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高风速电除尘器的实验研究

陈鹏  
【摘要】:目前,我国工业进入高速发展的阶段,大气污染造成的环境问题也越来越严重。治理大气污染排放已成为十分紧迫的任务,对工业电除尘器的要求也越来越高。 文章结合国家自然科学基金资助项目——电收尘器的交变强电场离子荷电凝聚研究(批准号:50578020),设计一种新型高风速的电除尘器并研究了其除尘性能及原理。主要研究内容如下: (1)针对现有电除尘器的优缺点,对其结构进行一定的改进和优化,设计一种高风速电除尘器用于解决传统电除尘器体积庞大,成本过高的问题; (2)设计小型装置实验,考察工作电压U,气流速度v,收尘极板间距L,放电极距出口距离A等因素对自制放电装置中离子浓度的影响。通过单因素实验得出的一般规律,设计多因素正交实验,寻求提高离子浓度的各因素的最优组合,并通过实验来验证; (3)结合自制小型装置实验的结果,进行高风速电除尘器净化模拟烟气的实验。通过考查工作电压U,气流速度v,粉尘初试浓度φ等因素对模拟烟气除尘效率的影响,研究高风速电除尘器的性能。并设计正交实验,确定各因素对除尘效率的影响程度及最佳工作条件。 实验结果表明: (1)自制小型装置实验: 气流速度和收尘极板间距对离子输运特性的影响非常显著:1)随着气流速度v的提高,离子浓度C成指数级增加,由最初的2×10~6 cm~(-3)一直增加到2.1×10~8 cm~(-3),在v=6 m·s~(-1)处达到最大值2.1×10~8 cm~(-3)。2)当收尘板的距离L从20 mm到35 mm时,离子浓度C由7.9×10~5/cm~3增加到3.4×10~7/cm~3;在间距L=35 mm时离子浓度,C达到最大值3.4×10~7/cm~3。此后,随着距离的增大,离子浓度C又降低到1.5×10~6/cm~3。 通过对正交实验表的分析,可以得出与单因素实验结果相吻合的结论,即在适当的收尘板间距和工作电压条件下,在一定的气体流速范围内,气流速度越高,放电产生的离子浓度越高。 (2)高风速电除尘器的模拟烟气实验: 工作电压U及有效收尘面积S对除尘效率η的作用显著。1)工作电压U由20 kV上升至45 kV时,除尘效率η由73%上升到95%;当U由45 kV上升至60 kV时,η由95%上升至99%;2)当系统不加电,把高风速电除尘器单纯以旋风机理收尘,除尘效率η已经达到70%以上;当系统加电以后,15排收尘极板全部工作,有效收尘面积S为6 m~2时,η达到95%以上。 气流速度v对除尘效率,η影响较显著,在其他条件稳定的情况下,除尘效率η随着气流速度v的提高而降低。当气流速度v由0.7 m·s~(-1)提高到3.0 m·s~(-1)时,η的降低趋势较为缓和,由99%降为95%;当v高于3.0 m·s~(-1)时,η的降低趋势较为明显。然而,当v=5.0 m·s~(-1)时,η仍旧保持在90%以上,性能远远超过传统电除尘器。 通过正交实验研究发现,多因素综合作用与单因素实验结果相符合。


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