杨昆[1]2003年在《激光在线测量技术在静电除尘系统中的应用》文中指出对秦皇岛煤码头翻车机房进行实地测量，设计制造了试验模拟装置。观察翻卸作业起尘与收尘的物理过程，描绘起尘量与收尘量之间的变化规律。检验了高压静电除尘器的工作性能。在此基础上提出了秦皇岛煤码头翻车机房粉尘综合治理方案。 激光在线实时粉尘浓度监测系统，对于高压静电除尘系统的优化控制起着至关重要的作用。本文结合静电除尘控制系统对激光在线实时粉尘浓度监测系统的实现方法，工作性能技术指标进行了详细的分析和探讨。并对整个系统的优化控制，进一步提高高压静电除尘器的安全性、可靠性、等指标进行了全面的改进设计。
李庆[2]2008年在《基于激光测量技术的煤尘污染静电治理研究》文中研究说明本文采用激光测量方法及静电除尘技术对煤尘区域污染的治理进行了较为系统的研究。以翻车机房区域污染治理为应用对象,设计了吹吸互动并加设导流板的捕尘方式,设计了基于激光测量技术的智能静电除尘(ESP)控制系统。在工程应用中,证明该设计实时性好、抗干扰性强、除尘效率高。主要研究结果和创新点包括：1、分析了各种粉尘浓度、粒径的测量方法,确定了以激光技术为手段的在线监测方法；针对收尘管道中的高浓度粉尘,设计了旁路采样测量方法,利用Fluent仿真软件模拟计算了测量管中气流的运动状态,证明了旁路测量装置的可行性；采用吹扫系统解决了激光透镜污染的问题,提高了测量的稳定性与准确性。2、针对静电放电系统的复杂环境,采用实验与理论相结合的研究方法,分析了放电系统中的伏安特性,离子风速、离子浓度特性；得到了ESP极配的经验公式。提出了以粉尘收集效果确定静电除尘器工作状态的研究方法,确定了ESP的起始工作电压；证明了直流放电系统中,不完全荷电粒子具有很强的凝并作用,并给出了凝并起始电压；证明了放电电压对不同粒径粉尘的收集作用具有选择性。通过实验确定了ESP的一些运行参数范围。3、以翻车机房区域煤尘污染为应用研究目标,分析了污染区的扬尘动力学过程,确定了污染区煤尘的时空分布及扬尘粒径分布,确定了该污染区是实施本文研究成果的理想场所。针对污染区分析了各种捕尘罩的作用,提出的捕尘方式使煤尘的无组织排放变成有序流动,从而降低了污染治理的运行费用。4、针对煤尘的燃爆特性,设计了软启动恒流高压供电电源的控制。利用软件解决了噪声对粉尘浓度、粒径激光测量弱信号的影响,提高了ESP控制系统在强噪声、强干扰场合下的运行稳定性。本研究成果可以在更广阔的粉尘治理场所得到应用。
秦显显[3]2016年在《皮带机回流式静电除尘装置的净化性能研究》文中研究指明皮带机因具有爬坡能力强、生产率高、成本低等优点成为固体物料输送系统中最常用的设备之一,但皮带机在运输和转运物料时会产生大量的粉尘,是主要的无组织产尘源。长期悬浮于空气中的微粒颗粒物对设备的运行、人体的健康和环境会造成不利影响,因此对皮带转运点采取有效地防尘措施显得尤为重要。本文对皮带转运点的产尘原因和影响因素进行分析,研究了转运点粉尘的运动规律,在此基础上提出了一种皮带机回流式静电除尘装置。其创新在于:密闭除尘一体和回流循环净化。该技术突破了传统密闭罩仅有密闭作用而无除尘功能,在密闭罩内安装长芒刺电晕线,以密闭罩壳体作为收尘极,实现了密闭罩“在线除尘”;同时,在静电除尘罩中引入回流技术,通过调节回流量使含尘气体在循环流动中得到重复净化,除尘效果明显提高。为分析回流率对回流式静电除尘装置收尘作用的影响,开展静电除尘装置内流场数值模拟研究,结果表明:随回流率增加,在x方向上静电除尘罩前半段内涡旋运动加剧,使粉尘停留时间增长,有利于静电作用对粉尘的捕集。在z方向上Ω形收尘罩左右两边形成旋涡,可诱导皮带机上部的气流进入Ω形收尘罩内,Ω形收尘罩壁面的速度较低,有利于极板的收尘,同时不易产生二次扬尘。采用实物静电除尘装置进行试验,试验粉尘采用中位径为4.496μm的石灰粉,用回流风机控制回流量大小研究静电除尘装置的除尘效率。结果表明:在给定的外加电压下,静电除尘装置的除尘效率随回流率的增加而提高,当回流率?>30%时,除尘效率超过90%。该高效回流式静电除尘装置已作为定型产品在实际工程中得到应用,促进了皮带转运点粉尘污染控制技术的进步。
