班级：08040141x02
姓名：孙倩媛
除尘器进展报告
当今，除尘器的应用已经相当的广泛，我们科技随着应用的需求，也在不断的改进。
除尘器有布袋除尘器、电除尘器、旋风除尘器等，但是我主要分析电除尘器发展状况。
关键词:电除尘器、PIV、气流分布、CFD、电流密度分布、进展
一、PIV在电站锅炉电除尘器气流分布模型实验中的应用研究（1）
流场分布是影响电除尘器性能的一个主要因素。流场分布包括两方面的内容:(1)气流的速度;(2)气流分布的均匀性。气流速度过低，势必造成设备的体积扩大，增加投资，风速过高，一方面易造成阴极线偏摆，引起极距变化，另一方面由电场产生的库仑力不足以克服惯性力，造成粉尘漂移，易产生二次飞扬。气流速度均匀性对除尘效率亦有很大影响，由于电除尘器内部流场的复杂性，这一问题还无法从理论上来求解，计算流体力学(CFD)在流动条件复杂的情况习惯不易取得较好的解。因此，通过自建的电除尘器模拟实验台，根据相似理论，利用清水代替烟气做气流分布实验，利用PIV技术对电除尘器内烟气流动情况进行测量和分析，
具体研究内容如下:
(1)电除尘器内烟气流动的模型的建立及实验原理的研究; (2)在电除尘器气流分布实验中，PIV的使用方法研究; (3)电除尘器实验模型气流分布板的优化研究;
(4)利用PIV，对电除尘器内部详细的流动状况进行研究。
将PIV应用于电除尘器内部气流组织的模型实验中，这对于研究电除尘器内部流场状况来说一种新的尝试，具有重要的意义。由于PIV的测量范围有限，以及实验模型的设计问题，使得如何更精确地模拟电除尘器内部气流组织成为今 后研究的课题。
目前PIV大量用于航空航天、发动机、流体机械、水利工程等方面，在除尘器方面的应用则处于起步的阶段。相信随着PIV的普及，以及研究工作的不断深入，PIV一定能在研究电除尘器内部气流组织方面大显身手。
二、大型电除尘器关键技术研究(2)
本论文在完成电除尘器气流均匀性分布试验的基础上，用CFX软件对试验模型进行了数值仿真计算，并对含有粉尘颗粒的烟气、在电场力作用下除尘器内部气流及粉尘颗粒的运动轨迹进行了计算机仿真，最后对电除尘器的振打机构进行了仿真。
由于电除尘结构复杂，影响气流分布和振打装置的因素众多，加之时间有限，本论文的研究有一定的局限性和不足，
相关研究还有待于在以后的工作中继续深入，进一步完善: ①模型在建立的过程中，忽略了电场中阳极板、阴极线等因素对气流分布的影响，以后的研究中应进一步解决。 ②模型网格的划分精度影响到仿真结果的准确程度，由于本文的模拟是在个人计算机上实现的，因此仿真结果的精度仍有待提高。
③更为合理的粒子模型，考虑粉尘在电除尘器内部的实际物理行为，比如在电场中与极板的碰撞、粘附、二次扬尘等情况，需要研究更能体现粒子特性的物理模型。
④不同电场振打装置振打力大小、振打位置、振打参数、振打周期等不同设定怎样确定，需要近一步研究。
三、有限元法优化电除尘器电场性能的实验研究（3） 本课题属于国家“863”计划项目“燃煤电厂锅炉烟气微细粒子高效控制技术与设备”，针对项目要求决定数值计算与实验研究的内容，最终，选取了电力行业的电除尘器设计时常用的V型线放电极与ZT24型极板匹配形式。主要的研究内容如下:
（1)电极配置的V-I特性，测量并讨论电晕线形式和同极距对V-I特性的影响规律。
(2)电极配置的板面电流密度分布，测量分析电晕线形式和同极距对板面电流密度分布影响变化的规律。
(3)有限元对电除尘器电场的数值解，通过圆筒型电极解析解
与数值解的对比来验证数值解的可靠性。
(4)有限元在线一板式电除尘器中的运用，解出不同板线形式和同极距下的电位、场强分布。
（5）实验与数值解相互结合，从机理上分析产生不同现象的原因，探讨相电场特性参数。
在国内环境标准日益严格，电厂燃烧煤种变化范围大，高硫煤消耗下降，锅炉燃烧效率提高，烟尘中微细颗粒比例增大的情况下，简单地扩大电除尘器规格大小，不但不能保证除尘效率进一步提高，而且会增加设备投资和运行成本。所以研究更应着眼于电极配置的研究及新型电极的开发、电除尘器气流流型的优化、新型供电电源的开发、合理的振打技术。
因研究水平与课题时间的限制，实验测试了V0, VIS, V25, V40线与ZT24极板匹配时V-I特性曲线和极板表面的电流密度分布，数值解采用Delaunay三角音d分法对求解区域进行剖分，通过有限元法完成电场电位和场强的求解，结合上流有限元法实现空间电荷的解，但还有诸多的不足，下一步研究工作将从以下几个方向展开:
