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1、武汉科技大学硕士 学 位 论文第 I 页摘要 在空气污染控制领域中，静电除尘器是一种应用非常广泛的 颗粒污染物 净化设备。电除尘性能 优劣与操作条件密切相关，其中粉尘比电阻是影响电 除尘器性能的重要因素之一。粉尘比 电阻过高或过低都会给捕集带来困 难。目 前，克服高比电阻 粉尘对静电 除尘器收 集效率影响的主要方法和技术包括:改进电 除尘器的 极配结 构;在电除尘器收集时采用加湿、降 温等方法来降 低粉尘比电阻;采用新的 供电 方式提供稳定电 场强度等。本文以改进电除尘器的 极配提高电除尘器对高比电 阻粉尘的 适应性出发，从理 论与实验两方面分析了具有辅助电极和交错平板收尘极的 新型静电除 尘
2、器的收尘性能。其研究内容包括:具有辅助电极静电除尘器极间电场的分布;收尘过程中粒子的荷电和荷电粒子的运动;收尘效率的实验研究;除尘器的伏安特性分析;粉尘反电晕击穿厚度与恒流控制及清灰周期的关系等。对于具有辅助电 极静电除尘器极间电 场，将其看作为线一 板电除 尘器电场与板一板电除 尘器电场的叠加。根据在离电晕线任意距离的 平面上场强近似服从正 态分布，可导出 线一板电 除尘器电场分布，与板一板电除尘器的电 场相叠 加就得到该除尘器电场分布。通过理论分析比较得到，该新型除尘器电场强度比普通线一板电除尘器的电场强度要高，而且分布更均匀。基于该除尘器的实验室模型，首先对模型装置内 气固 两相流进行分
3、析模拟，其结果证明该除尘器模型内部 流场分布均匀。实验研究前，先分析了该除尘器的收尘机理，即除尘器内粒子的荷电 过程和荷电 粒子的运动，并根据紊流扩散模型推导出电除尘器的 效率计算式。然后，在实验室条件下研究该除尘器的伏安特性和收尘效 率，实 验采用锅炉飞灰(常温下比电 阻约为0.5 X I 0 D c m)，通过改变除尘器内电 晕极数量、收尘辅助极板错开间 距等参数测定其收集高比电 阻粉尘的性能 得到不同的 伏安特性曲线和收尘效率，并与普通线一板电除尘器的实验结果相比较，实验表明，具有辅助电极静电除尘器的收集效率高于普通电除尘器收尘效率，具有辅助电 极静电 除尘器的收 尘极板存在一优化错开距
4、离。根据理论和实验结果，提出结合伏安特性来确定辅助极板间 距和宽度的方法，从而为今后具有辅助电极和交错平板收尘极的新型高效高比电阻静电除尘器的实际工业应用提供了依据。由于沉积在静电除尘器收尘极板上的高比电阻粉尘层会产生电荷积累而形成附加电场。基于静电 学理论导出带电 粉尘层内的电 量分布和电 场分布随粉尘 层厚度变化的数学模型。理论研究结果表明，反电晕击穿厚度与 粉尘比 电阻和电晕电 流密度的1/2 次方成反比，并与静电除尘器的极配有关。通过对不同粉尘厚度的高比电阻粉尘层的反电晕击穿试验发现，各击穿点的 连线呈有规律的与 伏安特性曲 线垂直的 弧线。从而提出了用伏安特性曲 线确定静电除尘器清灰
5、振打周期和恒流高压电源的二次电流的新方法。关键词:电除尘器 高比电阻粉尘 伏安特性 反电晕第I I 页武汉科技大学硕 士 学 位 论 文Ab s t r a c t E l e c t r o s t a t i c p r e c i p i t a t i o n(E S P)i s a n a i r c l e a n i n g e q u i p m e n t w i d e l y u s e d i n c o l l e c t in g d u s tc o n t a mi n a t i o n.E S P c o l l e c t i o n p e r f o
6、r m a n c e,c l o s e l y r e l a t e s t o i t s o p e r a t i n g c o n d i t i o n.E s p e c i a l l y,r e s i s t i v i t y o f d u s t i s o n e o f i m p o rt a n t c a u s e s a ff e c t i n g E S P c o l l e c t i o n e ff i c i e n c y.I f r e s i s t i v i ty o fd u s t i s t o o h i g h o
7、 r t o o l o w,E S P c o l l e c t i o n e ff i c i e n c y w i l l b e a b l e t o r e d u c e.N o w a d a y s,t h em e th o d s a n d t e c h n iq u e s to in c r e a s e E S P c o lle c t in g e ff i c ie n c y o f h ig h r e s i st iv it y d u s t in c lu d e s a m e l i o r a t i n g E S P s t