赵占龙[4]2004年在《透射式光学粉尘浓度监测技术研究及应用》文中研究表明目前，大气中烟尘等颗粒物的污染问题越来越受到人们的重视，因此烟尘浓度的监测技术发展非常迅速。其中透射式光学测量方法以其测量周期短，不干扰测量场，易于实现在线实时测量等优点被日益广泛应用。但是该方法在测量过程中容易受到外界环境的干扰，导致测量结果不准确。 我们在分析了透射式光学粉尘浓度在线测量法的原理及基本光路的基础上，利用无烟煤和气煤粉尘进行实验，总结推导了消光系数与粉尘的浓度、粒径及粉尘物质的密度的关系。从而得到了可以直接指导实际粉尘浓度检测过程中确定消光系数的经验公式。分析了在测量过程中可能给测量结果带来误差的各种因素。将双光路差分法应用到透射式粉尘浓度测量，通过推导得出了传统差分方法不能有效消除光源波动、温度变化等因素带来的误差。在此基础上提出了一种新的差分思路并推导这种思路的可行性。改进了透射式光学粉尘浓度在线测量系统的光路和电路设计，确定了测量的步骤。通过实验对比单光路、传统的双光路差分法以及新的双光路差分方法在消除误差影响方面的能力，验证了改进的透射式光学粉尘浓度检测系统的可靠性。 把这种透射式双光路粉尘浓度在线监测系统应用于静电除尘系统，以测得的粉尘浓度信号作为参考，实现了电除尘器的实时动态调节，提高了其自动化水平，具有重要的技术与经济价值。
陈浩[5]2017年在《声波联合电场作用细颗粒物脱除机理与方法》文中指出近几年,随着经济快速发展,细颗粒物污染日益严重,细颗粒物主要来源是燃煤电厂排放,但是传统的除尘技术对细颗粒物的脱除效率低。因此考虑将多种场联合使用以产生多场协同促进效果,实现细颗粒物高效脱除。多场协同技术的关键在于找到合适的单场进行联合使用。单场作用中电场对颗粒物的作用效果比较明显,直流电场的静电除尘作用对大颗粒物具有较好的脱除效果,脉冲电场的电凝并作用对小颗粒物具有较好的凝并效果。声场单独作用可以使颗粒物产生振荡而发生碰撞团聚,即声波团聚技术。由于这两种单场作用研究比较多,而且它们耦合协同使用的报道较少,所以本文针对声波联合电场作用细颗粒物的高效团聚脱除展开相关的实验和理论研究。首先,采用DP-02型激光粒度分析仪实时检测燃煤飞灰颗粒物的全粒径分布,通过对比作用前后不同粒径段颗粒物的体积占比来表征细颗粒物的团聚长大特性。研究结果表明,单场作用下,声波工况对应的飞灰颗粒物中值粒径增大最明显,其次是脉冲电场,而直流电场对细颗粒物几乎没有团聚效果。多场作用下细颗粒物的团聚长大效果优于单场作用,且声波联合脉冲电场比声波联合直流电场产生的协同促进效果更佳。其次利用线管式反应器分别研究了声波联合直流电场和声波联合脉冲电场作用下细颗粒物的高效团聚脱除,使用穿透率表征团聚脱除效果。研究结果表明,联合声波作用不会改变电场单独作用的放电特性。单场作用下,直流电场对应的细颗粒物穿透率最低,其次是声波,脉冲电场效果最差。联合作用下,无论是直流电场还是脉冲电场,联合声波作用后,细颗粒物的穿透率均进一步降低。声波联合直流电场作用时,声波对联合作用下细颗粒物团聚脱除的促进效果会随着直流电压的增大而减弱,并且对于给定的直流电压,存在最佳声压级和最佳声波频率,并且最佳声压级和最佳声波频率会随着直流电压的改变而改变。声波联合脉冲电场作用时,声压级越大,脉冲电压越大,脉冲频率越高,细颗粒物穿透率越低。此时最佳声波频率与声波单独作用下最佳声波频率一致,频率较低的声波对脉冲电场的促进效果更佳,且最佳声压级和最佳声波频率不会随着脉冲电压和脉冲频率的改变而改变。喷雾液滴对声场和电场均有促进作用,但是需选取合适的液滴粒径和液滴浓度才能达到最佳的促进效果,在液滴中添加表面活性剂后促进效果增强。声波联合电场作用后细颗粒物的荷电量增大,且声压级越大,声波频率越小,促进效果越明显。然后分析了液滴促进作用下声波联合电场颗粒物受到的四种主要力即声波驱动力,电场力,库仑力,液桥力。理论研究结果表明联合作用下颗粒物的运动轨迹更复杂,颗粒物间的碰撞效率和团聚体积更大。