声波团聚及联合其他方法脱除燃煤飞灰细颗粒的研究
发布时间：2022-04-25 20:53
目前,悬浮细颗粒物特别是PM2.5已经成为我国各大城市主要的大气污染物,严重危害人体健康和大气环境,国际和国内越来越重视颗粒物控制问题,对PM2.5的排放浓度标准也越来越严格。传统的除尘技术虽然具有较高的总除尘效率,但是对细颗粒的除尘效率较低。利用团聚技术将细颗粒团聚粒径较大的颗粒,然后通过传统除尘设备就可以降低细颗粒的排放浓度,是一种有效的预处理方法。声波团聚利用高能量密度的声场,促进颗粒在短时间内相互碰撞团聚,显著降低颗粒数目浓度降低,被认为是最具发展前景的团聚预处理方法之一,但该技术尚未完全发展成熟。研究开发基本处于实验室阶段,对各操作参数的影响情况缺乏全面的了解,而且团聚效率不高,一般低于50%。在理论研究方面尚未完全建立完整的团聚体系,计算模型过于简化。鉴于此,本文展开了相关实验和理论的研究。在实验研究方面,设计和搭建了具有良好拓展性能的声波团聚实验台,燃煤飞灰和空气混合模拟燃煤电厂排放的含尘气溶胶,研究了以声波团聚为基础,同时联合其他方法的团聚效果。首先对比研究了高低频声源对燃煤飞灰细颗粒的团聚效果。实验结果表明,20kHz的高频声源团聚效率不高,约为10%,而且能团聚粒径...
【文章页数】：202 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 颗粒物污染的危害
1.1.2 颗粒物污染的来源
1.1.3 燃煤飞灰预处理技术
1.2 声波团聚的研究历史和现状
1.2.1 声波团聚研究的历史回顾
1.2.2 声波团聚机理研究现状和问题
1.2.3 声波团聚实验研究现状和问题
1.3 本文研究的内容和方法
2 实验系统和方法
2.1 实验系统和设备
2.1.1 给粉系统
2.1.2 声源系统
2.1.3 团聚室
2.1.4 喷雾系统
2.1.5 加热系统
2.1.6 气溶胶采样及测量系统
2.1.7 尾气处理系统
2.2 实验方法
3 高低频声波团聚对比研究
3.1 高频声波团聚实验研究
3.1.1 声压级对高频声波团聚的影响
3.1.2 气溶胶初始浓度对高频声波团聚的影响
3.1.3 停留时间对高频声波团聚的影响
3.1.4 高频声波团聚实验研究小结
3.2 低频声波团聚实验研究
3.2.1 频率对低频声波团聚的影响
3.2.2 声压级对低频声波团聚的影响
3.2.3 气溶胶初始浓度对低频声波团聚的影响
3.2.4 停留时间对低频声波团聚的影响
3.2.5 温度对低频声波团聚的影响
3.2.6 低频声波团聚单一因素实验研究小结
3.3 利用正交试验对低频声波团聚多因素影响的分析
3.3.1 正交试验因素和水平的选择
3.3.2 正交试验结果分析
3.3.3 正交试验设计小结
3.4 本章小结
4 种子颗粒联合声波团聚研究
4.1 种子颗粒提高声波团聚效率的理论依据
4.2 种子颗粒的粒径特性
4.3 种子颗粒联合声波团聚单一因素影响研究
4.3.1 频率对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.2 声压级对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.3 停留时间对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.4 种子颗粒添加量对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.5 种子颗粒粒径对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.6 种子颗粒联合声波团聚单一因素影响实验研究小结
4.4 利用正交试验对种子颗粒联合声波团聚多因素影响的分析
4.4.1 正交试验因素和水平的选择
4.4.2 正交试验结果分析
4.4.3 正交试验设计小结
4.5 本章小结
5 喷雾联合声波团聚研究
5.1 喷雾提高声波团聚效率的理论依据
5.2 液滴和燃煤飞灰接触特性研究
5.2.1 表面活性剂的选择和润湿性的相关指标
5.2.2 不同溶液的接触角比较
5.2.3 不同溶液的表面张力比较
5.2.4 不同溶液的表面电位比较
5.2.5 表面活性剂对燃煤飞灰颗粒润湿性小结
5.3 喷雾联合声波团聚实验研究