8、r u c t u r e s a n d e l e c t r o d e c o n f i g u r a t i o n,w e t t i n g o r d r o p p i n g t e m p e r a t u r e t or e d u c e r e s i s t i v i ty o f d u s t i n E S P,(5 d e v e l o p in g n e w p o w e r s u p p l y t o p r o v i d e s t e a d y e l e c t r i c f i e l dB a s e d o n a
9、 m e l i o r a t i n g s t r u c t u r e s a n d e l e c t r o d e c o n f i g u r a t i o n t o i n c r e a s e E S P c o l l e c t i n ge ff i c i e n c y o f h i g h r e s i s t i v i ty d u s t,t h e p a p e r s t u d i e d c o l l e c t i o n p e r f o r m a n c e o f E S P-n e w t y p eh i g h
10、 e ff i c i e n c y h i g h r e s i s t i v i ty d u s t E S P w i t h o n e p a i r o f a u x i l i a ry e l e c t r o d e s a n d a l t e r n a t ec o l l e c t in g p l a t e s.T h e s t u d y i n c l u d e s:d e d u c i n g e l e c t r i c f i e l d i n t e n s i ty o f t h e n e w ty p e E S Pb
11、 e t w e e n c o r o n a e l e c t r o d e a n d c o l l e c t i o n e l e c t r o d e,s t u d y i n g d u s t c h a r g i n g a n d m o v e m e n t o fc h a r g e d d u s t in c o l l e c t i n g,m e a s u r i n g t h e n e w t y p e E S P c o l l e c t i o n e ff i c i e n c y,a n a l y z i n g V-
12、Ic h a r a c t e r i s t i c,d e t e r m i n i n g t h e r e l a t i o n o f t h e d u s t l a y e r t h i c k n e s s a t t h e b a c k c o r o n a s p a r k p o i n t,t h e r a p p i n g p e r i o d i c i t y a n d t h e w o r k i n g c u r r e n t a n d s o o n.T o p r e m i s e e l e c t r i c i
13、 n t e n s i ty i s n o r m a l d i s t r i b u t i o n,e l e c t r i c f i e l d d i s t r i b u t i o n o f w i r e-p l a t eE S P i s d e d u c e d.E l e c t r i c fi e l d i n t e n s i ty o f t h e n e w t y p e E S P c o n s i d e r e d a s t h e s u p e r p o s i t i o n o fe l e c t r i c i
14、n t e n s i t y w it h w i r e-p l a t e e l e c t r o d e E S P a n d p l a t e-p l a t e e l e c t r o d e E S P.T o c o m p a r e w i t hr e g u l a r w i r e-p l a t e E S P,t h e n e w t y p e E S P e n h a n c e s t h e e l e c t r i c f i e l d i n t e n s i ty a n d ma k e s i t m o r eu n i