在此基础上推导了异极性带电颗粒物在声场和电场协同作用下的团聚核函数方程,将颗粒物间的总团聚核函数划分为库仑团聚核函数、声波团聚核函数和电场团聚核函数叁部分,并研究了电场强度,声压级和声波频率等参数对团聚核函数的影响。最后在线板式反应器中研究了声波同时联合直流电场和脉冲电场作用下细颗粒物的团聚脱除效果。在负直流预收尘加上脉冲电凝并加上负直流收尘的配置方式下,联合声波和雾化液滴的作用,颗粒物总数目浓度穿透率最低可达到1.7%。在此基础上设计了基于静电作用的细颗粒物高效团聚脱除系统,该系统包括四个区域负直流预收尘区,双极荷电凝并收尘区,脉冲电凝并区,负直流收尘区,由电场区域系统,声波区域系统,喷雾液滴系统叁部分组成。本系统可以达到很高的颗粒物总质量浓度和细颗粒物数目浓度的脱除效率,而且方便在现有的静电除尘设备上进行升级改造,具有广阔的应用前景。
严佩[6]2016年在《高温电晕放电机理及粉尘比电阻特性研究》文中研究表明高温静电除尘由于其压力损失小、除尘效率高、适应性强等诸多优点是一种极具前景的高温工业烟气净化技术。本文针对影响高温静电除尘器高效稳定运行的两个关键因素(高温电晕放电规律和高温粉尘比电阻特性)开展研究,通过实验与理论相结合的方法分析了温度对气体电离放电的影响机理,揭示了高温下粉尘比电阻的变化规律,并研究了高温下电晕放电与比电阻对颗粒静电捕集特性的共同影响机制。首先,搭建了高温线板式电晕放电实验平台,研究了 293K～1073K下电晕放电规律,获得了各温度下放电电流与起晕/击穿电压,发现高温下放电电流急剧增大。通过相同气体密度下高温常压放电实验与低压常温放电实验的对比,提出了温度除了通过分子自由程来影响电晕电流外,高温下还存在额外的高温效应电流△It,973K高温实验电流密度为3.095 mA/m~2,而相同气体密度下30.9kPa低压实验电流密度仅为1.619mA/m~2。通过饱和离子电流的计算分析,发现高温下△It主要来源于电子电流,873K、973K温度下△Ie/△It分别高达79.5%和94.1%。随着温度升高,起晕与击穿电压之间的稳定电晕区间逐渐减小,高温电晕放电更易击穿,当温度从293 K升高至873 K,异极距35mm时稳定电晕区间从14 kV下降至6.8 kV。实验研究发现通过增大异极距或使用光杆/螺旋电极代替锯齿电极可提高高温放电稳定性,并扩大高温电晕操作电压范围。其次,设计搭建了高温可变气氛粉尘比电阻测试装置,研究了 293K～1073K范围内温度对粉尘比电阻的影响规律。从全国多行业搜集飞灰50余种,对各飞灰的化学组分、粒径分布、形貌特征及比电阻进行了测试分析,分析对比了不同行业飞灰比电阻的典型特征。重点研究了飞灰各化学元素在飞灰颗粒导电中的作用机制,发现飞灰比电阻与Fe、K、Na原子数量呈负相关性,而与Ca原子数量呈正相关性。提出了碱金属元素和铁元素为比电阻的敏感化学元素,高温下飞灰颗粒内部导电主要由碱金属阳离子作为电荷载体,而Fe_3O_4通过改变颗粒内部原子的排列结构来影响电荷载体的数目或迁移速度。在此基础上,采用数据统计分析方法建立了 293K～1073K温度范围内飞灰比电阻预测模型,并进行了模型准确性分析,结果显示实验比电阻值与模型预测值的相对误差小于10%的数据点占92.3%,模型预测准确性较高,最终形成了飞灰比电阻随其化学组分及温度变化的系列关系图谱。最后,选取燃煤电站/水泥窑尾/玻璃炉窑飞灰作为典型的中/高/低比电阻粉尘,研究了 373K～823K下温度及比电阻对颗粒静电脱除特性的共同影响机制。发现随着温度升高,电晕放电特性及粉尘比电阻均发生显着变化,使得颗粒静电脱除效率随之变化,温度453K时,水泥窑尾粉尘比电阻高达1.75×1013Ω·cm,其脱除效率仅为88.95%,低于燃煤电站/玻璃炉窑飞灰的97.05%和96.07%;温度升高至793K时,由于高温击穿电压减小,燃煤电站和水泥窑尾飞灰脱除效率分别从403K时的95.9%、95.0%下降至89.92%、83.74%,然而玻璃炉窑飞灰由于793K时其比电阻仅为1.12×105Ω·cm,导致其脱除效率大幅下降至65.91%。最后探索了高温下静电除尘器粉尘极限排放浓度,并通过实验证明了粉尘极限排放浓度与进口浓度无关,而与比电阻关系密切,793K下燃煤电站、水泥窑尾和玻璃炉窑飞灰极限排放浓度分别为6.24 mg/m~3、8.07 mg/m~3、14.05 mg/m~3。
