气化炉粉尘粒子在电除尘器中的电气性能实验研究
发布时间：2022-01-14 18:03
为了解决煤炭燃烧污染严重、热能利用率低的问题,煤气化技术很好的实现了煤炭的洁净高效利用,但气化炉产生的粗煤气中含有粉尘等杂质,会对后续的工艺设备造成损害,所以要对气化炉煤气进行除尘净化处理。传统的湿法除尘工艺热损失严重且浪费水资源,干法过滤除尘技术净化效果不理想、可靠性差,电除尘器技术具有净化效率高、阻力损失小且运行稳定的优点,若将其应用于气化炉粗煤气净化系统中,具有很好的应用前景。由于气化炉煤气中H2含量高,粉尘平均粒径小,比电阻小,极易产生电晕放电不稳定和二次扬尘现象,采用电除尘器净化需要解决上述技术瓶颈,因此需要掌握气化炉粉尘在电除尘器中的电气性能及影响规律。粉尘的电气性能主要包括:电晕放电及荷电性能、导电性、凝并性能、粘附性以及在收尘极板上的沉降规律等。研究气化炉粉尘在电除尘器中的电气性能,将为其工业应用提供理论依据。本文首先对气化炉粉尘的理化性质进行了分析,其次研究了气化炉煤气在电除尘器中的电晕放电特性,然后通过实验分析了化学和荷电的方法对气化炉粉尘凝并性能的影响,之后又测定了粉尘的粘附性,并探究了粉尘粒子在收尘极板上的沉降规律,最后进行电除尘实验,找出除尘效率最佳时的操作条...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电晕的自持放电及电晕电流形成示意图
燕山大学工学硕士学位论文6形成气体离子。在电晕外区空间内实际上约有5×107离子/cm3。然后，这些气体离子向着收尘极运动，它们构成电晕区域以外整个空间的唯一电流[45]。如图1-2所示，为负电晕发生过程示意图。图1-2负电晕发生过程的示意图1.4电除尘器中粉尘粒子的凝并在电除尘器中，由于粉尘粒子的相对运动而发生碰撞、接触、粘着并融合成较大粒子的过程，称为粉尘粒子在电除尘器中的凝并[46]。气溶胶粒子最显著的的特性之一就是具有自动的和连续的凝并性。无论气溶胶的成分组成是怎样的，当粉尘粒子相互碰撞时就会聚合或黏结在一起，并且这个凝并过程时连续的，以致粉尘粒子能够逐渐变得粗大，最终聚集成小团块。在内力作用下也能引起粒子的凝并，如范德华力、荷电粒子和电偶极子等引起的粒子凝并。以及在外力作用下引起的凝并，如重力和离心力凝并、电场和磁场中的凝并、声场中的凝并以及化学凝并等[47]。在电除尘过程中，粉尘粒子发生凝并而使它们的粒径增大，一方面提高了粉尘的荷电量，另一方面在振打清灰过程中，凝并后的粉尘增加了粉体颗粒之间的粘结力，能够使得粉尘以较大团块从极板上脱落，减少二次扬尘，从而对除尘器的除尘效率产生了积极影响。在凝并理论中，凝并理论的目标是描述粉尘粒子的数目浓度和粒径大小随时间的变化规律。电除尘器中粉尘粒子凝并的碰撞频率基本关系式如下：在电除尘器的电场中，粉尘粒子会因各种原因发生碰撞凝并，导致粒子总数目减少，平均粒径增大。设Nij代表粒径分别为di，dj的两种粒子在单位时间内发生的碰
板表面后，会在粉尘层与极板间形成一个新的电场，这个新电场一方面会使粉尘被牢牢地吸附在极板表面，所以需要更大的振打力度才能将粉尘从极板上清除下来，造成严重的二次扬尘；另一方面由于粉尘层的电荷释放缓慢，于是在粉尘层之间形成较大的电位梯度，当其中的电场强度高于临界值时，就会在粉尘层的空隙间产生局部击穿，即反电晕现象[49]。反电晕产生的正离子向电晕极运动，在这个过程中正离子将与电场空间中带负电的粉尘粒子发生中和，同时，反电晕也是引起二次扬尘的原因之一，从而导致电除尘器的收尘性能显著恶化。图1-3模拟电收尘器电晕系统的等效电路1.7本文研究内容电除尘器的工作原理是在两极间施加高压形成稳定的电晕放电，使进入电场的粉尘荷电，然后荷电粉尘在电场作用下向收尘极运动并沉降下来，以达到尘气分离的目的[50-51]。但要使电除尘技术应用于气化炉粗煤气净化系统中，必须要解决以下几个问题：第一，气化炉煤气在电除尘器中的电晕放电规律，确定其可行性；第二，气化炉煤气中所含粉尘的粒径较小很难捕集使净化效果不理想，所以对煤气中的细粉尘颗粒进行凝并增粗以提高捕集效率；第三，气化炉粉尘的粘附性会影响尘粒之间的凝聚以及尘粒与除尘器壁间的粘附，从而影响收尘效果，此外，粉尘粒子在极板上的沉降规律决定着收尘极上积尘层的厚度，进而影响电极间的导电性，当振打不利甚至会引起反电晕降低除尘效率，所以要研究气化炉粉尘的粘附性及其在极板上的沉降规律；最后，为获得最佳的除尘效果，研究不同因素下电除尘器对气化炉粉尘的净化效率。针对以上的问题，本文将进行以下几个方面的研究，各章节研究内容与逻辑关系如图1-4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源战略下的能源电力发展方向和碳排放问题[J]. 潘英. 南方能源建设. 2019(03)
