水雾荷电迁移及微细粉尘颗粒团聚过程研究

针对燃煤电厂静电除尘器脱除微细粉尘颗粒效率低、难以满足新的环保标准的问题，结合水雾荷电捕集微细颗粒的优势，本项目提出水雾荷电增效静电除尘的新方法，以电称低压冲击器作为主要测量仪器，评估燃煤电厂排烟温度环境下，荷电液滴对微细颗粒团聚的促进作用受高温蒸发的影响程度，建立考虑蒸发在内的荷电液滴捕集微细颗粒数学模型，结合因子分析法确定促进粒子团聚的最佳途径；通过深入研究荷电液滴与颗粒碰撞团聚并蒸发过程中电荷的迁移特性，揭示液滴与微细颗粒之间电荷的迁移过程以及微细颗粒的最终荷电特性，结合因子分析法确定强制微细颗粒预荷电的有效途径；在此基础上，确定微细颗粒粒径及颗粒预荷电特性对静电除尘效率的影响，为水雾荷电增效静电除尘技术的工业应用提供基础数据与理论指导。

本项目提出水雾荷电增效燃煤电厂静电除尘的新方法，搭建了水雾荷电增效静电除尘试验系统，利用ELPI、PDA等仪器，结合因子分析方法，深入研究了水雾荷电自身的基础特性、水雾荷电对微细颗粒团聚的促进作用以及对静电除尘效率的影响规律，试验结果证实了该方法的有效性和实用性。. 水雾荷电自身的基础特性主要包括液滴的荷电特性与荷电前后液滴的雾化特性。研究表明，在感应荷电条件下液滴的荷质比随电压升高、电极环直径与极间距的减小而增大，各影响因素与液滴荷质比之间基本成线性关系，荷电电压与极间距对液滴的荷电效果具有显著影响，而电极环直径的影响相对较弱。改善液滴雾化特性能够获得良好的荷电效果，但液滴荷电后对其雾化特性的进一步影响相对较弱，特别是液滴粒径较小时。. 上述研究确定了获得较高液滴荷质比和较好雾化效果的参数范围，以此为基础进行了电厂排烟温度(125℃左右)环境下水雾荷电促进微细颗粒团聚的系统研究。结果表明，液滴荷电/不荷电，均能促进微细颗粒团聚，但是液滴荷电后对微细颗粒的团聚作用更强，而且颗粒粒径越小，团聚效果越明显。试验中液滴荷电比不荷电最高可降低PM10颗粒数浓度50%，对于0.262μm以下的颗粒则可降低60%以上。另外，烟温越高越不利于颗粒团聚，但液滴荷电后对微细颗粒的团聚作用仍更为明显，在水雾荷电段温度为155℃时液滴荷电比不荷电仍可降低PM10颗粒数浓度20%左右。. 在上述研究的基础上，进行了水雾荷电增效静电除尘的试验研究。结果表明，水雾荷电能够有效提高静电除尘脱除微细颗粒的效率，试验中通过水雾荷电增效后，ESP对于PM1与PM10颗粒的个数脱除效率最高可提高17%以上，从而证实了该方法的有效性和实用性。. 另外，本项目还测试了荷电与未荷电液滴蒸发过程中PM10液滴的变化。研究发现液滴荷电后经过同样的蒸发过程，各级粒径对应的液滴粒子数均明显减少，仅为未荷电时对应粒子数的20%～40%，然而在此条件下仍获得了更好的微细颗粒团聚效果，间接体现了电荷的存在及其迁移在颗粒团聚过程中所起的重要作用。. 上述研究结果，基本实现了预期目标，证明了水雾荷电促进微细颗粒团聚、提高静电除尘器脱除微细颗粒效率的有效性，为该工艺的后续发展完善提供了重要参考。已发表SCI/EI期刊论文7篇，授权专利1项，培养硕士研究生2名。