常倩云[7]2017年在《细颗粒物荷电、凝并脱除多过程强化机理研究》文中认为大气是人类赖以生存的自然环境组成之一,随着我国能源消费总量的增长以及大气环保标准的日趋严格,亟需开发细颗粒物高效脱除技术。静电除尘技术是燃煤电厂应用最广泛的颗粒物脱除技术,然而其对细颗粒物的脱除效率较低,进一步提高静电场中细颗粒物的荷电量和驱进速度是降低颗粒物排放浓度的关键。本文针对细颗粒物在静电场中的荷电机理和颗粒凝并机理,通过实验研究了不同放电参数、烟气参数、颗粒性质等条件对电晕放电和颗粒荷电量的影响机制,在此基础上研究了荷电颗粒凝并的关键影响因素和强化机制,得到基于温度、湿度调控和离子浓度分布等多场调控的颗粒高效荷电、凝并脱除方法,并在330MW机组上得到工业验证。第一,研究了不同电场强度、温度、相对湿度等因素对电晕放电电流的影响机制,研究了放电参数(电场强度、离子密度),颗粒性质(粒径、成分等),烟气参数(烟气温度、湿度)等条件对颗粒荷电量的影响机制。通过放电区离子浓度优化、温度湿度调控等方法可以有效提高静电除尘器中的电场强度和离子浓度,增加离子与颗粒的碰撞速率。研究了喷雾增湿对颗粒荷电量的促进机制,雾滴使颗粒增湿可以提高静电场中颗粒的极化能力,对于0.5μm以上的颗粒,当雾滴浓度为8.8g/μm3时,平均荷电量增大35%以上。第二,设计了放电场湍流强化的荷电颗粒凝并实验系统,研究了不同放电电压、荷电区孔板开孔率对颗粒凝并后粒径分布以及结合静电除尘器的脱除效率的影响规律,获得了颗粒凝并的优化方法,实现颗粒平均粒径增加39%,分级脱除效率提高15%以上。研究了雾滴产生的液桥力对颗粒凝并过程中的粒径分布和分级脱除效率的影响规律,揭示细颗粒间作用力调控对颗粒凝并的作用机制,得到强化荷电颗粒凝并方法和最佳匹配参数。实现PMl.o的平均粒径比初始分布增加了 38.9%,驱进速度提高5cm/s以上。在实验研究的基础上,结合细颗粒受力分析和颗粒凝并前后形貌分析,得到了荷电颗粒凝并模式。第叁,针对燃煤烟气中可凝结颗粒物的排放特性和脱除规律的研究,开发了基于稀释冷凝原理的新型可凝结颗粒物测试方法,实现可凝结颗粒物与可过滤颗粒物的平行采样分析,得到超低排放燃煤机组中可凝结颗粒物的排放规律和脱除效率。脱硫塔+湿式静电除尘器对可过滤颗粒物的脱除效率为94.93%,可凝结颗粒物脱除效率为65.37%;可凝结颗粒物以PM2.5为主,排放浓度可达3mg/Nm3以上。可凝结颗粒物中无机组分主要为AI、Ca、Na、Fe、Si、NH4+、SO42-、F、Cl等。有机组分中烷烃在FGD入口样品和WESP出口样品中的峰面积比例分别占 82.89%和 79.77%。最后,针对某330MW机组的静电除尘系统中颗粒物排放浓度高的问题,设计降温强化烟气中颗粒物荷电、凝并长大的除尘器增效方案,在不改变比收尘面积的前提下对该双室五电场除尘器进行降温提效,从而强化静电除尘器中颗粒荷电、凝并长大和迁移脱除。最终实现提效后,电除尘器的平均排放烟尘浓度为30.5mg/Nm3,排放浓度降低78.8%。
王树民[8]2017年在《燃煤电厂近零排放综合控制技术及工程应用研究》文中认为中国能源资源禀赋是“富煤、贫油、少气”,以煤为主的能源消费结构在今后一个时期内难以改变。煤炭大量利用及其粗放利用方式带来的环境问题,尤其是大气污染问题日益突出。大力推进煤炭的清洁高效利用,是支撑中国能源安全战略、建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的必然要求。当前,中国的发电用煤占煤炭消费总量的50%左右。现行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定的燃煤电厂大气污染物中烟尘、SO_2、NOx排放浓度限值分别为30mg/m~3、100~400mg/m~3、100~200mg/m~3,重点地区特别排放限值分别为20mg/m~3、50mg/m~3、100mg/m~3。