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电收尘器的烟尘预荷电离子输运特性实验研究

蔡灏兢  
【摘要】: 工业的飞速发展带动了经济的发展,由于中国将保持较高的经济增长速度进入21世纪,因而将消费更多的能源,进而烟尘污染物将会大幅度地增加。在排放法规日益严格的今天,治理大气污染排放已成为十分紧迫的任务,其中燃煤烟气的排放问题更显突出,也是治理大气污染排放领域的工作难点。 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)提出了利用低温非平衡等离子体技术对排放烟气进行预荷电处理,增加烟气中粉尘颗粒的荷电量,以利用后续除尘器对粉尘颗粒的捕集,提高除尘效率。主要研究内容如下: (1)在阅读大量文献的基础上,在理论上对影响粉尘荷电量的关键因素离子产生率和离子输运项进行了分析研究,得出它们均有2-3个数量级提高的研究空间。 (2)围绕如何提高荷电装置的离子产生率和输运项,依据各自不同的放电方式设计了电晕放电荷电装置和介质阻挡放电荷电装置,并对影响反应器的离子产生率和输运项的因素用两套装置进行了实验研究。 实验结果表明: (1)电晕放电预荷电装置:电场电压和气流速度对离子输运特性的影响非常明显;当气流速度为5m/s时,电场电压从7kV上升到35kV时,离子输运项从0.47×10~7cm~(-3)/s增加到1.42×10~7cm~(-3)/s;当电压为20kV时,气流速度从1m/s上升到5m/s,离子输运项从4.1×10~7cm~(-3)/s下降到0.7×10~7cm~(-3)/s。 (2)介质阻挡放预电荷电装置:电场电压、气流速度和电源频率对离子输运特性的影响都很明显;当气流速度为25m/s时,电场电压从1.2kV上升到3.4kV时,离子输运项从26.7×10~9cm~(-3)/s增加到82.1×10~9cm~(-3)/s;当电压为3.4kV时,气流速度从5m/s上升到25m/s,离子输运项从1.3×10~9cm~(-3)/s增加到8.7×10~(10)cm~(-3)/s;电源频率从5kHz上升到12kHz,离子输运项5.7×10~(10)cm~(-3)/s增加到8.7×10~(10)cm~(-3)/s。 通过实验对比发现介质阻挡放电预荷电器的离子输运项比电晕放电预荷电器高3个数量级,由此可知采用介质阻挡放电形式的预荷电器更利于实现电收尘器的小型化。


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