(1)对实验研究过的板线匹配形式作系统的对比分析，找出不同极板形式和不同极线形式中电场特性参数最优的匹配形式。
(2)求解边界条件，电晕线附近的空间电荷的初始密度计算，
现有的几种经验方法求解结果都不准确;
(3)求解空间电荷所用的方法，本次选用上流有限元法对圆筒形电极的数值解分析，靠近电晕区时所得的空间电荷密度有些偏大。
(4)网格剖分手段不足，只能实现二维网格剖分，如果能继续对剖分数学模型进行研究，实现网格的三维剖分，电除尘器电场的数值解将会有更大的突破。
四、燃煤电厂电除尘器提效节能技术的分析研究（4） 影响电除尘器性能的二大因素为本体结构、供电控制和运行工况。运行工况主要包括烟气性质与粉尘性质，其中烟气流速与粉尘比电阻的影响较为突出，电除尘器运行时二次扬尘与反电晕影响比较严重。电除尘器供电控制设备在适应运行工况的要求和提高电除尘器整体性能方面也起着至关重要的作用。多年来，燃煤电厂电除尘器供电控制设备基本上均运行在大功率(火花自动跟踪或火花整定)工作方式下，这种工作方式是否最合理?电除尘器供电控制设备能否进一步发挥更大作用，能否使其在提高除尘效率，降低烟尘排放浓度的同时提高电能的有效利用率降低能量消耗，这些都是我们面临的重要课题。
研究并总结出了EP高压供电设备提效节能工作方式下的二次电晕功率表达式，并进一步得出与火花整定工作方式下相比的节能效率表达式，高压供电系统的节能减排的主
要特点是以脉冲供电为主，智能优化控制，即自动调整到最佳工作点。简易脉冲供电和智能优化控制是EP提效节能的较好工作方式，它能在提高或保障除尘效率的同时，大幅降低电能消耗，即同时达到节能与减排。在某些工况下，在除尘效率提高烟尘排放浓度降低的同时，节能可达70%以上，甚至可达80%以上，有的单电场节能可高达90%以上。低压供电系统节能减排措施，提出了自供热高压绝缘保温箱、热风自动加热系统和振打周期优化。
我国燃煤电厂EP的高压供电运行，应由大电流高能耗的火花整定工作方式尽快转移到小电流低能耗的提效节能工作方式的科学轨道上来。
五、电除尘器中颗粒物运动状态研究（5）
电除尘器和袋式除尘器是两种高效除尘器，除尘效率均可以达到99%以上，但是其除尘器机理差别很大。电除尘器以其耗能低、便于维护、对细粉尘也能有效收集的优点，在工业中得到广泛的应用。本文从不同放电电压下粒径在电场中分布结果入手，结合静电除尘器工作原理，分析颗粒物在电场中的运动规律，为设计最优的、高效运行的粉尘收集设备提供理论基础。
根据静电场电场分布方程，建立了空间电场的数学模型，模拟了空间电荷对电场场强分布及电压分布的影响，得到了以下的结论:(1)、放电空间电荷的存将减弱电晕放电强
度与范围，可以是放电外区的电场强度均匀，该状态有利于荷电颗粒的运动收集。(2).当电除尘器的收尘空间有粉尘时，粉尘与离子碰撞而带电，由于带电粉尘的迁移率比离子的迁移率小，荷电颗粒物在放电空间形成区域强电场。如果空间粉尘浓度过高，电荷密度均匀容易形成空间电荷效应，电场分布趋于均匀，使电场放电受到抑制，引起火花放电，对除尘器的运行不利。
六、电除尘器脉冲供电的基础研究（6）
为了保证电除尘器高效节能的运行，电除尘器的重复频率脉冲供电技术是今后电除尘器的发展方向。本文对电除尘器采用脉冲供电的基本问题进行研究，研究内容包括单端式、半桥式、全桥式脉冲电路的PSpice仿真分析，电晕放电伏安特性和等效电阻计算以及火电厂电除尘器能耗分析，得到如下结论:
通过对单端式、半桥式、全桥式脉冲电路的PSpice仿真，得到负载电容和电对输出脉冲电压的上升时间、下降时间、峰值和周期的影响关系和各种电路输出电压的谐波含量。在相同的条件下，全桥式电路能产生较高的电压，同时具有较小的脉冲周期及较窄的脉冲宽度，由十其输出电压为高压窄脉冲，因此较利十电除尘器高效的运行。
通过对电晕放电伏安特性和等效电阻的计算，得出K电厂电除尘器伏安特性和等效电阻曲线，并计算了温度、压强
对起晕电压的影响，研究了温度、压强和电晕线半径对伏安特性与等效电阻的影响，得出起晕电压随温度增大而减小，随压强增大而增大，等效电阻随温度增大而减小，随压强增大而增大，随外加电压增大而减小。
通过对K电厂电除尘器能耗的分析计算，得出电除尘器每室二个电场的功率有较强的正相关性，每室的功率以及总功率与发电机的负荷有中等程度的相关性。通过对K电厂一台125MW机组电除尘器一年的能耗计算得出，若采用脉冲供电，则该机组一年可节约17. 05-27. 28万兀的电能，同时除尘器出口处尘粒的排放量可减少 836142千克，一年可节约排污费23万兀。
