PM2.5在电袋除尘器中的荷电与运动

摘要

工业锅炉排放的燃煤烟气是大气中细颗粒物的主要来源，这些细颗粒物是影响大气质量和能见度的主要因素。燃煤锅炉常用的除尘设备包括电除尘器和布袋除尘器，近些年来，电袋除尘器的兴起为除尘事业的发展做出了巨大贡献。电袋除尘器作为电除尘器和袋除尘器的结合体，具有除尘效率高且稳定，过滤压降低等优点。对于电袋除尘器的研究早已成为热点，但对于细粒子在电袋除尘器内的荷电捕集和运动机理仍有待进一步研究。 本文设计并搭建了电袋复合除尘器实验平台，通过制定合理的实验方案，并选择实验设备和实验材料，对细粒子在除尘器内的荷电情况及运动状态进行研究，同时对不同工况下除尘器性能进行比较分析。 电场区内的电晕离子风对粉尘粒子的荷电捕集具有重要影响，本实验通过PIV（激光粒子图像测速）对电场区内粒子运动状态进行直观测试，得到了不同电场电压下离子风对粒子运动的影响规律；同时创新性地对布袋除尘单元内荷电粒子的运动状态进行研究，揭示了荷电粒子在布袋除尘器内的受力情况及运动规律。实验中对滤料表面粉尘层累积电荷量、过滤压降与电压、时间等变量的关系进行研究，为进一步研究电袋细粒子捕集机理提供了理论基础。 本实验利用ELPI+（静电低压撞击器）对不同工况下粒子的捕集情况及荷电情况进行实验研究。实验得到了电场电压、过滤风速和电场结构等因素对于细粒子荷电及捕集效率的影响规律。实验表明：随着电场电压的增大，粒子的荷电效果和捕集效率均得到提升；过滤风速的提高不利于粒子的荷电捕集，应选择适当的过滤风速；此外，电场结构对除尘器性能也会产生很大影响，相比于线电极和螺旋线电极，芒刺电极放电效果更好，有利于粒子的充分荷电，同时电场级数的适当增加能提高粒子的捕集效率；过滤时间对粒子的荷电捕集效果影响不是很显著。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.1.1 我国细颗粒物污染现状

1.1.2 课题研究意义

1.2 除尘技术的发展现状

1.2.1 电除尘技术

1.2.2 布袋除尘技术

1.2.3 电袋复合除尘技术

1.3 电袋除尘机理

1.3.1 离子风

1.3.2 电凝并

1.3.3 静电增强纤维过滤

1.3.4 荷电尘粒在滤料表面沉积状态

1.4 研究内容和方案

1.4.1 研究内容及创新点

1.4.2 研究方案

第2章 实验系统与测试

2.1 实验系统的设计与组成

2.2 粉尘的测试选择

2.3 滤料性能测试

第3章 电袋复合细粒子捕集机理研究

3.1 电场区离子风的实验研究

3.1.1 实验设置和参数

3.1.2 离子风对粒子运动的影响研究

3.2 布袋区粒子运动状态的研究

3.2.1 实验设置和参数

3.2.2 静电作用下荷电粒子运动研究

3.3 粉尘层累积电荷量分析

3.4 粉尘层孔隙率和过滤压降的研究

3.5 小结

第4章 电袋复合除尘器工艺性能研究

4.1 实验参数及步骤

4.2 过滤风速对粒子荷电捕集的影响

4.2.1 过滤风速对粒子荷电的影响研究

4.2.2 过滤风速对除尘效率的影响研究

4.3 电场结构对粒子荷电捕集的影响

4.3.1 电场结构对粒子荷电的影响研究

4.3.2 电场结构对除尘效率的影响研究

4.4 工作时间对粒子荷电捕集的影响

4.4.1 颗粒荷电情况随时间变化分析

4.4.2 除尘效率随工作时间的变化研究

4.5 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