电除尘器内放电过程中颗粒运动特性研究

发布时间：2020-04-27 13:42

【摘要】：静电除尘器作为火力发电决定排放指标的重要设备,已经在我国电力生产中得到广泛推广和应用。在实际应用过程中电除尘仍然存在很多问题,如反电晕、二次扬尘、细小颗粒难以脱除等,而研究电除尘器内颗粒运动过程是解决这些问题的关键,但电除尘器在实际运行时在电晕放电的作用下使得内部形成电流体,这种电流体运动十分复杂,特别是电晕极与阳极板之间产生的电晕风直接影响烟气颗粒运动形态,从而影响除尘效率,所以研究电晕风的生成过程和带电颗粒在电晕风作用下的流动特性对改善电除尘器性能而言尤为重要。本文以烟气颗粒在放电过程中的运动特性为研究主题,构建了电晕放电的多离子理论模型和电晕风数值模型,同时以带电颗粒在混合物理场的输运为分析对象,研究了不同粒径的带电颗粒在不同放电参数下的运动情况。本文首先对烟气放电产物进行分析,提出了基于产物分离的多离子电晕模型,结合各类离子的吸附和迁移特性,考虑了电离过程中产生的离子迁移率和吸附率与电场强度之间的联系,从而得到放电过程中除尘器内空间电荷计算模型,并将空间电荷与流体控制方程中的体积力项相结合,构建出了基于多离子电晕模型的电动流体力学的数值方程;描述了荷电颗粒在电场、重力和流体等物理场的作用下的受力模型,并将其与上述中的电晕风模型进行耦合,得到了可以准确高效的模拟复杂物理场协同作用下带电颗粒运动问题的理论基础。对不同参数下的针板放电过程进行伏安特性试验,得到放电电压、放电间距和针尖半径的变化对伏安特性的影响,同时以上述中的理论基础对实验结构中的放电电极进行数值模拟,将计算结果与实验进行对比,验证了本文构建的数学模型的合理性。通过对电晕发生瞬间放电间隙内的场强强度和电子浓度分布进行分析,总结了针板放电的相关规律。采用构建的电晕风数值模型计算了针板放电过程中的电晕风流场分布情况,并与文献中的实验结果进行定性定量分析,验证了数值模型的准确性,分析了不同放电参数对电晕风流场的影响,对电晕风的发展规律进行了详细描述;研究了实际尺寸的电除尘线板放电过程中电晕风运动形态,并与文献中线板放电情况下的电晕风进行对比,得出了电除尘器入口速度与电晕风发展之间的内在联系;通过数值方法模拟了不同结构的阳极板和电晕极对电晕风的影响,为解决因电晕风造成的气流扰动提供了有效方法。最后,以荷电烟气颗粒在电除尘器内输运这一与实际工程问题相关的典型科学问题为研究对象,与前述的电晕风数值模型相耦合,实现了颗粒在多场作用下运动特性研究,揭示了颗粒的带电量、粒径分布以及板间距等因素对颗粒在阳极板上沉积的影响情况,阐述了电晕风对颗粒沉积过程中产生的影响,为解决因电晕风造成的二次扬尘提供了可靠的依据。
【图文】：

结构图,结构图,装机容量,发电装机容量

１第１章绪论逡逑１．１课题研究背景和意NB逡逑１．１．１课题背景逡逑随茗我丨丨：业化程度不断提高，制造业不断强大，生活生产用电量越来越大，逡逑使得我国用电需求：Ｗ：不断Ｉ．升，为满足供电需求，装机容量就需要逐渐增加，截逡逑至２０１６年底，全Ｗ发乜装机容量达到１６．５亿ｒ瓦，装机容量持续排名世界前茅。逡逑图１－１为我国各种发电形式的比例组成，可见煤电以仍然较大优势排在首位，火逡逑电装机容Ｍ为１０５３８８刀千瓦，占全部装机容ｆｔ的６４％；水电位居第：，装机容逡逑量为３３２１１万千瓦，占总装机容量的２０％左右；并网风电装机容量１４８６４万千逡逑瓦，并网太卩丨１能发电装机容量为７７４２万千瓦，核电装机容量为３３６４万丁瓦，分逡逑别占全部装机容Ｍ的９％、５％和２°／。。逡逑

分级除尘效率

烟气颗粒属性对电除尘的影响主要体现在颗粒粒径、颗粒成分、颗粒表面粘逡逑和浓度方面。理论上电除尘器的有效颗粒脱除粒径在０．０１微米到１００微米之逡逑，但不同的颗粒粒径脱除效率差异也很大，如图１－３所示，可以发现０．５微米逡逑近的颗粒脱除效率很低，这是由于颗粒的荷电特性造成的，０．２微米到０．５微逡逑的粒径范围存在电场荷电和扩散荷电两种方式，ｉｆｌｊＲ荷电量比较低，使得颗粒逡逑的电场力较小，在屯场作用卜向阳极板运动的速度很小，造成流体作用器主导逡逑川，从而不易被捕集。粉尘颗粒的比电阻是电除尘设讣屮不可忽视的重要设计逡逑数，而比电阻取决于烟气粉尘物质成分，大量研宄表明当比电阻大于ｌ0＂Ｑｃｍ逡逑便会发牛反电晕，直接影响电除尘性能，同时高比电阻颗粒聚集在阳极板上后，逡逑ｌｌ压梯度会增加，对后续向阳极板的颗粒起到排斥作用，同时也会增加放电空间逡逑电场强度，在阳极板上的粉尘形成绝缘击穿现象。即反电晕现象，随着粉尘不逡逑不断聚集便会形成火花放电ｌＭ】。此外当比电阻低于１０８ａｃｍ的颗粒聚集到阳逡逑板上后就会快速失去负电荷，在静电感应的效应卜变成带正电荷颗粒，在电场逡逑力的作用下早．现脱离阳极板的趋势，脱离后的颗粒再次Ｍ到烟气中并重新进行荷逡逑屯，荷电丨５再次被捕集，就形成跳跃现象，，随着时间的推移，该部分颗粒便会离逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773;TM621

【参考文献】