15、 f o r m.B a s e d o n s i m u l a t i n g a n d a n a l y z i n g g a s-s o l i d t w o p h a s e fl o w i n e x p e r i m e n t a l s e t-u p,t h efl o w f i e l d o f t h e n e w t y p e E S P i s u n i f o r m.B e f o r e s e tt i n g u p t h e e x p e r i m e n t,w e a n a l y z e d t h ec o l
16、l e c t i o n m e c h a n i s m o f t h e n e w ty p e E S P a n d d e d u c e d e ff i c i e n c y f o r m u l a b a s e d o n t u r b u l e n td i ff u s i o n mo d e l.T h e n V-I c h a r a c t e r i s t i c s a n d d u s t r e mo v a l e ff i c i e n c y w e r e s t u d i e d i n l a b o r a t o
17、 ryr e s e a r c h.a n d b o ile r d u s t(P-0.5 X 1 0 12 g 2-c m a t o r d in a r y te m p e r a t u r e s)is u s e d in t h e e x p e ri m e n t.T h e s t u d y o b t a i n e d d i ff e r e n t V-I c h a r a c t e r i s t i c s a n d e ff i c i e n c i e s t h r o u g h a l t e r i n g t h e c o r
18、 o n aw i r e s q u a n t i ty a n d a d j u s t i n g t h e i n t e r v a l b e t w e e n c o r o n a w i r e s a n d a u x i l i a r y e l e c t r o d e p l a t e s.T h e r e s u l t s o f s t u d y s h o w,d u s t r e m o v a l e ff i c i e n c y o f t h e n e w t y p e E S P i s h i g h e r t h
19、a n r e g u l a rE S P,e s p e c i a l l y p r o m i n e n t w h e n t h e i n t e r v a l b e t w e e n a u x i l i a ry e l e c t r o d e p l a t e s i s w i d e r.S o,i na c t u a l a p p l i c a ti o n,c h o o s i n g p r o p e r i n t e r v a l b e t w e e n c o r o n a w i r e s a n d a u x i
20、l i a r y e l e c t r o d e p l a t e sf o u n d i n g o n V-I c h a r a c t e r i s t i c s m a k e t h e n e w t y p e E S P n o t o n l y b e tt e r r e s t r a i n b a c k c o r o n a b u to b t a i n h i g h e r c o l l e c t i o n e ff i c i e n c y.T h e c h a r g e s i n t h e h i g h r e s
21、i s t i v i ty d u s t l a y e r o n t h e c o ll e c t i o n e l e c t r o d e i n t h e e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r c a n b e a c c u m u l a t e d d u e t o t h e p o o r d u s t c o n d u c t i v i t y w h e n t h e c o r o n a c u r r e n t fl o w s武汉科技大学硕士 学 位论 文第I II 页t h
