板式电除尘器内部流场分析

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1、第1章绪论第1章绪论1.1课题的背景和意义1.1.1国内烟尘污染现状及危害改革开放以来，我国经济得到了快速的发展，人们的生活水平得到了极大的提高，与此同时，对生存所依赖的环境质量也相应的提出了更高的要求，现阶段我国政府也正着力促进转变经济增长的方式，加快建设我国的生态文明，提高我国可持续发展的能力，经济的快速增长及科学技术的迅速发展也构成了实现这一目标的重要基础。我国是世界上唯一一个把煤作为初级能源的国家，煤在能源结构中占的比例[1]达到了67%,存在煤的利用方式单一、燃料利用不充分等的问题，虽然这些年来煤所占的比重一直在下降，但煤炭消费总量却在不断增加，且在今后相当长的一[

2、2]段时间内以煤为主体的能源结构格局不会改变。煤的大量燃烧使我国的大气污[3]染类型表现为煤烟型，据统计，排入大气90%的SO2、70%的烟尘、85%的CO2来自燃煤，火电厂燃煤排放烟尘占到了工业烟尘排放量的80%，尤其是我国经济快速增长使工业用电急剧增加，大型火电厂的装机容量从几十万千瓦发展到了百万千瓦，对环境形成了巨大的压力，加强对烟尘排放的治理研究工作显得刻不容缓。大量粉尘的存在直接作用就是降低大气能见度，进而造成交通以及大众心理的负面影响，我国频繁发生的沙尘暴是大量颗粒物长期存在于大气中的结果。近年来，随着国家对环境问题的重视，排入大气中的大粒径粉尘越来越少，可对数量

3、占优势的小粒径的可吸入性粉尘收集效率却不高，可吸入性粉尘粒径较小，一般在几十微米以下，可以通过系统进入人体，从而引起一系列呼吸道疾病，比如其中危害较大的煤尘不完全燃烧时形成的黑烟为炭粒，可以吸附很多烃类化合物（尤其是多环芳烃类化合物）、有害气体（如SO2、NO2、甲醛等）以及很多病原微生物，对人体健康造成了极大的威胁，粒径越小的粉尘比表面积越大，其毒性也越强。同时工业生产中排放的粉尘对生产有很大的影响，主要体现在粉尘有存在降低了产品的质量和机器的工作精度，甚至浓度高的粉尘会引起爆炸（煤尘、镁粉、铝粉等），产生极大的破坏性，对工作人员的生命财产造成严重的威胁，同时大量粉尘的排放

4、也造成了资源的极大浪费，因此我国大气污染治理工作的重1河北大学理学硕士学位论文点仍然要放在对工矿企业排污过程中颗粒物的控制上。1.1.2电除尘器的特点及应用为减少工矿企业排入大气中的粉尘排放量，防治大气污染，保护生态环境和人体健康，国家规定，工业废气在排放入大气之前必须经过除尘处理。国家颁布33的新排放标准为50mg/m，有些地方甚至规定为30mg/m,电除尘器作为重要的处理废气的装置，具有压力损失小、处理烟气量大、能耗低，收尘效率高等特点，在废气处理过程中起到了至关重要的作用，在经济迅速发展的三十年来，电除尘器的应用在电力行业占了72%-75%，在建材水泥行业占到了16%-

5、18%，同时在冶金、化工、有色等行业也有大量的应用，不仅大量减少了排入大气的废气，同时也回收了大量宝贵的资源，对资源的循环利用起到了重要的作用。1.1.3课题研究的意义电除尘器的设计对废气的处理有很大的影响，以往电除尘器的设计主要依靠的是经验、半经验的公式来确定除尘器的各个参数，其除尘效率已经达到了99%，对于大粒径粉尘收集效率能稳定在99.9%，而对数量上占据99%的微细粉尘收集效率却不高，加强对微细粉尘的收集成为现代除尘技术必然趋势，对微细粉尘的收集不能达到理想的效果，简单的加大放电电压，加大电除尘器的规格，不仅加大了除尘器设计成本及运行成本，而且不能有效的提高除尘效率，

6、因而，从理论上来认识复杂的除尘过程，提高除尘器的收尘效率，优化除尘器本体结构设计成为现代除尘技术发展的趋势。由于除尘过程的复杂性，现代除尘技术基本都是从经验上来认识除尘机理，而从理论上来认识除尘机理更有利于优化电除尘器设计和提高除尘效率，对于电除尘器的设计过程有重要的指导意义，在电除尘器内部，针对微细粉尘的收集，气流的运动状态对其运动状态及捕集过程都有很重要的影响，对除尘效率有很大的影响，因而从理论上认识电除尘器内部气体流动分布规律成为电除尘器的一个重要研究方向。除尘器内气流场可以看作是离子风与离子风之间、离子风与引风之间相互耦合形成的电流体场，呈现出一种复杂的湍流状态。对于

7、除尘器内流场分布研究难度主要在离子风的研究，离子风是由于带电粒子在电场力的作用下在电场空间内高速运动而引起的一种风的效应，使得对于电流体场的研究区别于普通的气流场2第1章绪论分析。研究人员对电场空间内电场强度分布规律有大量的研究，但是对电除尘器内的电流体场分布规律及粒子运动状态却没有一个直观的了解，据Hinds研究指[4]出,电晕线附近离子风速能达到75m/sW.-J.Liang也认为电场空间中的离子风[5]速是入口处风速的5倍,整个除尘空间内的离子风速是相当大的。据研究发现，[6]离子风速比粒子驱进速