[2]气体介质临界击穿电场强度计算方法综述[J]. 黄青丹,刘静,曾炼,王勇,张亚茹. 电器与能效管理技术. 2019(12)
[3]影响静电除尘器除尘效率的关键因素探究[J]. 黄杰,邹丽蓉. 电气技术与经济. 2019(03)
[4]电除尘器阳极板与阴极线粘灰故障处理及防范对策[J]. 申加旭,陈红,邱亚林,崔海波,耿向瑾. 通信电源技术. 2019(04)
[5]燃煤锅炉改造中的燃气燃烧器设计研究[J]. 李雪晨,肖俊生,祁皓宽. 科技风. 2018(26)
[6]以煤为主的能源结构短期内难以改变[J]. 宁波节能. 2018(04)
[7]以煤为主的能源结构短期内难以改变[J]. 宁波节能. 2018 (04)
[8]鲁奇MK+气化技术可靠性分析[J]. 祝逢栋. 化工设计通讯. 2018(07)
[9]GE水煤浆加压气化中粗煤气洗涤工艺的优化和设计[J]. 周鹏,郎中敏. 现代化工. 2018(07)
[10]粗煤气洗涤的工艺研究与优化设计[J]. 李志祥. 中氮肥. 2018(03)
博士论文
[1]电除尘器内放电过程中颗粒运动特性研究[D]. 邓杰文.华北电力大学(北京) 2018
[2]应用化学团聚增强细颗粒物脱出的试验研究[D]. 刘勇.东南大学 2017
[3]细颗粒物荷电、凝并脱除多过程强化机理研究[D]. 常倩云.浙江大学 2017
[4]交直流电晕放电微观物理过程的研究[D]. 田毅.西安电子科技大学 2017
[5]高温电晕放电机理及粉尘比电阻特性研究[D]. 严佩.浙江大学 2016
[6]电除尘器中带电粒子运动轨迹及流场分析[D]. 宁致远.浙江大学 2016
[7]电除尘器内细颗粒物的运动规律及其除尘效率研究[D]. 沈欣军.浙江大学 2015
硕士论文
[1]不同环境条件下负电晕放电机理及其应用研究[D]. 冯启琨.华北电力大学(北京) 2019
[2]高温静电场中细颗粒物强化脱除研究[D]. 沈之旸.浙江大学 2018
[3]低温环境中SF6/N2混合气体绝缘特性的研究[D]. 王悦.哈尔滨工业大学 2016
[4]高压细水雾除尘的研究[D]. 向少伟.武汉工程大学 2015
[5]湿式电除尘技术的研究[D]. 崔少平.华北电力大学 2015
[6]电除尘器逃逸粉尘冲击粘附再捕集技术研究[D]. 张天敏.华北电力大学（河北） 2008
本文编号：3588960
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电晕的自持放电及电晕电流形成示意图
燕山大学工学硕士学位论文6形成气体离子。在电晕外区空间内实际上约有5×107离子/cm3。然后，这些气体离子向着收尘极运动，它们构成电晕区域以外整个空间的唯一电流[45]。如图1-2所示，为负电晕发生过程示意图。图1-2负电晕发生过程的示意图1.4电除尘器中粉尘粒子的凝并在电除尘器中，由于粉尘粒子的相对运动而发生碰撞、接触、粘着并融合成较大粒子的过程，称为粉尘粒子在电除尘器中的凝并[46]。气溶胶粒子最显著的的特性之一就是具有自动的和连续的凝并性。无论气溶胶的成分组成是怎样的，当粉尘粒子相互碰撞时就会聚合或黏结在一起，并且这个凝并过程时连续的，以致粉尘粒子能够逐渐变得粗大，最终聚集成小团块。在内力作用下也能引起粒子的凝并，如范德华力、荷电粒子和电偶极子等引起的粒子凝并。以及在外力作用下引起的凝并，如重力和离心力凝并、电场和磁场中的凝并、声场中的凝并以及化学凝并等[47]。在电除尘过程中，粉尘粒子发生凝并而使它们的粒径增大，一方面提高了粉尘的荷电量，另一方面在振打清灰过程中，凝并后的粉尘增加了粉体颗粒之间的粘结力，能够使得粉尘以较大团块从极板上脱落，减少二次扬尘，从而对除尘器的除尘效率产生了积极影响。在凝并理论中，凝并理论的目标是描述粉尘粒子的数目浓度和粒径大小随时间的变化规律。电除尘器中粉尘粒子凝并的碰撞频率基本关系式如下：在电除尘器的电场中，粉尘粒子会因各种原因发生碰撞凝并，导致粒子总数目减少，平均粒径增大。设Nij代表粒径分别为di，dj的两种粒子在单位时间内发生的碰
