單區(qū)式雙渦旋型收塵極板電除塵器數(shù)值模擬設(shè)計與試驗研究.pdf

1、電除塵器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)煙氣中粉塵污染物的凈化，是減少大氣環(huán)境污染、提高空氣質(zhì)量的重要環(huán)保設(shè)備，在火電機(jī)組中使用率達(dá)95％以上。2011年9月，新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了燃煤鍋爐煙塵最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)為30mg/Nm3，使現(xiàn)有的新、老電除塵器中絕大多數(shù)難以滿足該排放標(biāo)準(zhǔn)。主要原因是現(xiàn)有電除塵器產(chǎn)生的離子濃度低（僅為106～107/cm3左右）、粉塵凝并幾率小、煙塵顆粒驅(qū)進(jìn)速度不高（3cm/s～20cm/s），導(dǎo)致微細(xì)粉塵（

2、尤其是超微細(xì)粉塵）捕集效率較低。要使電除塵器粉塵排放滿足新的標(biāo)準(zhǔn)，就需要加大研究力度促進(jìn)電除塵理論和技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
　　 本文研究的單區(qū)式雙渦旋型收塵極板電除塵器，通過兩種途徑提高微細(xì)粉塵的去除效率:一是采用增加離子動量的方式解決離子在放電通道中復(fù)合率高和輸運項低下的問題;二是利用雙渦旋收塵極板結(jié)構(gòu)引導(dǎo)煙氣氣流形成旋渦，延長煙塵停留時間，增加超微細(xì)粉塵荷電碰撞幾率，進(jìn)而提高超微細(xì)粉塵的捕集效率。為了探究該新型電除塵器的除塵性能

3、并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，本文采用FLUENT軟件對其進(jìn)行了流場分析，并進(jìn)行了PIV流場測定試驗以及實驗室規(guī)模的電除塵器除塵效率試驗。研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　 (1)建立了雙渦旋型收塵極板電除塵器幾何模型并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，指定了適合于軟件求解的邊界條件、求解參數(shù)等。
　　 (2)為了分析除塵器流場特性，確定合理的設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行了收塵極板高度H，排間距L，以及平均氣流速度v對連續(xù)相流場影響試驗。試驗結(jié)果表明:H為10～17m

4、m、L為120～180mm時流場分布較為理想，在不同氣流速度下流場變化不明顯。因此，在確定合理結(jié)構(gòu)的前提下，雙渦旋型收塵極板電除塵器相對傳統(tǒng)的電除塵器可實現(xiàn)較高風(fēng)速運行。在2～3m/s范圍內(nèi)，風(fēng)速成為提高除塵效率的有利因素，有望提高電除塵器的煙氣處理量，減小除塵器的體積。
　　 (3)從壓力與湍流強(qiáng)度的分布圖可以得出:該種電除塵器壓力損失及湍流強(qiáng)度隨平均風(fēng)速的提高而增加。在較高風(fēng)速(5m/s)條件下，壓力損失仍小于500Pa;收

5、塵極板間隙放電極處湍流強(qiáng)度可達(dá)50％以上，而收塵極板表面的湍流強(qiáng)度遠(yuǎn)小于該值，有利于離子濃度的提高及荷電粉塵在收塵極板處的附著與捕集，體現(xiàn)了良好的除塵性能。
　　 (4)在模擬粒子運動軌跡的試驗中，模擬得到的顆粒捕集率與試驗得出的除塵效率變化趨勢基本一致。即使在不施加高壓直流電場的條件下，由于雙渦旋極板電除塵器的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，其對PM10的去除率可達(dá)到45％左右。在最佳的運行條件下，除塵器中離子濃度最高值可達(dá)109/cm3以上，比傳