高溫靜電除塵由于其壓力損失小、除塵效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)是一種極具前景的高溫工業(yè)煙氣凈化技術(shù)。本文針對影響高溫靜電除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行的兩個關(guān)鍵因素(高溫電暈放電規(guī)律和高溫粉塵比電阻特性)開展研究,通過實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法分析了溫度對氣體電離放電的影響機(jī)理,揭示了高溫下粉塵比電阻的變化規(guī)律,并研究了高溫下電暈放電與比電阻對顆粒靜電捕集特性的共同影響機(jī)制。首先,搭建了高溫線板式電暈放電實(shí)驗(yàn)平臺,研究了 293K～1073K下電暈放電規(guī)律,獲得了各溫度下放電電流與起暈/擊穿電壓,發(fā)現(xiàn)高溫下放電電流急劇增大。通過相同氣體密度下高溫常壓放電實(shí)驗(yàn)與低壓常溫放電實(shí)驗(yàn)的對比,提出了溫度除了通過分子自由程來影響電暈電流外,高溫下還存在額外的高溫效應(yīng)電流△It,973K高溫實(shí)驗(yàn)電流密度為3.095 mA/m~2,而相同氣體密度下30.9kPa低壓實(shí)驗(yàn)電流密度僅為1.619mA/m~2。通過飽和離子電流的計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)高溫下△It主要來源于電子電流,873K、973K溫度下△Ie/△It分別高達(dá)79.5%和94.1%。隨著溫度升高,起暈與擊穿電壓之間的穩(wěn)定電暈區(qū)間逐漸減小,高溫電暈放電更易擊穿,當(dāng)溫度從293 K升高至873 K,異極距35mm時(shí)穩(wěn)定電暈區(qū)間從14 kV下降至6.8 kV。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)通過增大異極距或使用光桿/螺旋電極代替鋸齒電極可提高高溫放電穩(wěn)定性,并擴(kuò)大高溫電暈操作電壓范圍。其次,設(shè)計(jì)搭建了高溫可變氣氛粉塵比電阻測試裝置,研究了 293K～1073K范圍內(nèi)溫度對粉塵比電阻的影響規(guī)律。從全國多行業(yè)搜集飛灰50余種,對各飛灰的化學(xué)組分、粒徑分布、形貌特征及比電阻進(jìn)行了測試分析,分析對比了不同行業(yè)飛灰比電阻的典型特征。重點(diǎn)研究了飛灰各化學(xué)元素在飛灰顆粒導(dǎo)電中的作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)飛灰比電阻與Fe、K、Na原子數(shù)量呈負(fù)相關(guān)性,而與Ca原子數(shù)量呈正相關(guān)性。提出了堿金屬元素和鐵元素為比電阻的敏感化學(xué)元素,高溫下飛灰顆粒內(nèi)部導(dǎo)電主要由堿金屬陽離子作為電荷載體,而Fe_3O_4通過改變顆粒內(nèi)部原子的排列結(jié)構(gòu)來影響電荷載體的數(shù)目或遷移速度。在此基礎(chǔ)上,采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法建立了 293K～1073K溫度范圍內(nèi)飛灰比電阻預(yù)測模型,并進(jìn)行了模型準(zhǔn)確性分析,結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)比電阻值與模型預(yù)測值的相對誤差小于10%的數(shù)據(jù)點(diǎn)占92.3%,模型預(yù)測準(zhǔn)確性較高,最終形成了飛灰比電阻隨其化學(xué)組分及溫度變化的系列關(guān)系圖譜。最后,選取燃煤電站/水泥窯尾/玻璃爐窯飛灰作為典型的中/高/低比電阻粉塵,研究了 373K～823K下溫度及比電阻對顆粒靜電脫除特性的共同影響機(jī)制。發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,電暈放電特性及粉塵比電阻均發(fā)生顯著變化,使得顆粒靜電脫除效率隨之變化,溫度453K時(shí),水泥窯尾粉塵比電阻高達(dá)1.75×1013Ω·cm,其脫除效率僅為88.95%,低于燃煤電站/玻璃爐窯飛灰的97.05%和96.07%;溫度升高至793K時(shí),由于高溫?fù)舸╇妷簻p小,燃煤電站和水泥窯尾飛灰脫除效率分別從403K時(shí)的95.9%、95.0%下降至89.92%、83.74%,然而玻璃爐窯飛灰由于793K時(shí)其比電阻僅為1.12×105Ω·cm,導(dǎo)致其脫除效率大幅下降至65.91%。最后探索了高溫下靜電除塵器粉塵極限排放濃度,并通過實(shí)驗(yàn)證明了粉塵極限排放濃度與進(jìn)口濃度無關(guān),而與比電阻關(guān)系密切,793K下燃煤電站、水泥窯尾和玻璃爐窯飛灰極限排放濃度分別為6.24 mg/m~3、8.07 mg/m~3、14.05 mg/m~3。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X701.2
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號列表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
        1.1.1 我國大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀
        1.1.2 工業(yè)煙氣污染現(xiàn)狀
        1.1.3 高溫除塵的重要性
    1.2 高溫除塵研究進(jìn)展
        1.2.1 高溫除塵技術(shù)綜述
        1.2.2 高溫除塵在工業(yè)煙氣治理中的應(yīng)用
        1.2.3 高溫靜電除塵國內(nèi)外研究進(jìn)展
    1.3 影響高溫靜電除塵的關(guān)鍵因素
        1.3.1 高溫電暈放電研究綜述
        1.3.2 粉塵比電阻研究綜述
        1.3.3 問題提出
    1.4 本文研究內(nèi)容與技術(shù)路線
第二章 高溫負(fù)直流電暈放電特性
    2.1 引言
    2.2 電暈放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.1 放電結(jié)構(gòu)及電參數(shù)檢測
        2.2.2 溫度/氣壓及氣氛控制
    2.3 溫度對放電機(jī)制的影響規(guī)律
        2.3.1 不同溫度下電暈電流變化規(guī)律
        2.3.2 溫度對氣體電離機(jī)制的影響
        2.3.3 起暈/擊穿電壓隨溫度變化規(guī)律
    2.4 高溫電暈穩(wěn)定性強(qiáng)化機(jī)制研究
        2.4.1 異極距的優(yōu)化研究
        2.4.2 放電電極形式優(yōu)化研究
        2.4.3 光桿電極直徑優(yōu)化研究
    2.5 本章小結(jié)
第三章 高溫電暈放電電流的形成機(jī)制
    3.1 引言
    3.2 高溫電暈電流組成
        3.2.1 飽和離子電流
        3.2.2 高溫離子電流與電子電流
    3.3 相同氣體密度下高溫與低壓放電實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 氣體溫度與壓力對放電電流的影響
        3.3.2 高溫效應(yīng)電流的提出
        3.3.3 高溫效應(yīng)離子電流與電子電流
    3.4 電場強(qiáng)度對高溫效應(yīng)電流的影響規(guī)律
        3.4.1 電壓的影響
        3.4.2 電極形式的影響
    3.5 不同氣體成分中高溫電暈放電特性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 溫度及粉塵性質(zhì)對比電阻影響的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 高溫可變氣氛粉塵比電阻測試系統(tǒng)
        4.2.1 溫度及氣氛控制
        4.2.2 高壓測量電路
        4.2.3 粉塵層制樣與測試方法
    4.3 粉塵層導(dǎo)電機(jī)理
        4.3.1 顆粒表面導(dǎo)電與體積導(dǎo)電
        4.3.2 溫度對粉塵比電阻的影響
    4.4 粉塵性質(zhì)對比電阻影響的實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.1 比電阻數(shù)據(jù)庫建立
        4.4.2 典型工業(yè)粉塵比電阻對比
        4.4.3 比電阻隨化學(xué)組分的變化規(guī)律
        4.4.4 顆粒粒徑對比電阻的影響規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
第五章 寬溫度范圍粉塵比電阻預(yù)測模型與譜圖
    5.1 引言
    5.2 比電阻實(shí)驗(yàn)值與典型預(yù)測模型對比
        5.2.1 典型的粉塵比電阻預(yù)測模型
        5.2.2 各行業(yè)粉塵比電阻實(shí)驗(yàn)值與模型對比分析
    5.3 寬溫度范圍粉塵比電阻預(yù)測模型
        5.3.1 預(yù)測模型建立
        5.3.2 模型準(zhǔn)確性分析
    5.4 比電阻隨溫度/化學(xué)成分變化關(guān)系譜圖
    5.5 本章小結(jié)
第六章 溫度及粉塵比電阻對靜電除塵的共同影響機(jī)制
    6.1 引言
    6.2 高溫靜電除塵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        6.2.1 煙氣參數(shù)控制
        6.2.2 除塵器本體設(shè)計(jì)
    6.3 顆粒物在線測量方法
    6.4 溫度對顆粒脫除效率的影響
        6.4.1 溫度對顆�？偯摮实挠绊�
        6.4.2 不同粒徑顆粒在高溫下脫除規(guī)律
        6.4.3 溫度與電參數(shù)對顆粒脫除效率的共同影響機(jī)制
    6.5 粉塵比電阻對靜電除塵的影響
    6.6 高溫靜電除塵器粉塵極限排放濃度
        6.6.1 不同溫度下極限排放濃度
        6.6.2 極限排放濃度與給料濃度的關(guān)系
        6.6.3 粉塵比電阻對極限排放濃度的影響
    6.7 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 進(jìn)一步工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
作者攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文
攻博期間曾獲獎勵
參加的科研項(xiàng)目