22、 r o u g h t h i s l a y e r.I n t h i s c as e,a n a d d i t i o n a l e l e c t ri c f i e l d i n t h e d u s t l a y e r c a n b e b u i l t u p b yt h e s e a c c u mu l a t e d c h a r g e s.T h e m a t h e ma t i c a l mo d e l s o f t h e c h a r g e s a n d t h e a d d i t i o n a l e l e c
23、 t r i cf i e l d i n t h e c h a n g e d d u s t l a y e r a r e d e v e l o p e d b y t h e e l e c t r o s t a t i c s.T h e c h a n g e d i s t r i b u t i o n a n dt h e a d d i t i o n a l e l e c t r i c f i e l d s t r e n g t h d i s t ri b u ti o n a r e b o t h p r o p o rt i o n a l t o
24、t h e s q u a r e o f t h e d u s tl a y e r t h i c k n e s s.A f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g t h e c h a r g e d d u s t l a y e r t h i c k n e s s a t t h e b a c k c o ro n as p a r k p o i n t i s t h e n o b t a i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h th e c o n d i t i o n e q u
25、a t io n o f t h e b a c k c o ro n a b re a k d o w nfi e l d s t r e n g t h.T h e t h e o r e t i c a l r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e d u s t l a y e r t h i c k n e s s a t t h e b a c k c o r o n a s p a r kp o i n t i s t h e f u n c t i o n o f t h e c o r o n a c u r r e n t d
26、e n s it y a n d t h e d u s t r e s i s t i v i t y,a n d a s w e l l a s t h es t r u c t u r e d i m e n s i o n s o f t h e e l e c t r o d e s o f E S P.A p r i n c i p l e t h a t t h e c o n n e c t i o n l i n e o f t h e b a c kc o r o n a s p a r k p o i n t s i s p e r p e n d i c u l a r
27、 t o t h e c u r v e s o f t h e v o l t a g e-c u r r e n t c h a r a c t e r i s t i c s i s d i s c o v e r e d.F r o m t h i s f e a t u r e,a n e w a n d s i m p l e g r a p h i c a l m e t h o d i s p r o p o s e d t o d e t e r m i n e t h e d u s t l a y e rt h i c k n e s s a t t h e b a c
28、k c o r o n a s p a r k p o i n t.T h e r e f o r e,t h e r a p p i n g p e r i o d i c i ty a n d t h e w o r k i n gc u r r e n t c o u l d b e s e l e c t e d r e aso n a b l y b y t h e t h e o re t i c a l a n d e x p e r i me n t a l me t h o d s i n t h i s p a p e r.K e y w o r d s:e l e c t
