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线板式静电除尘器内细颗粒强化脱除的数值研究

张宇轩  
【摘要】:近年来我国经济持续稳定快速发展,能源消费不断增长,引起了环境污染问题。其中,燃烧化石能源后排放的细颗粒物越来越受到国家的重视。为此,工业界和科研部门提出了多种减少细颗粒排放的装置和方法。其中,静电除尘器是广泛应用于火电企业的一种除尘设备,其对火电厂烟气中飞灰颗粒的捕集效率总体可以达到99%以上,但对亚微米颗粒脱除效率仅能达到70%~80%。本文以此为研究背景,采用FLUENT软件对线板式静电除尘器内细颗粒物的荷电、输运和捕集过程进行了详细的数值研究,以期获得强化脱除细颗粒物的思路。首先,本文对含有三根极线的线板式静电除尘器内微细颗粒的荷电与输运过程进行了数值研究,详细分析了电压、入口高度和极线间距对颗粒荷电及运动过程的影响以及静电除尘器极线排布结构(极线数量)对颗粒捕集效果的影响。计算结果表明,等量增幅的情况下较高电压区间下的电压提升更有益于增强除尘器的颗粒捕集效果;除尘器对入口中心处入射的颗粒作用最为强烈,而除尘器对从距离入口中心5mm处入射的颗粒捕集效果最差;颗粒粒径越大,颗粒向集尘板运动距离越大,并且粒径更大的颗粒对不同的入口位置更敏感;在一定范围内增大极线间距可以增强对颗粒的捕集效果,且颗粒粒径越大增强的效果越明显;改变极线排布后除尘器对颗粒的捕集效果提升明显。最后,本文通过数值模拟方法研究了不同极线排布(极线数量不变)对颗粒捕集效率的影响。结果表明,改变极线排布(M1、M2型)使得除尘器中心相邻的两根极线中间产生一个电场强度很低的区域,该区域的产生对小粒径颗粒的捕集有弱化效果;相对于极线水平布置的静电除尘器(M0型),M2型静电除尘器对0.6μm、0.8μm及1.0μm粒径颗粒的捕集效果很好,而M1型静电除尘器在模拟的全粒径范围内都有着较好的捕集效率;烟气流速越大,颗粒的捕集效率越低,并且在较大烟气流速下M1型与M2型静电除尘器效率较低;随着电压增大,颗粒的捕集效率增大,并且在较大电压下M1型与M2型静电除尘器效率更高。


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