板表面后，会在粉尘层与极板间形成一个新的电场，这个新电场一方面会使粉尘被牢牢地吸附在极板表面，所以需要更大的振打力度才能将粉尘从极板上清除下来，造成严重的二次扬尘；另一方面由于粉尘层的电荷释放缓慢，于是在粉尘层之间形成较大的电位梯度，当其中的电场强度高于临界值时，就会在粉尘层的空隙间产生局部击穿，即反电晕现象[49]。反电晕产生的正离子向电晕极运动，在这个过程中正离子将与电场空间中带负电的粉尘粒子发生中和，同时，反电晕也是引起二次扬尘的原因之一，从而导致电除尘器的收尘性能显著恶化。图1-3模拟电收尘器电晕系统的等效电路1.7本文研究内容电除尘器的工作原理是在两极间施加高压形成稳定的电晕放电，使进入电场的粉尘荷电，然后荷电粉尘在电场作用下向收尘极运动并沉降下来，以达到尘气分离的目的[50-51]。但要使电除尘技术应用于气化炉粗煤气净化系统中，必须要解决以下几个问题：第一，气化炉煤气在电除尘器中的电晕放电规律，确定其可行性；第二，气化炉煤气中所含粉尘的粒径较小很难捕集使净化效果不理想，所以对煤气中的细粉尘颗粒进行凝并增粗以提高捕集效率；第三，气化炉粉尘的粘附性会影响尘粒之间的凝聚以及尘粒与除尘器壁间的粘附，从而影响收尘效果，此外，粉尘粒子在极板上的沉降规律决定着收尘极上积尘层的厚度，进而影响电极间的导电性，当振打不利甚至会引起反电晕降低除尘效率，所以要研究气化炉粉尘的粘附性及其在极板上的沉降规律；最后，为获得最佳的除尘效果，研究不同因素下电除尘器对气化炉粉尘的净化效率。针对以上的问题，本文将进行以下几个方面的研究，各章节研究内容与逻辑关系如图1-4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源战略下的能源电力发展方向和碳排放问题[J]. 潘英. 南方能源建设. 2019(03)
[2]气体介质临界击穿电场强度计算方法综述[J]. 黄青丹,刘静,曾炼,王勇,张亚茹. 电器与能效管理技术. 2019(12)
[3]影响静电除尘器除尘效率的关键因素探究[J]. 黄杰,邹丽蓉. 电气技术与经济. 2019(03)
[4]电除尘器阳极板与阴极线粘灰故障处理及防范对策[J]. 申加旭,陈红,邱亚林,崔海波,耿向瑾. 通信电源技术. 2019(04)
[5]燃煤锅炉改造中的燃气燃烧器设计研究[J]. 李雪晨,肖俊生,祁皓宽. 科技风. 2018(26)
[6]以煤为主的能源结构短期内难以改变[J]. 宁波节能. 2018(04)
[7]以煤为主的能源结构短期内难以改变[J]. 宁波节能. 2018 (04)
[8]鲁奇MK+气化技术可靠性分析[J]. 祝逢栋. 化工设计通讯. 2018(07)
[9]GE水煤浆加压气化中粗煤气洗涤工艺的优化和设计[J]. 周鹏,郎中敏. 现代化工. 2018(07)
[10]粗煤气洗涤的工艺研究与优化设计[J]. 李志祥. 中氮肥. 2018(03)
博士论文
[1]电除尘器内放电过程中颗粒运动特性研究[D]. 邓杰文.华北电力大学(北京) 2018
[2]应用化学团聚增强细颗粒物脱出的试验研究[D]. 刘勇.东南大学 2017
[3]细颗粒物荷电、凝并脱除多过程强化机理研究[D]. 常倩云.浙江大学 2017
[4]交直流电晕放电微观物理过程的研究[D]. 田毅.西安电子科技大学 2017
[5]高温电晕放电机理及粉尘比电阻特性研究[D]. 严佩.浙江大学 2016
[6]电除尘器中带电粒子运动轨迹及流场分析[D]. 宁致远.浙江大学 2016
[7]电除尘器内细颗粒物的运动规律及其除尘效率研究[D]. 沈欣军.浙江大学 2015
硕士论文
[1]不同环境条件下负电晕放电机理及其应用研究[D]. 冯启琨.华北电力大学(北京) 2019
[2]高温静电场中细颗粒物强化脱除研究[D]. 沈之旸.浙江大学 2018
[3]低温环境中SF6/N2混合气体绝缘特性的研究[D]. 王悦.哈尔滨工业大学 2016
[4]高压细水雾除尘的研究[D]. 向少伟.武汉工程大学 2015
[5]湿式电除尘技术的研究[D]. 崔少平.华北电力大学 2015
[6]电除尘器逃逸粉尘冲击粘附再捕集技术研究[D]. 张天敏.华北电力大学（河北） 2008
本文编号：3588960
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