29、 r o s t a t i c p r e c i p i t a t i o n,h i g h r e s i s t i v i ty d u s t,v o l t a g e-c u r r e n t c h a r a c t e r i s t i c,b a c k c o r o n a武汉科技大学硕 士学 位 论文第 1 页第一章绪论1.1 引言 随着全球环境的恶化，人们对环境的保护越来越重视，特别是工 业化生 产以 来，各种尾气的排放、烟尘的扩散，致使工 业城 市的空气质量下降。为 此，人们采取了各种净化方法。静电 除 尘 器(E le c t ro s t a t
30、ic P r e c ip it a to r，简 称E S P)是 最 常 用 的 净 化 设 备 之 一。电 除尘器由 于其较高的效率，较低的运行成本，目 前广泛的用于冶金、热电、建材等行业。通过电 除尘器的 净化，对回收比电 阻为 1 0 0-1 0 0 n c m的 烟尘是很有效的。但是在工业生产过程中 总会有相当一部分高比电 阻(大于1 0 1 1 Q c m)的 烟尘，而收集高比 烟尘是比较困 难的。因为常规电除尘器净化高比电 阻烟尘时极容易产生反电晕，导致粉尘二次扬尘严重、除尘性能恶化。目前人们一直在着手研究收集高比电阻烟尘的电除尘器。通常采用对烟尘进行增湿，加入一些能降低电 阻
31、率的物质和水幕收尘极等加以 捕集.因而增加设备费用和运行费用，产生 二次污染等缺点。许多研究者还在电除 尘器的 本体结构及其供电方式行做了 很多工作。如采用间歇供电、宽间距、予荷电 和脉冲 供电等 新技术，其目的 都是为了能 够很有效的收 集高比电 阻烟尘。因 此，对收集高比电阻的电 除尘器进行理论和技术的 研究可以 极大减少烟尘的排放量，从而对降 低烟尘对 人类健康的危害、保护环境、发展经济具有重要意义。1.2 静电 除尘器应用的发展及其现状1.2.1 静电除 尘器发展的历史回 顾 早在公元前六百多年，希腊人就发现了 静电吸附 现象。我国 西汉末年，也有了 静电 产生吸附作用的 文字记载。但
32、将这一现象应用于工业除 尘，则是二十世纪初才开始的。国 外最早是 1 9 0 7 年美国 加利福尼亚大学化学教授柯特雷尔(F.G.C o t t r e l l)将电 除尘用于气体净化，建立了 工业化电除尘装置。随着工业经济的发展，电除尘技术发展迅速，广泛的应用于冶金制造、水泥生产、火力发电、造纸、石油、碳黑和合成纤维等工业部门，并取得了 一大批专利技术并发表了大量有关论文，至 1 9 5 7年为止，外国出 版的 有关静电除尘论文有5 0 0-6 0 0 篇，目 前每年关于静电 除尘的 论文约1 0 0 0 篇 D 我国静电 除尘技术发展大致可以 这样概括:起步晚、发展快、潜力大。发展过程大体
33、可以分为两个时期:1 9 7 2 年以 前的 探索时期，1 9 7 2 年以 后的 发展时 期。1 9 7 2 年以前的探索时期，主要特征是仿造和试用，极板大多是棒伟式，电晕极为细圆线，技术水平较低。1 9 7 2 年以 后的发 展时期，主要特征是研制、引进、吸收、提高，静电 除尘技术水平迅速发展。8 0 年代中 期以 来，为了 满足日 益严格的环境质量要求，国 家科委将“高效除尘技术的研究”列入“七五”攻关项 目，开展了宽间距电除尘器、脉仲供电电源、烟气调质和板线配置的 研究等。我国 还先后引 进瑞典F l a k t 公司、德国L u r g i 公司、美国G E 公司等世界知名公司的先进
34、电除尘技术，对促进我国电除尘技术水平的 提高也发挥了 重要的 作用2,3 第 2 页武汉科技大学硕 士 学 位 论 文1.2.2 影响 静电除尘器性能的因素 影响静电除尘器性能有诸多因素，大致可归纳为三个方面:烟尘性质、设备状况和操作 条 件 47 。这 些因 素 之 间 的 相 互 联 系 如图1.1 所示。由 图1.1 可 知，各 种 因 素 的 影 响 直 接关系到电 晕电 流、粉尘比电阻除 尘器内的 粉尘收集和二次飞扬这三个环节，而最后结果表现为除尘效率的高低。烟气湿度烟气温度烟气成分烟气压力含尘量粒经分布密度粉尘成分电极形式气流分布供电状态振打情况电晕电流厂1IL、厂11、气尘烟粉厂
35、|了11、质 性 尘 烟粉尘比电阻设 备 清 况 一操 作 条 件 粉尘收集及二次飞扬图1.1影响除 尘性能的主要因素及 其相互 关系14 1F i g.1.1 T h e rel a t i o n o f f a c t o r s o f E S P p e r f o r m a n c e1.2.3 静电 除尘器存在的问 题 在各种除尘技术中，电除尘的基本理论显示出的优越性，无疑是一枝独秀，但是从全球环境热潮中，各国对大气污染控制水平不断提高，西方发达的工业化国家在 2 0世纪末落实 了 较 为 严 格的“洁 净 空 气 修 正 案，要 求 颗粒 物 的 允 许 排 放 浓 度 控
36、制 在5 0 m g/N m，以 内，同时，我国也颁布的新大气污染物排放标准(如水泥工业、火电 厂等行业)要求颗粒物的排 放 在5 0 m g/m 3 以 下。这 使 得电 除 尘 器 面临 着 严重 的 挑战，特 别 是 受 到 袋 式除 尘 器的 严 重冲击 5 目 前在世界范围内电除尘技术的发展尚存在着许多Pk待解决的问题:(1)理论落后于应用实践 早在 1 9 8 2年美国学者怀特就明确指出:“电除尘技术还远远没有被充分认识，还有许多 现象不可理解，不可预计，实践 还只能依靠经验”3 。除尘过程是一个复杂的 物理 过程，该过程在三维空间中同时相互作用，涉及诸多的 科学 领域，如应用物理