七、电除尘器半干法脱硫除尘一体化工艺研究（7） 主要结论：
(1)二次电流随着二次电压的增大而增大，电压很小时，电流为零，达到起晕电压后，电流逐渐增加;进口SO2浓度越大，电流越小:烟气流量越大，电流越小。
(2)研究表明高压放电能在一定程度上增加石灰的比表面积，提高石灰的脱硫效率和利用率。
(3)蒸气活化是提高石灰利用率和脱硫效率的一个非常有效途径，试验结果表明，打开活化蒸气，系统脱硫效率可以提高10%-15%。
(4)随着Ca/S的增加，系统脱硫效率增加。在烟气含湿量较
低时，Ca/S的增加对脱硫效率的贡献是有限的;当Ca/S的增加到2.0以上后，随着Ca/S的增加，脱硫效率增加量减少。
(5)随着SO2:入口浓度的增加，系统脱硫效率减少。 (6)随着烟气流量的增加，系统脱硫效率降。
(7)增加石灰含湿量也是提高系统脱硫效率的一个有效方法。但石灰含湿量过高影响吸收剂的流动性和分散性，并容易在极板上结垢。
(8)外加添加剂(FA)的加入也能提高系统的脱硫效率。但是添加剂(FA)的过多加入增加了电除尘器的负荷和排烟气的粉尘浓度。
本课题研究的电除尘器半干法脱硫除尘一体化技术有着良好的应用前景。与其它成熟的脱硫技术相比，这种脱硫技术不需要外加脱硫塔，很好地解决了限制脱硫发展的场地问题;与目前研究较多的窄脉冲加氨法脱硫相比，不会产生新的（NH4)2SO3雾污染和氨泄漏等问题，同时它具有投资少，运行费用低，产物是干态容易循环回收利用等有点，特别适合于我国为数众多的燃中低硫煤机组和高钙灰机组的脱硫工程的改造，具有广泛的应用前景。
本技术在工业运用上也存在一些需要解决的问题。烟气温度、烟气湿度、石灰停留时间、CO2、O2等其它因素对脱硫效率的影响还应继续研究;电除尘器实际工况下运行时，由
于石灰的加入改变了粉尘的性质，增加了电除尘器的负荷，必须对电除尘器的极间距、振打频率等进行相应的调整;由于实际烟气中过饱和水蒸气、CO2及其它酸性气体的存在，电除尘器极板的腐蚀问题应做进一步的研究。
八、总结
电除尘器(EP)只有走科技创新之路，才能适应与满足新形势的要求，如何进一步挖掘电除尘器的潜力，进一步提高电除尘器的性能，都是摆在我们面前的现实问题。
而现实生活中的各种污染使人类周边环境的化学组成或物理状态发生了变化，与原来的环境相比，环境质量发生恶化，扰乱或破坏了原有的生态环境和人们正常的生产生活条件，削弱或降低了人类可持续发展的潜力。通过技术的，社会的学科手段，本着“预防为主，辅以治理”的政策来控制和治理环境污染物已刻小容缓。在治理环境污染过程中，通过一定的技术手段，设备装置对已排放或不可避免排放的颗粒物进行终端治理更有重要意义。
现在社会越来越重视环境问题，我们现在对电除尘器的使用要求越来越高，对大气的SO2排放量、粉尘和烟尘等的控制。我国的能源结构以煤炭为主。这种能源结构在今后相当一段时间里不会有太大改变，这就要求研究开发高效率和高技术的除尘设备和装置以满足环保的需要。
参考文献:
（1）.PIV在电站锅炉电除尘器气流分布模型实验中的应用研究, 研究生姓名:吴畅毅 指导教师姓名:李向阳副教授 学科名称:供热供燃气通风及空调工程 研究方向:环境污染评价及治理 2006年六年六月
（2）.大型电除尘器关键技术研究 ，（重庆大学硕士学位论文） 学生姓名:王洪江 指导教师:邵毅敏(教授) 专业:机械设计及理论 学科门类:工学 时间：2008年12月
（3）.有限元法优化电除尘器电场性能的实验研究 专业:环境工程 硕士生:杨丁 指导教师:黄学敏(教授)党小庆(副教授） 时间；2006.6.5
（4）.燃煤电厂电除尘器提效节能技术的分析研究 研究生姓名:尹琦 专业:环境工程 研究方向:人气污染与控制 导师姓名:胡满银教授 时间：2009.12.16
（5）.电除尘器中颗粒物运动状态研究 学位申请人：孙玉荣 指导老师：刘志强教授、李庆研究员 学位类别：理学硕士 学科专业：等离子体物理学 授予单位：河北大学 时间：二00八年六月
（6）.电除尘器脉冲供电的基础研究（上海交通大学电气工程系） 系别:电气工程系 学科专业:电机与电器 作者姓名:刘
琐 指导教师:李格(教授) 时间:2008年1月
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