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;現(xiàn)場粉塵比電阻測定[J];冶金安全;1977年03期

2 ;粉塵比電阻的測定[J];冶金安全;1977年05期

3 王秉乾;粉塵比電阻測定[J];重有色冶煉;1980年08期

4 馮小杏;;影響粉塵比電阻測定值的主要因素[J];工業(yè)安全與防塵;1991年08期

5 唐敏康;馮國俊;;粉塵比電阻影響因素分析及應(yīng)對措施[J];江西理工大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

6 高維英;盧澤鋒;傅啟文;;粉塵比電阻測試技術(shù)及其新進(jìn)展[J];華電技術(shù);2008年05期

7 尹連慶;王晶;;粉塵比電阻對電除塵的影響及改進(jìn)措施研究[J];電力環(huán)境保護(hù);2009年05期

8 章湘華;;影響粉塵比電阻的主要因素[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2011年06期

9 何治洪;張會君;;簡易式在線粉塵比電阻測試儀[J];中國環(huán)保產(chǎn)業(yè);2012年09期

10 ;工況粉塵比電阻測定方法的研究[J];冶金安全;1980年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 嚴(yán)佩;高溫電暈放電機(jī)理及粉塵比電阻特性研究[D];浙江大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張?zhí)?轉(zhuǎn)爐干法除塵煙氣粉塵特性研究[D];華北理工大學(xué);2016年

2 劉振寧;木材工業(yè)粉塵靜電特性的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2008年

3 姚偉;基于粉塵比電阻值分析的靜電除塵器運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2011年

本文編號：2849097