【摘要】：發(fā)展煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化清潔發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電以及其他以氣化為龍頭的潔凈煤技術(shù)是國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。高溫除塵是提高這些技術(shù)整體效率和保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。靜電除塵技術(shù)效率高、氣體處理量大,但目前通常僅適用于200℃以下工況。高溫靜電除塵(特別是400℃以上)的理論和技術(shù)體系很不完善,優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重匱乏,無法滿足煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化清潔發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等技術(shù)的要求,亟需開展系統(tǒng)的研究。論文開展了高溫環(huán)境(350-850℃)下線管式除塵器放電機(jī)理與除塵特性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,以期為高溫氣體靜電除塵提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。介紹了高溫除塵課題的研究背景和意義,綜述了幾種主要的高溫除塵技術(shù)及其特點(diǎn),簡(jiǎn)介了傳統(tǒng)(溫度小于200℃)靜電除塵技術(shù)的發(fā)展概況與高溫(溫度大于400℃)靜電除塵技術(shù)的研究現(xiàn)狀,針對(duì)現(xiàn)有高溫靜電除塵技術(shù)研究的不足,提出了本文的研究?jī)?nèi)容和目的。對(duì)高溫環(huán)境下的直流放電演變過程進(jìn)行可視化研究,試驗(yàn)探索了線管式裝置在高溫常壓下的直流放電特性。通過分析放電圖像與伏安特性曲線,討論了各種放電類型的發(fā)生機(jī)理。增加異極距或氣體分子自由程可以提高裝置的火花擊穿電壓以及電暈放電的穩(wěn)定區(qū)間。溫度為850℃時(shí),對(duì)異極距29mm的裝置而言,有較寬的穩(wěn)定電暈放電區(qū)間。空氣氣氛中,對(duì)不銹鋼電極而言,異極距為5mm、溫度350～650℃時(shí),隨著電壓的增加,依次出現(xiàn)電暈放電、輝光放電和弧光放電,當(dāng)溫度升高到700℃以上時(shí),出現(xiàn)輝光放電與弧光放電；異極距為29mm、溫度350-750℃時(shí),只經(jīng)歷電暈放電與弧光放電,溫度為850℃時(shí),在電暈放電與弧光放電之間,出現(xiàn)短暫的輝光放電。分析了高溫線管式裝置中直流負(fù)電暈放電電流特性,推導(dǎo)了電負(fù)性氣體以及非電負(fù)性氣體中放電電流的理論表達(dá)式,提出了放電電流成分定量分析的方法。電離系數(shù)與吸附系數(shù)的差值a-η越小,非電負(fù)性氣體中的放電電流與電負(fù)性氣體中放電電流的比值越大,當(dāng)a-η=0時(shí),該比值為expα(r-r0),達(dá)到最大。在350～850℃內(nèi),電暈放電電流中,一些電子沒有被氣體分子所吸附而形成電子電流,這部分電流占據(jù)總放電電流的較大比例,并且,電子電流的比例隨著溫度或端口電壓的增加而增加。提出了一種適用于高溫線管式裝置直流負(fù)電暈放電的解析方法。將異極距空間分為電離層、吸附層以及漂移區(qū),通過試驗(yàn)研究得到吸附層的邊界條件,根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)的主要物理過程分別列出各自的控制方程并求解,得到了電暈放電區(qū)域的范圍以及異極距空間內(nèi)電場(chǎng)與電荷的分布情況。利用該方法計(jì)算得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好,在350-750℃內(nèi),相對(duì)誤差不超過5%。探索了高溫線管式裝置的除塵特性,采用設(shè)計(jì)特殊形狀的絕緣子與控制絕緣子溫度相結(jié)合的方法,克服了爬電現(xiàn)象,提出了一種適用于高溫線管式靜電除塵器內(nèi)顆粒捕集過程的理論分析方法,計(jì)算了粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)情況和捕集效率。在除塵器入口氣體溫度350～700℃內(nèi),以燃煤電廠煙氣中的顆粒為例,對(duì)于入口質(zhì)量濃度200-3600mg/Nm3的工況,裝置的除塵效率可達(dá)99.6%以上。除塵能耗指數(shù)與除塵電壓以及入口質(zhì)量濃度之間滿足如下關(guān)系：φ=CUpp2(Up-Uc)/min。電暈放電進(jìn)入第二階段以后,采用本文所提出的理論分析方法計(jì)算得到的除塵效率與試驗(yàn)結(jié)果符合較好,最大相對(duì)誤差不超過8%。反電暈放電是影響除塵器運(yùn)行的巨大挑戰(zhàn)。對(duì)線管式靜電除塵器中反電暈放電的發(fā)生、發(fā)展直至引起火花擊穿的完整過程進(jìn)行可視化研究,分析了反電暈放電與正常電暈放電相互作用的機(jī)理。反電暈放電一起始發(fā)生在積灰層表面,隨著電源輸出電壓的增加,反電暈放電向異極距空間發(fā)展,最終可與陰極線附近的電暈放電區(qū)域連通；一般來說,溫度較低時(shí)(350℃),反電暈放電可與正常電暈放電共存,而在溫度較高時(shí)(500℃或以上),反電暈放電很強(qiáng)烈,很容易引起火花擊穿；在正反電暈放電共存階段,反電暈放電的存在對(duì)除塵效率影響很小,在反電暈放電與火花擊穿共存階段,除塵效率急劇下降,值得注意的是,反電暈放電發(fā)生時(shí),除塵能耗都大幅增加。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X773
【圖文】：

２０１３年邐單位：Ｇ、＼逡逑圖１－］．截止２０１３年底我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量結(jié)構(gòu)逡逑受限于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將仍然是我國(guó)電為生產(chǎn)逡逑所依賴的主要一次化石能源Ｗ。２０１３年我國(guó)煤炭消費(fèi)總量是３６．８億噸，按照規(guī)逡逑劃，到２０２０年將巧到４２億噸左右，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為２．２％。２０１４年至２０２０逡逑年間煤炭規(guī)劃消費(fèi)水平如圖１－２所示Ｗ，預(yù)計(jì)更多的煤炭將用于發(fā)電。逡逑與此同時(shí)，Ｗ煤為主的能源結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)導(dǎo)致我國(guó)污染控制和環(huán)境保護(hù)面逡逑臨巨大壓為。其中最為嚴(yán)重的環(huán)境問題包括大氣煙塵、酸雨、溫窒效應(yīng)和臭氧層逡逑破壞，由此導(dǎo)致的大氣霧霜邑從局部地區(qū)污染變?yōu)槿治廴�，由偶發(fā)態(tài)變?yōu)槌B(tài)。逡逑到２０２０年，如不有效控制污染物的排放，即使按照污染物排放量最低的情況來逡逑１逡逑

旋風(fēng)除塵器的顆粒脫除機(jī)理是讓含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助于離逡逑知力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，在重力作用下落入灰斗。旋風(fēng)除塵器的逡逑典型結(jié)構(gòu)如圖１－５所示，由進(jìn)氣管、排氣管、圓筒體、圓}搴突葉紛槌傘Ｑ∮緬義夏透呶隆⒛湍ニ鷙透吹牟鬧手圃斕男緋酒鰨疚露雀噠猓保埃埃啊謾ｅ義希村義

本文編號(hào)：2753131