37、、化学、机械、电子学、流体力学等 等，还有许多 基础的东西尚 未被人们了 解。今后除尘理论主要研究方向有 3,5 ,电除尘收集理论研究。如除尘效率理论公式，驱进速度计算，粒子荷电行为等。目前或仅就单一因素或假设简化的条件研究，尚未能阐明集尘的全部过程，例如，在假设条件下的驱进度的计算结果和实际值往往相差几倍甚至十几倍，且不能判明误差症结之所武汉科技大学硕 士学 位 论文第3 页在。因此，这方面值得研究。针对某一类新除尘技术的理论研究。如离心脉冲静电 分离 技术，研究其分离机理、速度分布、浓度分布、颗粒运动规律、设计优化理论等。电除尘器设计参数与烟尘性质之间关系定量研究。对不同烟尘性质、粉尘性质
38、、板线配置、电 场强度等的选择，尚 无定量的方法，缺乏针对性的令人信服的 依据等。对于粉尘沉积，影响反流状况及其影响因素的认识，还停留在粗浅的水平。各电场粉尘特性差异很大，但前后电场的设计大同小异，即使分别对待，依据也不充分口 (2)结构型式还不理想 电除尘器虽有管式和板式、立式和卧式、侧打和顶打之分，且结构型式多种多样，但其结构还不很理想，如存在二次扬尘、串流和气流分布不均等问题。随着环保要求越来越高，排放控制越来越严格，开发新型电除尘器、降低投资、提高效率是当务之急。主要从以下两个方面进行研究:开发高速流电除尘器。常规电除尘器，电场风速为 l m/s 左右。电除尘效率高，阻力小，但造价高。
39、如果电除尘器 在维持原有效率的同时 能大幅度提高电 场风速(提高4-6 m/s以上)，即采用所谓高速流电除尘器，则有可能大大减少其体积和造价，一定是很有吸引力。电除 尘器本体结构完善创新。继续开发一些新型结构电除尘 器，克服缺点和不足，使其尽快推广应用。如房式、横向电极、六角通道、移动电极、透镜电极、轻质 电除尘器、超高压宽间距电除尘器等。管式电除尘器在场强和烟尘均布有优点，若能解决二次扬尘问题，将具有生命力;卧式电除尘器存在串流、浓度及粒径分布不均等，有待改进，结构加工也有变革的余地。(3)供电 电源仍需改善 在供电电源的整流变压装置和控制方面，己多次换代，几经变革，发展迅速。但是影响电除尘
40、器的许多物性参量难以定量确定。电源和本体的阻抗匹配及其调节尚未圆满解决，常规电源难以调整使得电压尽可能高时有适度的电晕电流，由于受电除尘器本身电容的 影 响，脉 冲 供电 很难 获 得陡 峭 的 窄 脉 冲波 形 s11.3 本章小结 一百多 年来，静电除 尘技术已 经得到了快 速发展。目 前，静电除尘 器已成为一种 应用非常 广泛的 颗粒污染物净 化设备，但其仍存在很多P3待解决的问 题，如理 论落 后于应用实践、结构型式还不理想和供 电电源仍需改善等。第 4页武汉科技大学硕 士 学 位 论 文第二章 高比电阻电除尘器的研究现状 当今电除尘技术的研究目 的在于提高电除尘器的效率，除了 确保新
41、上马的电除尘 器有较高的效率外，还要通过改造原有电除尘器，以 满足日 益严 格的 排放要求，同 时要尽可能减 轻重量，降低成本。为此，各国 同 行们都在以 下从几个方 面去 努力。一、研究烟尘的在线理化特性，提高真实直观的检测水平 工业炉窑烟尘的在线理化特性是电 除尘器正确选型和工艺参 数确定的 先决条件，是分析 和判断电除尘器症结的 重要依据。对电除尘器的最佳运 行控制及性能 分析有重要的实 用价 值。以 往传统的作法是收集粉尘回实验室分析和称量计算，既费时、费工又不能反映 真实 工况。今后发展的方向 是，用红外 光谱吸收法、激光和 光学技术对烟道粉尘进行在线测量，这方 面的 研究工作国 外
42、已 有大量文献报道。二、开发新的除尘系统，改善工艺条 件和除尘器本体结构 我国颁布的颗粒物新排放标准已 经达到发达的工业化国家的 水平，要求颗粒排放 浓度在5 0 m g/m 3 以 下，特 别 是 对 于 低 硫 煤，灰 分 又比 较 高的 情 况 下，使 用一 级电 除 尘 器在目 前的 技术条 件下，从经济的合适性考虑，似乎稍有困难。因此，有 人建议，在电除尘器 后面或 前面加一级布袋除尘器，或干脆用 布袋除尘器取代电 除尘 器。但是也 有人认为，采用电一 袋两级除尘是不可取的:而用布袋除尘器，运行费用较高。因为对于一般 2 0 0 M W-3 0 0 MW 发电机组配套的袋式除尘器，其
43、电耗约占电厂发电量的1.4%-2.2%，还不包括滤料的 更换及其人工费用在内 s 1 因此，开发新的电 除尘系统，提高 S C A(比集尘面积)，减少电除 尘器重量，改善电气性能，是电除尘器具有竞争潜力的途径。同时，对于运行效果较好的电除尘器。也可以通过烟气调理进一步改善性能，达到提高 效率的目 的。国外一些公司 把E S P 置于F G D C(烟气脱离)装置的 气一 气换热 器之 后，其日 的是针 对电 厂高比 电阻 粉尘 要引 起火花或反电 晕，难以提高除尘效率的弊端，使通过E S P的烟气温度 由常规的1 3 0-1 4 0 降至 9 0 -1 0 0 0C,以 降低飞灰的比电阻，从而