论文针对燃煤发电这一最主要的煤炭利用方式,开展了燃煤电厂大气污染物近零排放的相关研究。论文提出了针对燃煤电厂烟尘、SO_2、NOx排放浓度限值的近零排放标准,即燃煤电厂达到GB13223-2011中规定的天然气燃气轮机组大气污染物排放浓度限值的煤电新标准(烟尘排放浓度5mg/m~3、SO_2排放浓度35mg/m~3、NOx排放浓度50mg/m~3,需要说明的是,不同于天然气燃气轮机组15%的基准含氧量,燃煤机组基准含氧量为6%)。论文讨论分析了燃煤电厂近零排放标准实施过程中综合集成控制技术的可行性。通过集成创新,系统提出了燃煤电厂“炉内低氮燃烧+选择性催化还原脱硝+低温省煤器+低低温静电除尘器(高效电源)+高效湿法脱硫+湿式电除尘器”的原则性技术路线。基于上述技术路线,在浙江舟山电厂4号新建燃煤机组完成了近零排放工程示范,成为全国首台新建近零排放燃煤机组,实现了第一套国产湿式电除尘器在燃煤电厂近零排放工程示范中的应用;在河北叁河电厂现役燃煤机组完成了近零排放实践,该项目是国家能源局确定的燃煤发电机组环保示范项目,近零排放工程实施后减排效果显着,其4号机组烟尘排放浓度达到0.23 mg/m~3。截至2017年2月底,该技术路线在全国56台(28504MW)燃煤机组完成了工程实践,经国家或地方环境监测单位现场监测,烟尘、SO_2及NOx排放浓度均达到近零排放标准。论文考察了300MW(350MW)亚临界、350MW超临界、600MW亚临界、660MW超临界、1000MW超超临界近零排放燃煤机组的污染物排放特性。长时间的运行结果表明,不同机组在不同负荷、不同煤质条件下的污染物排放浓度有一定变化,但其烟尘、SO_2及NOx排放浓度在基准含氧量为6%时均分别低于5、35、50mg/m~3。论文针对某电厂300MW等级燃煤机组深入研究了不同污染物控制单元设备对PM_(2.5)、PM10、SO_3等的排放影响特性,研究表明:湿式静电除尘器对PM_(2.5)、PM10具有很高的脱除效率,并对SO_3具有较好的脱除效果,其中PM_(2.5)脱除效率为98.37%,PM10脱除效率为97.31%,SO_3脱除效率为42.23%;脱硫除尘一体化装置对烟尘具有协同脱除效果,额定负荷下协同除尘效率从35%提高到85%以上;低温省煤器投运后,静电除尘器后烟气中SO_3浓度从15.35mg/m~3降至8.27mg/m~3,SO_3脱除效率从25.88%提高到46.12%。论文对300~1000MW燃煤机组实现近零排放的经济性进行了分析,结果表明燃煤机组从重点地区达标排放(烟尘排放浓度20mg/m~3、SO_2排放浓度50mg/m~3、NOx排放浓度100mg/m~3)到近零排放,增加的投资及运行成本为0.26~1.13分/千瓦时。综合考虑燃煤发电与燃气发电在售电完全成本等方面的差异,当前达到近零排放标准的燃煤发电,在经济性上仍然优于燃气发电。论文为客观反映燃煤电厂近零排放改造前后的大气污染物减排效果,以2013年中国环境保护部、中国电力企业联合会、地方政府全口径及火电的排放统计数据为基准进行分析,若中国燃煤电厂全部实现近零排放,则其烟尘减排95.3%、SO_2减排94.3%、NOx减排92%。实践证明,燃煤电厂近零排放的技术路线可行,经济性具有优势,环境效果和社会效益显着,近零排放煤电是能够达到天然气燃气轮机组大气污染物排放浓度限值的清洁煤电,是“安全有保障、利用清洁化、百姓用得起”的能源。
江建平[9]2015年在《细颗粒物脉冲荷电机理及凝并脱除方法研究》文中进行了进一步梳理目前,我国大气环境中的细颗粒物污染问题已十分突出,严重危害人体健康和大气环境,细颗粒物的高效脱除控制得到国内外广泛研究。燃煤电厂是我国细颗粒物污染的重要来源之一,但是其传统的除尘技术虽然总除尘效率较高,但是对细颗粒物的脱除效率较低。电凝并技术可以促进荷电颗粒物的凝并脱除,被认为是一种有效的细颗粒物控制途径。电凝并技术的关键是颗粒物的荷电,而传统直流电场对颗粒物的荷电效果有限。