5.3.1 频率对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.2 声压级对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.3 雾化流量对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.4 雾化角度对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.5 喷雾联合声波团聚实验小结
5.4 表面活性剂对喷雾联合声波团聚的影响
5.4.1 雾化溶液添加SDS表面活性剂的影响
5.4.2 雾化溶液添加TX100表面活性剂的影响
5.4.3 表面活性剂对喷雾联合声波团聚影响小结
5.5 本章小结
6 声波团聚的数学模型和计算方法
6.1 气溶胶团聚的动力学方程
6.1.1 气溶胶团聚动力学方程的离散化
6.1.2 气溶胶颗粒粒径分组简化
6.2 颗粒声波团聚核函数
6.2.1 同向团聚机理的团聚核函数
6.2.2 流体力学作用机理的团聚核函数
6.2.3 声波尾流效应的团聚核函数
6.2.4 布朗团聚机理的团聚核函数
6.2.5 团聚核函数小结
6.3 声波团聚模型的计算方法
6.3.1 气溶胶初始粒径分布的描述
6.3.2 计算时间步长的选择
6.4 本章小结
7 声波团聚数值模拟结果与讨论
7.1 同向团聚机理的数值模拟
7.1.1 频率对同向团聚的影响
7.1.2 声压级对同向团聚的影响
7.1.3 颗粒粒径对同向团聚的影响
7.1.4 温度对同向团聚的影响
7.2 流体力学作用机理的数值模拟
7.2.1 频率对流体力学作用机理的影响
7.2.2 声压级对流体力学作用机理的影响
7.2.3 颗粒粒径对流体力学作用机理的影响
7.2.4 温度对流体力学作用机理的影响
7.2.5 颗粒间距对流体力学作用机理的影响
7.3 声波尾流效应机理的数值模拟
7.3.1 频率对声波尾流效应的影响
7.3.2 声压级对声波尾流效应的影响
7.3.3 颗粒粒径对声波尾流效应的影响
7.3.4 温度对声波尾流效应的影响
7.3.5 颗粒间距对声波尾流效应的影响
7.4 布朗团聚机理的数值模拟
7.4.1 粒径对布朗团聚核函数的影响
7.4.2 温度对布朗团聚核函数的影响
7.5 声波团聚的数值模拟
7.5.1 频率对声波团聚的影响
7.5.2 声压级对声波团聚的影响
7.5.3 气溶胶初始浓度对声波团聚的影响
7.5.4 气溶胶颗粒几何平均偏差对声波团聚的影响
7.5.5 停留时间对声波团聚的影响
7.5.6 温度对声波团聚的影响
7.5.7 声波团聚数值模拟和实验对比
7.6 本章小结
8 全文总结和展望
8.1 全文总结
8.2 本文创新点
8.3 后续研究展望
参考文献
作者简介
本文编号：3648322
【文章页数】：202 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 颗粒物污染的危害
1.1.2 颗粒物污染的来源
1.1.3 燃煤飞灰预处理技术
1.2 声波团聚的研究历史和现状
1.2.1 声波团聚研究的历史回顾
1.2.2 声波团聚机理研究现状和问题
1.2.3 声波团聚实验研究现状和问题
1.3 本文研究的内容和方法
2 实验系统和方法
2.1 实验系统和设备
2.1.1 给粉系统
2.1.2 声源系统
2.1.3 团聚室
2.1.4 喷雾系统
2.1.5 加热系统
2.1.6 气溶胶采样及测量系统
2.1.7 尾气处理系统
2.2 实验方法
3 高低频声波团聚对比研究
3.1 高频声波团聚实验研究
3.1.1 声压级对高频声波团聚的影响
3.1.2 气溶胶初始浓度对高频声波团聚的影响
3.1.3 停留时间对高频声波团聚的影响
3.1.4 高频声波团聚实验研究小结
3.2 低频声波团聚实验研究
3.2.1 频率对低频声波团聚的影响
3.2.2 声压级对低频声波团聚的影响
3.2.3 气溶胶初始浓度对低频声波团聚的影响
3.2.4 停留时间对低频声波团聚的影响
3.2.5 温度对低频声波团聚的影响
3.2.6 低频声波团聚单一因素实验研究小结
3.3 利用正交试验对低频声波团聚多因素影响的分析
3.3.1 正交试验因素和水平的选择
3.3.2 正交试验结果分析
3.3.3 正交试验设计小结
3.4 本章小结
4 种子颗粒联合声波团聚研究
4.1 种子颗粒提高声波团聚效率的理论依据