44、实现改善电除尘 器的除尘效率。试验 证明，E S P 的出口 排放浓度 可 达3 0 m g/m 3 以 下 s1 近年来，日本推出的“温式 E S P”和“移动电极 E S P”也是谋求不同结构提高效率的新倾向。在目前电除尘器进出烟箱中增加电晕线的方法，也是一种充分利用空间的好方法。三、提高供电水平 提高电 除尘器的除 尘效 率，也可以 通过提高供电水平来实 现，这是一种经 济简便的办法。日本电力公司己设计出了一种独特的高压控制器，通过 V-I 特性和二次电压波形的检测分析，来调节间隙率最佳化，以消 除反电 晕，使电除尘 器性能 改善，功耗降 低，除尘效率大大提高。国内 外用最新微机 控制系
45、统实 现 E S P 管理现代 化，我国 用数学方法表达可控硅移相导通与输出电压、电流的关系，同 样也达到改善电除 尘器性能的目 的。俄罗斯正开发一种新电 源，采用变极 性的 供电技 术来提高电除 尘效率，其设备用于 不同 煤种的热电 站的 试验结果表明，在未投入振打系统时，除尘效率可以 提高2.5 -5 倍 5 1。还有用脉冲供电武汉科技大学硕 士学 位论 文第5 页技术和用低波纹(脉动)直流供电技术提高电除尘器除尘效率的经验。我国首创的双功能高效电 源，集脉冲、直流供电 于一体，能扩大电 晕电 压上下限 值。增大近板电 场强 度和电流密度的均匀性，有利提高除尘效率。2.1 高比电阻电除 尘
46、器的研究现状 电 除 尘 器的 收 尘效 率(种 受 很 多 因 素的 影响，其中 粉 尘的 比 电 阻(P)是 主 要 因 素 之一，它对收尘效率的影响是相当大，图 2.1 所示是常规电除 尘器的 粉尘比电 阻与除尘效率的 关 系 61。目 前，在工 业 上 生 产中 使 用的E S P 大 部 分为 常 规式 的。所 谓常 规 式，指 的 是 极间距 6 3 0 0 m m、高压直流供电、板卧式、单侧摇臂振打清灰等。常规E S P在捕集高比电阻粉尘时，由 于电 场力的作用，极板会对尘层产生一定的 吸引 力，当 粉尘比电阻较高时，吸引 力也相当 大，这样就需要足够大的 振打力将粉尘振落，而常
47、规E S P 的 振打系统不能满足这一要求时，尘层的 绝缘强度(E s)将会显著下降，导致尘层内电 压降形成的电 场强度E d大于E S，在尘层内 部某处就 产生气隙击穿现象，出现大量的正、负离子，这些离子 在电 场力的作用下分别驱向阴阳两极。这些正离子在向阴极驱进过程中，会有许多机会与向阳极板驱 进的 荷电 粉尘粒子(带负电)相碰撞，碰到一起的 正负离子将产生电 荷中和现象，使荷电 粉尘粒子的 荷电量(妇 显著降低，产生反电 晕现象，致使驱进速度 C O 降 低，导 致E S P的收尘效率大大降低。通过以上分析，可以得出以下结论:对于常规电除 尘器(E S P)，粉尘比电 阻(川 的 升高
48、使粉尘厚度增加;阳极板上的高比电 阻粉尘层达到一定厚度，才会有反电晕现象发生;粉尘的荷电量降低是收尘效率降低的关键。人们正是基于以上的认识，逐步研究出了 一系列捕 集高比电阻粉尘的E S P.苍 0 1 0 0 1 0 1 0 p/(S 2.c m)图2.1 常规E S P 的，一曲 线F i g.2.1 T h e r 1-p r e l a t i o n s h i p o f t h e reg u l a r E S P2.1.1 高比电阻电除尘器新技术 国内 外对电 除尘理论方面 研究比较重视，这个方面的 新进展主要反映在电除 尘效率理论计算公 式、空间电荷行为、粒子荷电、电 流体
49、力学、电 风形 成及影响、反电晕 现象及预防、烟尘运动等方面。电除尘除尘效率理论公式最早是多伊奇效率公式(D e u t s c h公式第 6 页武 汉科技大学硕 士 学 位 论 文7=1-e A M/Q)这 个 公 式 是 在忽 略 了 许多 条 件 下 推导 出 来的，其 计 算 值与 实 际 值 往 往 相差 几 倍或十几倍以 上。近年来，在此基础上大量研究者提出了 许多数学模型，如L e o n a r d 模型、C o o p e r m a n 模 型 等，这 些 模型 中 不 仅 考 虑 了 静 电 传 输的 作用，而 且 还 强 调 紊 流 传 质的 作 用，提出了 掺混系数概
50、念(衡量粒子的掺混程度)和紊流掺混效率计算公式。国 内 有学者 提出了 电 风的 新 概 念，研究 了 电 风 对除 尘 效 率 公 式 的 影 响 7l。而 高 比 电 阻 电 除 尘 器 的 技 术 都 是在此基础上革新发展的。()电矩粉尘收尘理论 从电 介质物理学的 观点看，各种粉尘粒子都属于电 介质材料，在电场作用 下都产生 电极化现象。在外电场作用下，粒子内 部正负电荷相互分离，形成感应电矩，此时的粉尘 称为电 矩粉尘。在电除尘器内 几乎所有的 粉尘都为电 矩粉尘，而己 在电场内 建立完成电 矩和在无电 场区域内 消失电 矩的时间都在 1 0 1 0 秒内。电 矩粉尘收集主要靠两种力