脉冲电晕流光放电起始于电子崩,其流光通道可以贯穿正负电极,通道内存在大量高能自由电子和正负离子,可以增强颗粒物荷电,同时促进荷电颗粒物的凝并,有利于后端的高效除尘,因此被认为是最有发展前景的电凝并技术之一,但是该技术针对细颗粒物的高效脱除尚处于实验室阶段,对各个实验参数的影响机制还缺乏全面了解,同时对于脉冲电场中颗粒物荷电模型研究过于简化。鉴于此,本文展开了相关的实验和理论研究。本文在颗粒物荷电机理研究方面,以单极荷电理论为基础,将脉冲电场中颗粒物荷电简化为脉冲周期不同时段电子和正离子的荷电作用,将直流电场中颗粒物荷电简化为单极性离子的场致和扩散荷电。根据带电粒子平均自由程和颗粒物粒径的关系,综合考虑库仑力和镜像电荷力的影响,构建了脉冲电场和直流电场中颗粒物荷电理论模型。以高能自由电子在电子温度下的类扩散荷电理论解释脉冲电场中高能自由电子对颗粒物的荷电作用。本文在实验研究方面,设计和搭建了基于线板式反应器的脉冲电晕放电结合直流收尘细颗粒物高效脱除小型实验平台,研究了不同反应器结构参数、放电参数和脉冲波形以及不同烟气气氛等外场条件对细颗粒物荷电和脱除特性的影响作用。首先研究了脉冲电晕放电产生的高能自由电子能量水平空间分布特性。实验结果表明,高能自由电子能量水平空间分布呈现以线电极为中心面向板电极的扇形分布,与二次流光的空间分布特性吻合,同时增大相对湿度和减小含氧量有利于高能自由电子生成。其次研究了不同电场中放电特性和颗粒物荷电特性。实验结果表明,负直流电场的伏安特性和颗粒物荷电特性优于正直流电场,脉冲电场对反应器的能量输入优于直流电场。直流电场中颗粒物荷同极性电荷,脉冲电场中大粒径颗粒物荷负电而小粒径荷正电。随着反应器消耗脉冲能量的增大,颗粒物异极性荷电的临界粒径逐渐增大。增大脉冲上升前沿和脉冲宽度以及增大相对湿度和减小含氧量均能提高脉冲能量输入,从而增强颗粒物的荷电,其中脉冲宽度和含氧量的影响作用较大。然后针对反应器结构参数和电信号参数开展四参数四水平正交实验和单因素实验来优化脉冲电场中小粒径段颗粒物荷电特性。实验结果表明,对颗粒物荷电的影响,线线间距最大,线板间距其次,脉冲频率最小。颗粒物荷电的实验参数优化组合中,线线间距为线板间距的2倍以上,脉冲频率为300 Hz。脉冲电场中粒径0.2μm的颗粒物荷电最困难。基于上述研究,开展了脉冲电晕放电结合直流收尘细颗粒物高效脱除实验研究。实验结果表明,负直流电场的除尘效率优于正直流电场和单独脉冲电场。直流联合脉冲再联合直流的电场匹配形式具有较高的大粒径段颗粒物除尘效率和亚微米级颗粒物的脱除效率,粒径0.2μm颗粒物的脱除效率最低。增大脉冲上升前沿和脉冲宽度以及增大相对湿度和减小含氧量能提高颗粒物的脱除效率,其中脉冲宽度和含氧量的影响作用较大。基于小型实验平台的研究,设计了燃煤电厂细颗粒物高效脱除系统,电场匹配形式为直流联合脉冲再联合直流电场,该系统具有较高的细颗粒物整体质量脱除效率和亚微米级颗粒物数目浓度综合脱除效率,具有良好的大气环境保护效应和较高的整体经济效益。
常景彩[10]2011年在《柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化的试验研究》文中研究表明湿式静电除尘技术具有高效去除微细颗粒物、低压损、防止二次携带等优点,目前已经广泛应用于煤气生产、硫酸制造、磷矿加工等行业。然而目前的湿式静电技术仍存在一些问题,集中体现在集尘极材料选择和表面水膜分布不均引发的系列问题上。例如集尘极表面水膜不均引起的“干斑点”和“火花放电”故障、大部分设备采用的停机冲洗操作缺陷、集尘极采用耐腐蚀材料造成的设备成本较高等问题,限制了湿式静电技术的大规模工业应用。针对上述问题,本文提出以柔性绝缘疏水纤维织物用作集尘极材料,旨在解决传统湿式静电技术电气与设备故障根源。通过研究柔性集尘极表面水膜形成过程、内在动力与液滴浸入蔓延规律,论证水在柔性疏水纤维织物集尘极表面形成均匀水膜的可行性；通过分析S03酸雾气溶胶核化、吸收竞争机制,揭示燃煤烟气S03进入湿法脱硫塔前后的形态转化与吸收规律；以S03转化物粒度分布特征为据,建立酸雾气溶胶深度净化小型试验台,通过测量不同给水率条件下柔性绝缘集尘极电阻率变化及V—I曲线,揭示柔性集尘极表面水膜特性与静电场性能之间的耦合关系,提出柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化的理论分析模型,指导中试试验系统设计；通过中试试验研究得出柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化的组合操作参数,并在2×220t/h锅炉上实现工业化应用。