4.2 种子颗粒的粒径特性
4.3 种子颗粒联合声波团聚单一因素影响研究
4.3.1 频率对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.2 声压级对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.3 停留时间对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.4 种子颗粒添加量对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.5 种子颗粒粒径对种子颗粒联合声波团聚效率的影响
4.3.6 种子颗粒联合声波团聚单一因素影响实验研究小结
4.4 利用正交试验对种子颗粒联合声波团聚多因素影响的分析
4.4.1 正交试验因素和水平的选择
4.4.2 正交试验结果分析
4.4.3 正交试验设计小结
4.5 本章小结
5 喷雾联合声波团聚研究
5.1 喷雾提高声波团聚效率的理论依据
5.2 液滴和燃煤飞灰接触特性研究
5.2.1 表面活性剂的选择和润湿性的相关指标
5.2.2 不同溶液的接触角比较
5.2.3 不同溶液的表面张力比较
5.2.4 不同溶液的表面电位比较
5.2.5 表面活性剂对燃煤飞灰颗粒润湿性小结
5.3 喷雾联合声波团聚实验研究
5.3.1 频率对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.2 声压级对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.3 雾化流量对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.4 雾化角度对喷雾联合声波团聚效率的影响
5.3.5 喷雾联合声波团聚实验小结
5.4 表面活性剂对喷雾联合声波团聚的影响
5.4.1 雾化溶液添加SDS表面活性剂的影响
5.4.2 雾化溶液添加TX100表面活性剂的影响
5.4.3 表面活性剂对喷雾联合声波团聚影响小结
5.5 本章小结
6 声波团聚的数学模型和计算方法
6.1 气溶胶团聚的动力学方程
6.1.1 气溶胶团聚动力学方程的离散化
6.1.2 气溶胶颗粒粒径分组简化
6.2 颗粒声波团聚核函数
6.2.1 同向团聚机理的团聚核函数
6.2.2 流体力学作用机理的团聚核函数
6.2.3 声波尾流效应的团聚核函数
6.2.4 布朗团聚机理的团聚核函数
6.2.5 团聚核函数小结
6.3 声波团聚模型的计算方法
6.3.1 气溶胶初始粒径分布的描述
6.3.2 计算时间步长的选择
6.4 本章小结
7 声波团聚数值模拟结果与讨论
7.1 同向团聚机理的数值模拟
7.1.1 频率对同向团聚的影响
7.1.2 声压级对同向团聚的影响
7.1.3 颗粒粒径对同向团聚的影响
7.1.4 温度对同向团聚的影响
7.2 流体力学作用机理的数值模拟
7.2.1 频率对流体力学作用机理的影响
7.2.2 声压级对流体力学作用机理的影响
7.2.3 颗粒粒径对流体力学作用机理的影响
7.2.4 温度对流体力学作用机理的影响
7.2.5 颗粒间距对流体力学作用机理的影响
7.3 声波尾流效应机理的数值模拟
7.3.1 频率对声波尾流效应的影响
7.3.2 声压级对声波尾流效应的影响
7.3.3 颗粒粒径对声波尾流效应的影响
7.3.4 温度对声波尾流效应的影响
7.3.5 颗粒间距对声波尾流效应的影响
7.4 布朗团聚机理的数值模拟
7.4.1 粒径对布朗团聚核函数的影响
7.4.2 温度对布朗团聚核函数的影响
7.5 声波团聚的数值模拟
7.5.1 频率对声波团聚的影响
7.5.2 声压级对声波团聚的影响
7.5.3 气溶胶初始浓度对声波团聚的影响
7.5.4 气溶胶颗粒几何平均偏差对声波团聚的影响
7.5.5 停留时间对声波团聚的影响
7.5.6 温度对声波团聚的影响
7.5.7 声波团聚数值模拟和实验对比
7.6 本章小结
8 全文总结和展望
8.1 全文总结
8.2 本文创新点
8.3 后续研究展望
参考文献
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本文编号：3648322
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