【摘要】：目前,我國大氣環(huán)境中的細(xì)顆粒物污染問題已十分突出,嚴(yán)重危害人體健康和大氣環(huán)境,細(xì)顆粒物的高效脫除控制得到國內(nèi)外廣泛研究。燃煤電廠是我國細(xì)顆粒物污染的重要來源之一,但是其傳統(tǒng)的除塵技術(shù)雖然總除塵效率較高,但是對細(xì)顆粒物的脫除效率較低。電凝并技術(shù)可以促進(jìn)荷電顆粒物的凝并脫除,被認(rèn)為是一種有效的細(xì)顆粒物控制途徑。電凝并技術(shù)的關(guān)鍵是顆粒物的荷電,而傳統(tǒng)直流電場對顆粒物的荷電效果有限。脈沖電暈流光放電起始于電子崩,其流光通道可以貫穿正負(fù)電極,通道內(nèi)存在大量高能自由電子和正負(fù)離子,可以增強(qiáng)顆粒物荷電,同時促進(jìn)荷電顆粒物的凝并,有利于后端的高效除塵,因此被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的電凝并技術(shù)之一,但是該技術(shù)針對細(xì)顆粒物的高效脫除尚處于實驗室階段,對各個實驗參數(shù)的影響機(jī)制還缺乏全面了解,同時對于脈沖電場中顆粒物荷電模型研究過于簡化。鑒于此,本文展開了相關(guān)的實驗和理論研究。本文在顆粒物荷電機(jī)理研究方面,以單極荷電理論為基礎(chǔ),將脈沖電場中顆粒物荷電簡化為脈沖周期不同時段電子和正離子的荷電作用,將直流電場中顆粒物荷電簡化為單極性離子的場致和擴(kuò)散荷電。根據(jù)帶電粒子平均自由程和顆粒物粒徑的關(guān)系,綜合考慮庫侖力和鏡像電荷力的影響,構(gòu)建了脈沖電場和直流電場中顆粒物荷電理論模型。以高能自由電子在電子溫度下的類擴(kuò)散荷電理論解釋脈沖電場中高能自由電子對顆粒物的荷電作用。本文在實驗研究方面,設(shè)計和搭建了基于線板式反應(yīng)器的脈沖電暈放電結(jié)合直流收塵細(xì)顆粒物高效脫除小型實驗平臺,研究了不同反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)、放電參數(shù)和脈沖波形以及不同煙氣氣氛等外場條件對細(xì)顆粒物荷電和脫除特性的影響作用。首先研究了脈沖電暈放電產(chǎn)生的高能自由電子能量水平空間分布特性。實驗結(jié)果表明,高能自由電子能量水平空間分布呈現(xiàn)以線電極為中心面向板電極的扇形分布,與二次流光的空間分布特性吻合,同時增大相對濕度和減小含氧量有利于高能自由電子生成。其次研究了不同電場中放電特性和顆粒物荷電特性。實驗結(jié)果表明,負(fù)直流電場的伏安特性和顆粒物荷電特性優(yōu)于正直流電場,脈沖電場對反應(yīng)器的能量輸入優(yōu)于直流電場。直流電場中顆粒物荷同極性電荷,脈沖電場中大粒徑顆粒物荷負(fù)電而小粒徑荷正電。隨著反應(yīng)器消耗脈沖能量的增大,顆粒物異極性荷電的臨界粒徑逐漸增大。增大脈沖上升前沿和脈沖寬度以及增大相對濕度和減小含氧量均能提高脈沖能量輸入,從而增強(qiáng)顆粒物的荷電,其中脈沖寬度和含氧量的影響作用較大。然后針對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)和電信號參數(shù)開展四參數(shù)四水平正交實驗和單因素實驗來優(yōu)化脈沖電場中小粒徑段顆粒物荷電特性。實驗結(jié)果表明,對顆粒物荷電的影響,線線間距最大,線板間距其次,脈沖頻率最小。顆粒物荷電的實驗參數(shù)優(yōu)化組合中,線線間距為線板間距的2倍以上,脈沖頻率為300 Hz。脈沖電場中粒徑0.2μm的顆粒物荷電最困難�；谏鲜鲅芯�,開展了脈沖電暈放電結(jié)合直流收塵細(xì)顆粒物高效脫除實驗研究。實驗結(jié)果表明,負(fù)直流電場的除塵效率優(yōu)于正直流電場和單獨脈沖電場。直流聯(lián)合脈沖再聯(lián)合直流的電場匹配形式具有較高的大粒徑段顆粒物除塵效率和亞微米級顆粒物的脫除效率,粒徑0.2μm顆粒物的脫除效率最低。增大脈沖上升前沿和脈沖寬度以及增大相對濕度和減小含氧量能提高顆粒物的脫除效率,其中脈沖寬度和含氧量的影響作用較大�；谛⌒蛯嶒炂脚_的研究,設(shè)計了燃煤電廠細(xì)顆粒物高效脫除系統(tǒng),電場匹配形式為直流聯(lián)合脈沖再聯(lián)合直流電場,該系統(tǒng)具有較高的細(xì)顆粒物整體質(zhì)量脫除效率和亞微米級顆粒物數(shù)目濃度綜合脫除效率,具有良好的大氣環(huán)境保護(hù)效應(yīng)和較高的整體經(jīng)濟(jì)效益。
【圖文】：

圖１－２邋２０００年？２０１２年我國發(fā)電用煤趨勢圖Ｗ逡逑我國電力格局Ｗ火為發(fā)電為主，據(jù)國家統(tǒng)計局最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示Ｗ，２０１３年我國火電逡逑

其是京津冀和長蘭角地區(qū)，而由美國宇航局ＮＡＳＡ于２０１２年么布的根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演得逡逑到的我國ＰＭｕ年平均濃度分布數(shù)據(jù)顯示Ｗ，我國煤耗量較高的地區(qū)與ＰＭ２．５年平均濃度逡逑較高的地區(qū)具有良好對應(yīng)關(guān)系，如圖１－４所示。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，，我國煤炭的大量使用對逡逑我國重點地區(qū)和重點省份的ＰＭｕ年平均濃度貢獻(xiàn)率約為５６％，其中京津冀地區(qū)為５１％？逡逑．６２％，長＝角地區(qū)為５４％？６１％［７１。由煤炭使用產(chǎn)生的ＰＭ２．５污染，其中近六成來自于煤逡逑炭的直接燃燒排放，近四成來自于重點用煤行業(yè)的非直接燃燒排放Ｗ。逡逑由圖ｌ－４（ｂ）可知，我國中部和東部沿海地區(qū)已經(jīng)大面積成為ＰＭｕ重點污染區(qū)域，其逡逑ＰＭ２．５年平均濃度均超過３５邋ｎｇ／ｍ３，該數(shù)值是世界衛(wèi)生姐織安全標(biāo)準(zhǔn)（１０邋ｊｉｇ／ｍ３）邋Ｗ的３．５逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X773


本文編號：2709881