(1)采用浸润质量实时监测法,在柔性集尘极毛细浸润实验台上,测量了叁种浸润液体对两种疏水性纤维织物(丙纶织物：840A；涤纶织物：728)浸润过程中集尘极质量的变化；利用浸润过程分步吸收、材料表面胶化处理方式,得到液体浸润织物过程存在的两种独立浸润途径,揭示了水在柔性绝缘疏水性纤维织物集尘极表面形成均匀水膜的可行性及内在动力。研究发现：液体对柔性集尘极毛细浸润过程,可分为浸入、毛细吸附、液固分离、织物表面液体蒸发四个阶段;织物编织结构、材料表面自由能、液体性质等参数对织物毛细浸润特性影响显着；当液体浸润同一织物,经向和纬向浸润规律表现相同,水浸润840A、728织物过程分别符合ExpAssoc指数分布和Hill分布；液体浸润量由织物纤维间隙毛细吸附量和织物表面空穴容液量两个相互独立部分组成,毛细吸附与空穴充满过程同时发生并存在质量交换；纤维间隙毛细吸附效应、表面空穴内液体产生的Laplace压力与液体本身静压差、表面空穴内液体之间的压力差为柔性疏水绝缘纤维织物集尘极表面水膜的形成提供动力。(2)以液滴扩散基础理论为指导,利用FASTCAM—10kC高速摄像系统,拍摄不同性质液滴在不同柔性集尘极材料表面的浸入扩散过程。运用数据无量纲化处理方法对拍摄内容统计分析,得到液体、织物参数对液滴在集尘极表面浸入扩散特性的影响规律。研究发现：液体性质、材料表面自由能决定二者之间的接触角数值,水液滴与840A、728的接触角分别为136.2°、52.5°,乙醇与840A、728的接触角分别为41.9°、46.5°；接触角越大,液滴浸入扩散速度越小,达到平衡时间越长；液滴浸入扩散过程可分为浸入扩散初期和浸入扩散后期两个阶段；在浸入扩散初期,液滴重力对扩散速度及体积浸入速度影响显着,在浸入扩散后期,液体粘度、惯性力、材料表面能起主导作用；水液滴在728表面及乙醇液滴在728、840A表面的扩散形状均为椭圆形,扩散过程分别符合ExpAssoc和Hill分布；水液滴在840A正、反面的浸入时间较长,扩散形状为圆形,直径略小于液滴最大直径；织物表面纹理结构、液滴体积和性质、织物厚度、材料表面自由能对液滴浸入扩散特性产生明显影响。(3)在S03形态转化实验中,采用03氧化S02法产生S03,利用激光相位多普勒测速系统对S03转化物进行粒度测量,得到典型湿法脱硫温度下S03转化物多分散性粒度分布特征,并为酸雾气溶胶深度净化试验颗粒物粒径选择提供依据。研究发现：在温度56°CS03与反应器内残存少量空气接触时,S03与水分子快速结合转化为H2SO4分子,而不是以S03分子形态存在；温度是影响硫酸蒸气核化凝结的关键因素；硫酸蒸气凝结成核形成的酸雾气溶胶颗粒物粒径的估计值在[0,40]、[41,70]这两个区间的概率为96%,两段区间内颗粒物平均粒径分别为18μm和48μm;SO3进入湿法脱硫塔后全部以酸雾气溶胶形态存在。(4)在S03酸雾气溶胶吸收特性实验台上,测量了室温下不同吸收剂对S03酸雾气溶胶的吸收率,对比分析了不同温度下,钙基湿法脱硫循环浆液对S03酸雾气溶胶吸收率的变化,并对S03酸雾气溶胶在吸收剂内的核化、吸收过程存在的竞争机制进行了机理分析和实验验证。实验测得不同吸收剂对S03酸雾气溶胶的吸收率为：CaCO3(30%):60.79%,脱硫循环浆液：64.21%, NaOH(0.25mol/L):67.02%,去离子水：67.21%；吸收剂中各类溶解性粒子的存在降低了SO3酸雾气溶胶的溶解度；温度在50～85℃变化时,脱硫循环浆液对SO3酸雾气溶胶的吸收率轻微波动；实际运行中燃煤产生的S03进入脱硫塔时全部转化为H2SO4并形成大量亚微米级凝结核,酸雾气溶胶的核化速度远远高于在吸收剂内的溶解速度,最终形成大量微细硫酸雾悬浮于气相中,而不能被脱硫浆液全部吸收；净烟气中的酸雾含有未脱尽的硫酸雾部分。