煤粉荷电机理与试验分析与其计算机仿真

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1、哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《煤粉荷电机理与试验研究及其计算机仿真》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：尸吞拴拄哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《煤粉荷电机理与试验研究及其计算机仿真》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师

2、指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密口。(请在以上相应方框内打4)作者签名：际掺柱R期：一2l蠕年≥月6171导师签名：白’J<为罕?期：如了年；月多日哈尔滨理．T

3、人学T学硕Ij学位论文1．1课题来源与背景1．1．1课题来源第1章绪论本课题来源于国家自然基金项目，即“电晕荷电煤粉的强化燃烧机理与实验研究"(项目编号50476077)．本文研究内容属于该项目研究的一个子项目。本立项属于国家“十五"建议选择的优先领域：能源与环保基础理论及应用，即煤炭高效、洁净燃烧。本文所承担的是此项目的Ij{『期工作，即，煤粉荷电机理分析、荷电规律的试验研究以及静电场中煤粉荷电颗粒运动轨迹仿真。1．1．2课题背景近年来，随着能源短缺和环境污染的R趋严重，各国政府对环保工作的日

4、益重视，全世界范围内都兴起了治理污染、保护环境的运动。煤粉燃烧在污染排放中占重要地位，也是历来各个国家治理污染的重点和难点。许多国家在治理环境污染活动中一直把它作为中心任务来抓。如美国能源部启动了2l世纪远景计划(Vision21)和洁净煤技术示范计划(CCTP)等【li，其目的就在于减少燃煤污染物的排放和提高其燃烧效率。在我国，庞大的能源体系以煤为主，而煤的利用以燃烧为主，煤的燃烧又以煤粉燃烧形式居多。但目前我国大多数的用煤技术比较落后，不仅造成煤炭利用效率过低，煤炭资源浪费严重，而且排放了过

5、多的污染物，严重破坏了生态环境12】。相关数据表明，2006年全国S02排放总量为2588．8万吨，其中60％来源于煤的直接燃烧，而且每年还有上升的趋势。此外，不完全燃烧所排放的烟尘也达到1078．4万吨【31。如何提高煤的利用效率和降低燃煤对大气的污染成为我国目前乃至今后迫切需要解决的课题。因此，旨在减少污染与提高煤炭能源利用率的加工、燃烧、转化及污染控制等的高效洁净利用技术成为我国“十五’’期间能源可持续发展战略的重要措施之一，得到政府的大力支持[41。本课题的提出就是在此大背景下，基于煤粉

6、燃烧高效与低污染排放的综合考虑，利用学科交叉与综合优势开辟的研究新方法，其构思基于高压静电场对哈尔滨理T人学T学硕lj学位论文固体颗粒和气体的荷电作用，在强电场作用下，一方面电晕放电使气体电离产生的离子，具有很高的动能，这些离子在电场力作用下沿电力线运动，与垂直进入荷电空间的煤粉颗粒接触碰撞，可以把部分能量转移到煤粉颗粒表面上，导致颗粒处于不稳定的高能状态，增加颗粒表面活性；另一方面电晕使氧气、一氧化碳、甲烷等气体离子、电子化，具有较高的能量，因此，使加快煤粉颗粒燃烧反应速度，降低燃烧反应温度成

7、为可劁51。可见，煤粉荷电在整个研究过程中起着至关重要的作用，深入探究煤粉的荷电机理与相关荷电规律，对于后期研究的顺利展开意义重大。1．2国内外粉体荷电发展与研究现状参考大量文献后发现，前人对煤粉荷电技术的研究还比较少，同时，由于煤粉颗粒的粒径分布范围在1岬到300"---5001am之间变化，并以20---509rn的范围居多数[61，因此，煤粉属于粉体颗粒的范畴。根据本文研究需要，在此仅介绍与之紧密相关的粉体颗粒荷电技术的发展与研究现状。1．2．1国外粉体荷电发展与研究现状粉体颗粒荷电技术是

8、在静电学基础上发展起来的一门古老而新兴的科学。从历史上看，其发展经历了相当长的一段时间。颗粒带电现象最早可以追溯到公元前600年，古希腊哲学家泰勒斯(Thales，公元前640．546)发现琥珀经摩擦后具有吸引轻小物体的性质。2000年后，英国伊丽莎白女王的御医威廉·吉尔伯特(WilliaIl·Gilbert，1540—1603)，在观察和研究大量静电现象后发现，除了琥珀，静电荷还可以聚积在钻石、蛋白石、蓝宝石和硫磺等大量的物体上171。总的来说，此时的颗粒荷电技术还没有真J下成为-I"1科学，