發(fā)布時間：2020-04-27 13:42

【摘要】：靜電除塵器作為火力發(fā)電決定排放指標的重要設備,已經(jīng)在我國電力生產中得到廣泛推廣和應用。在實際應用過程中電除塵仍然存在很多問題,如反電暈、二次揚塵、細小顆粒難以脫除等,而研究電除塵器內顆粒運動過程是解決這些問題的關鍵,但電除塵器在實際運行時在電暈放電的作用下使得內部形成電流體,這種電流體運動十分復雜,特別是電暈極與陽極板之間產生的電暈風直接影響煙氣顆粒運動形態(tài),從而影響除塵效率,所以研究電暈風的生成過程和帶電顆粒在電暈風作用下的流動特性對改善電除塵器性能而言尤為重要。本文以煙氣顆粒在放電過程中的運動特性為研究主題,構建了電暈放電的多離子理論模型和電暈風數(shù)值模型,同時以帶電顆粒在混合物理場的輸運為分析對象,研究了不同粒徑的帶電顆粒在不同放電參數(shù)下的運動情況。本文首先對煙氣放電產物進行分析,提出了基于產物分離的多離子電暈模型,結合各類離子的吸附和遷移特性,考慮了電離過程中產生的離子遷移率和吸附率與電場強度之間的聯(lián)系,從而得到放電過程中除塵器內空間電荷計算模型,并將空間電荷與流體控制方程中的體積力項相結合,構建出了基于多離子電暈模型的電動流體力學的數(shù)值方程;描述了荷電顆粒在電場、重力和流體等物理場的作用下的受力模型,并將其與上述中的電暈風模型進行耦合,得到了可以準確高效的模擬復雜物理場協(xié)同作用下帶電顆粒運動問題的理論基礎。對不同參數(shù)下的針板放電過程進行伏安特性試驗,得到放電電壓、放電間距和針尖半徑的變化對伏安特性的影響,同時以上述中的理論基礎對實驗結構中的放電電極進行數(shù)值模擬,將計算結果與實驗進行對比,驗證了本文構建的數(shù)學模型的合理性。通過對電暈發(fā)生瞬間放電間隙內的場強強度和電子濃度分布進行分析,總結了針板放電的相關規(guī)律。采用構建的電暈風數(shù)值模型計算了針板放電過程中的電暈風流場分布情況,并與文獻中的實驗結果進行定性定量分析,驗證了數(shù)值模型的準確性,分析了不同放電參數(shù)對電暈風流場的影響,對電暈風的發(fā)展規(guī)律進行了詳細描述;研究了實際尺寸的電除塵線板放電過程中電暈風運動形態(tài),并與文獻中線板放電情況下的電暈風進行對比,得出了電除塵器入口速度與電暈風發(fā)展之間的內在聯(lián)系;通過數(shù)值方法模擬了不同結構的陽極板和電暈極對電暈風的影響,為解決因電暈風造成的氣流擾動提供了有效方法。最后,以荷電煙氣顆粒在電除塵器內輸運這一與實際工程問題相關的典型科學問題為研究對象,與前述的電暈風數(shù)值模型相耦合,實現(xiàn)了顆粒在多場作用下運動特性研究,揭示了顆粒的帶電量、粒徑分布以及板間距等因素對顆粒在陽極板上沉積的影響情況,闡述了電暈風對顆粒沉積過程中產生的影響,為解決因電暈風造成的二次揚塵提供了可靠的依據(jù)。
【圖文】：

１第１章緒論逡逑１．１課題研究背景和意NB逡逑１．１．１課題背景逡逑隨茗我丨丨：業(yè)化程度不斷提高，制造業(yè)不斷強大，生活生產用電量越來越大，逡逑使得我國用電需求：Ｗ：不斷Ｉ．升，為滿足供電需求，裝機容量就需要逐漸增加，截逡逑至２０１６年底，全Ｗ發(fā)乜裝機容量達到１６．５億ｒ瓦，裝機容量持續(xù)排名世界前茅。逡逑圖１－１為我國各種發(fā)電形式的比例組成，可見煤電以仍然較大優(yōu)勢排在首位，火逡逑電裝機容Ｍ為１０５３８８刀千瓦，占全部裝機容ｆｔ的６４％；水電位居第：，裝機容逡逑量為３３２１１萬千瓦，占總裝機容量的２０％左右；并網(wǎng)風電裝機容量１４８６４萬千逡逑瓦，并網(wǎng)太卩丨１能發(fā)電裝機容量為７７４２萬千瓦，核電裝機容量為３３６４萬丁瓦，分逡逑別占全部裝機容Ｍ的９％、５％和２°／。。逡逑

煙氣顆粒屬性對電除塵的影響主要體現(xiàn)在顆粒粒徑、顆粒成分、顆粒表面粘逡逑和濃度方面。理論上電除塵器的有效顆粒脫除粒徑在０．０１微米到１００微米之逡逑，但不同的顆粒粒徑脫除效率差異也很大，如圖１－３所示，可以發(fā)現(xiàn)０．５微米逡逑近的顆粒脫除效率很低，這是由于顆粒的荷電特性造成的，０．２微米到０．５微逡逑的粒徑范圍存在電場荷電和擴散荷電兩種方式，ｉｆｌｊＲ荷電量比較低，使得顆粒逡逑的電場力較小，在屯場作用卜向陽極板運動的速度很小，造成流體作用器主導逡逑川，從而不易被捕集。粉塵顆粒的比電阻是電除塵設訃屮不可忽視的重要設計逡逑數(shù)，而比電阻取決于煙氣粉塵物質成分，大量研宄表明當比電阻大于ｌ0＂Ｑｃｍ逡逑便會發(fā)牛反電暈，直接影響電除塵性能，同時高比電阻顆粒聚集在陽極板上后，逡逑ｌｌ壓梯度會增加，對后續(xù)向陽極板的顆粒起到排斥作用，同時也會增加放電空間逡逑電場強度，在陽極板上的粉塵形成絕緣擊穿現(xiàn)象。即反電暈現(xiàn)象，隨著粉塵不逡逑不斷聚集便會形成火花放電ｌＭ】。此外當比電阻低于１０８ａｃｍ的顆粒聚集到陽逡逑板上后就會快速失去負電荷，在靜電感應的效應卜變成帶正電荷顆粒，在電場逡逑力的作用下早．現(xiàn)脫離陽極板的趨勢，脫離后的顆粒再次Ｍ到煙氣中并重新進行荷逡逑屯，荷電丨５再次被捕集，就形成跳躍現(xiàn)象，，隨著時間的推移，該部分顆粒便會離逡逑
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X773;TM621

【參考文獻】

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本文編號：2642314