(5)以机理研究成果为基础,建设了柔性集尘极应用于酸雾气溶胶深度净化小型试验台。重点在该试验台上考察了集尘极材料、比收尘面积、场强、颗粒粒径、气体温度、进口浓度、水膜蒸发率等参数对酸雾气溶胶脱除率的影响规律。利用FLUENT对静电场内导流板的设计进行优化,优化后电场内速度均方根降为0.139,有利于柔性集尘极的张紧和垂直；当绝缘集尘极给水率为0.03L/m2时,材料电阻率降为半导体材料范畴；给水率为0.147Lm~-1h~-1时,测得728、840A、玻璃钢(FRP)叁种集尘极的电场特性相似,起晕电压均为22kV,30kV以后,电晕电流728>840A>FRP;试验工况下,840A对酸雾气溶胶的脱除效率为99.4%；比收尘面积、进口浓度与酸雾气溶胶脱除率成线性增加关系,场强与效率之间的关系符合Logistic模型,脱除率随温度的升高成指数衰减,表面水膜蒸发率对酸雾气溶胶脱除率无明显影响；通过各影响参数分析,对传统效率公式进行了修正,提出了柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化的理论分析模型。(6)在柔性集尘极应用于钙基湿法脱硫烟气深度净化中试试验台上,发现试验工况下728和840A集尘极对浆液滴、微细粉尘气溶胶的脱除率均在99%以上；锯齿芒刺线的工作性能优于星形放电极,二者在低流量条件下偏差为1%-4%,在高流量下二者偏差为7-10%；试验装置出口烟气酸雾含量<10mg/m~3、浆液滴气溶胶<15mg/m~3,微细粉尘气溶胶<5mg/m~3；低pH值静电脱除液体作为唯一水膜供给水源,柔性集尘极低温高湿环境运行7个月后,性能持续表现优异；728集尘极+芒刺线极配方式合理,两电极表面保持高度清洁；柔性集尘极应用于钙基湿法脱硫烟气深度净化的工业化应用中,推荐参数为：极配方式为728集尘极+芒刺线；气体与水膜接触方式为逆流接触；极间距为400mm；气体停留时间范围为2s-2.5s；运行电压在65-70kV时,比收尘面积推荐值为16-20m~2/(m~3/s)；工业化装置的正常运行验证了研究成果的正确性。(7)建立柔性集尘极应用于湿式氨法脱硫烟气深度净化的中试试验台,明确了适用于湿式氨法脱硫烟气深度净化技术的特性参数。试验工况下,728集尘极对氨、铵盐类气溶胶的脱除率分别为89.24%和90.86%；预洗涤水量对装置进口烟气NH3和SO2含量均产生明显影响；预洗涤水量的大小对氨气溶胶的脱除率无明显影响,铵盐类气溶胶脱除率随预洗涤水量增加成线性增加；烟气流量越大,氨气溶胶和铵盐类气溶胶的脱除率均相应降低,预洗涤水量越大,烟气流量对污染物脱除率的影响越小；静电脱除液体及过饱和烟气冷凝液完全满足集尘极给水率要求；柔性集尘极应用于湿式氨法脱硫烟气深度净化的工业化应用中,当气体与水膜接触方式为顺流接触时,推荐参数为：预洗涤水量范围为0.09-0.18L/m3·h,气体停留时间<2s,运行电压在60kV时,比收尘面积推荐值为18-22m~2/(m~3/s)。柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化技术,高烟气流速下具有气溶胶脱除率高、烟羽能见度高、集尘极表面水膜均匀、清灰彻底、无间断在线操作、运行成本低等优点及现场应用优势,使其有望成为协同脱除WFGD、SCR系统运行副产物的主流控制技术之一。
参考文献：
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[8]. 燃煤电厂近零排放综合控制技术及工程应用研究[D]. 王树民. 华北电力大学(北京). 2017
[9]. 细颗粒物脉冲荷电机理及凝并脱除方法研究[D]. 江建平. 浙江大学. 2015
[10]. 柔性集尘极应用于燃煤脱硫烟气深度净化的试验研究[D]. 常景彩. 山东大学. 2011
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