘器内部的场强分布规律。实验表明,当外加电压在30kV以上时,双极芒刺电除尘器的电晕电流可达到常规单极电除尘器的2-4倍。在场强为3.5kV/cm左右时,电场内离子风速度可达2m/s以上。强烈的离子风增强了气流的紊流掺混作用,有利于微细粉尘的凝并和沉降。实际工业电除尘器一般由多个不同极配的电场组成,应该把它看作多电场串联模式。讨论了串联除尘系统中总效率与分级效率的关系,建立了由分级效率计算串联除尘系统总效率的计算式。对于两级串联除尘系统,基于分级效率服从指数分布规律,提出了根据其中任意一台除尘器的分级效率设计另一台除尘器分级效率的方法,解决了电除尘器的预收尘区与凝并收尘区的效率分配问题。在理论研究与实验室实验研究的基础上,提出了双极芒刺电除尘器用于收集工业高比电阻微尘的两电场三区式设计方案,通过中试证明双极芒刺电除尘器工业应用是可行的。
【图文】：

示意图,原式电除尘器,极配

三电极电除尘器是在两个相邻的放电极之间增加了一块或一组与之等电位的辅助电极。其中，1977年日本大同特殊钢株式会社提出的原式(Harrar)电除尘器是较有影响的一种三电极电除尘器，如图1.1所示。三电极电除尘器有以下作用:能产生一个较均匀且较高的收尘电场，有助于提高除尘效率;抑制放电极的电晕电流，减缓粉尘层的电荷积累，对高比电阻粉尘的反电晕有一定的抑制作用[’“，’4]。注意到上述特点，黄三明提出结构更为合理的三电极电除尘器结构形式【’5一’71。其创新点是接地极板交错布置，如图1.2所示。其优点是:放电极和接地极板较远，荷电场强高，有利于粉尘荷电:辅助极板和接地极板的距离较近

示意图,极配,比电阻,电除尘器

减缓粉尘层的电荷积累，对高比电阻粉尘的反电晕有一定的抑制作用[’“，’4]。注意到上述特点，黄三明提出结构更为合理的三电极电除尘器结构形式【’5一’71。其创新点是接地极板交错布置，如图1.2所示。其优点是:放电极和接地极板较远，荷电场强高，有利于粉尘荷电:辅助极板和接地极板的距离较近，收尘场强高，有利于提高除尘效率。理论、实验和工程应用结果表明，，泛比电阻电除尘器对粉
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X701.2

【参考文献】