低低温电除尘器对细颗粒物及三氧化硫的协同脱除研究

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1、低低温电除尘器对细颗粒物及三氧化硫的协同脱除研究(申请清华大学脱除特性工程硕士研究学位论文)培养单位：热能工程系工程领域：动力工程申请人：张绪辉指导教师：李水清教授联合指导教师：黄炜高级工程师二○一五年五月StudiesonSynergeticRemovalofFineParticulatesandSO3byanExtraCold-sideElectrostaticPrecipitatorThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequi

2、rementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyZhangXuhui(PowerEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorLiShuiqingAssociateSupervisor:EngineerHuangWeiMay,2015摘要摘要电除尘器是燃煤电厂广泛使用的烟气粉尘处理设备，对颗粒物的总体脱除效率可达99.5%以上，但因其对细颗粒物(PM2.5)的脱除率较低，仍难满足现行重点地3区排放限值20mg/m的要求。低低温电除

3、尘技术通过降低烟气温度实现除尘提效，在国内逐渐得到工程应用，但该技术关于细颗粒PM2.5及SO3的协同脱除机理及煤种适应性问题还有进一步研究的空间。本文通过现场测试就低低温电除尘对细颗粒的脱除性能进行研究，建立了颗粒物与SO3的相互作用模型，对其协同脱除机理及煤种适应性问题进行了分析，研究了温度对粉尘荷电、脱除性能的影响规律。首先，开展了低低温电除尘的变工况现场测试。采用荷电低压撞击器对电除尘进出口粉尘数浓度进行分级测试，并结合质量浓度分析，发现烟气温度自130℃分别降到93℃、84℃时，对PM2.5和PM10的除尘

4、效率均得到提高，其中温度为84℃时的性能提升更为明显。同时在不同烟温下电除尘入口飞灰比电阻的测试中发现，111111烟温在130℃、93℃、84℃时对应比电阻分别为6.09×10、2.46×10、1.60×10Ω·cm，降温对粉尘比电阻特性有明显改善。在不同烟温下电除尘出口粉尘平均荷电量的测试中发现，烟温降低能提升粉尘的荷电性能，与温度对比电阻的影响规律一致。基于SO3在不同烟气条件下的存在形式，建立了低低温电除尘内SO3演化产物硫酸液滴与颗粒团聚过程计算模型。发现硫酸液滴与大颗粒相互作用较强，且主要沉积于大粒径的颗

5、粒上。通过计算不同SO3含量及灰硫比下硫酸液滴在颗粒上的沉积率发现，在相同SO3含量下，沉积率随灰硫比的增大而增大；当SO3含量为5ppm时，灰硫比即使高达200也难以达到40%的沉积率，而当SO3含量达40ppm时，灰硫比为100即可达到80%以上的沉积率，说明灰硫比和SO3含量均会对硫酸液滴的沉积产生影响。根据以上结果，可对电除尘低低温改造后煤种适用性问题进行分析，提高协同脱除效率，并避免硫酸液滴对极板的腐蚀等问题。搭建可调温的电除尘实验台，研究了温度对放电特性、粉尘荷电性能和脱除效率的影响规律。实验结果表明：温

6、度降低会使电晕电流减小、击穿电压增大；各电压下，当温度为90℃和130℃时，粉尘脱除分级效率最低值仍在0.1-1μm之间，但温度在130℃时，颗粒粒径在0.7μm左右出现最低值，而90℃时在0.3μm左右。通过沿程荷电量的实验表明，与130℃相比，90℃下粉尘在电场内停留时间增加，颗粒荷电性能的提升越显著。关键词：低低温电除尘器；PM2.5；SO3；灰硫比IAbstractAbstractElectrostaticprecipitator(ESP),widelyusedfordustremovalincoal-fir

7、edpowerplant,achievingacollectionefficiencyofmorethan99.5%forbulkashparticles,3becomesdifficultytomeetthemorestrictstandardsof20mg/mduetoitsdeficiencyforcapturingfineparticulate(e.g.PM2.5).Recently,theextracold-sideESP,reducingflue-gasoperationaltemperaturetoim

8、provedustremovalperformance,hasbeenusedgraduallyinengineeringapplicationsforthecaptureofthesefineparticles.However,thefundmentalstudiesonthemechanismsofperformanceimprovemen