论文部分内容阅读
静电除尘器一直被广泛的应用于工业生产中,其对含尘烟气中颗粒的整体质量脱除效率可达到99%以上。但是,静电除尘器对粒径为0.1-10μm的颗粒的脱除效率较低,特别在0.1-1μm粒径范围内脱除效率存在穿透窗口。同时,静电除尘器运行参数,二次扬尘及电晕风等因素均会对颗粒的脱除效率产生影响。本文通过数值模拟的方法,对静电除尘器脱除细颗粒物进行研究,研究结果可为静电除尘器的优化和设计提供一些理论指导。本文通过将模拟计算值与已有实验数据与进行对比,在误差允许范围内,验证了该模型的可靠性。主要研究内容如下:首先,对已有的静电除尘器效率计算模型,包括Deutsch、Cooperman、Ortiz、Zhao等模型进行分析,基于上述模型对实际电厂中的静电除尘器颗粒捕集效率进行计算,将计算所得效率与电厂实测效率进行对比,得到在0.01-10μm不同粒径范围内更加符合实际脱除效率的模型。其次,采用多物理场仿真软件COMSOL建立了静电除尘器脱除细颗粒物数值模拟模型,对内部电场分布、流场分布、颗粒运动场分布特性进行了分析。研究表明:空间电荷的存在使得极板间的电场及电势分布更加均匀;入口流速越小,对应的无量纲常数静电体力与惯性力的比值NEHD越大,放电极线与收尘极板之间存在对称的旋涡越大。当入口流速为1.0mm/s,NEHD=0.99时,在放电极线与收尘极板之间的流动接近于稳定的层流流动;不同粒径范围内颗粒的荷电机制不同,当颗粒的粒径介于0.01-0.1μm时,颗粒的荷电机制主要为扩散荷电,颗粒在进入到收尘极板时,荷电速率就达到了最大。当颗粒的粒径为1.0-10.0μm时,颗粒的荷电机制主要为电场荷电,颗粒在到达第一个放电极附近的位置时荷电速率达到最大。此外对0.01-0μm颗粒的捕集效率进行了模拟计算,发现当粒径小于1μm时,有无考虑曳力滑移修正两种情况下的颗粒捕集效率相差较大。当粒径大于1μm时,两种情况下的颗粒的捕集效率基本吻合。最后,对于0.01-10μm粒径范围内的颗粒,针对入口流速、极板电压、极板长度、极板间距及有无电晕风等影响颗粒运动轨迹及颗粒捕集效率的诸多因素进行了研究。结果表明:随着极板电压的增加,颗粒的捕集效率升高;随着极板长度增长,颗粒捕集效率增长,但增长趋势逐渐减缓;随着入口流速、极板间距的增大,颗粒的捕集效率降低。此外,发现电晕风存在时颗粒的捕集效率大于等于不考虑电晕风的情况,即电晕风对除尘效率具有促进作用。同时电晕风对除尘效率的影响随着入口流速的增加而减小,随着极板电压的增大而增大。