湿法电凝并脱除燃煤细颗粒物过程的研究

发布时间：2020-04-19 06:47

【摘要】：随着大气污染与PM_(2.5)问题日益严重,我国对燃煤锅炉颗粒物排放标准也提出越来越严格的限制,大多数传统除尘技术已不能满足要求。目前应用较为广泛的湿式静电除尘器虽然质量浓度可以达到标准,但由于除尘后排放的颗粒物由于绝大部分为PM_(2.5),虽然质量浓度小,但粒数浓度大,且存在耗水量大、腐蚀严重等诸多问题。如何更好地脱除烟气中的细颗粒物成为研究热点。基于这种状况,湿法电凝并技术应运而生,荷电液滴对细颗粒物的捕集过程成为该技术的核心。因此,本文主要采用数值模拟的方法对荷电液滴捕集颗粒物的过程进行分析讨论。利用CFD技术对单荷电液滴脱除颗粒物过程展开研究,在湍流条件下明确流场运动参数、分析离散相在流场中被液滴捕集的机理。参考之前研究所采用的液滴净化颗粒物模型,并根据实验过程简化,选取出数值计算模型。采用k-ω两方程模型,利用C语言自编程的UDF导入求解器,加载出静电力,对单荷电液滴脱除颗粒物的过程进行数值模拟。分析该过程净化效率并探究其影响因素。本文针对了不同的颗粒带电量、液滴带电量以及气流速度,对液滴脱除颗粒物的过程进行数值模拟,分析总结其对脱除效率的影响。结果表明:在一定范围内,增大颗粒带电量与液滴带电量都可以提高单液滴脱除颗粒物的效率,但增大液滴荷电量的效果要优于增大颗粒荷电量的情况;增大气流速度,脱除效率随之减小,在荷电液滴捕集颗粒物的过程中,静电力对低速运行的小颗粒具有更好的效果。此外,设计并搭建实验台,对湿法电凝并脱除颗粒物过程进行实验研究,与模拟结果进行对比分析并验证模型。实验结果显示:其他工况不变,增大电晕荷电电压可以提高净化颗粒物的效率;增大细颗粒物的浓度,液滴对粒径较小细颗粒物的净化效率变化不大,对粒径稍大的细颗粒物的净化效率出现下降趋势。将流场数值模型与大气净化模型相结合,根据数值模拟所得数据计算出群荷电液滴脱除颗粒物效率,与实验结果进行对比。对比得出模拟数据与实验数据所呈现趋势基本一致,表明本文数值计算模型对于计算液滴脱除颗粒物过程是适合可靠的。
【图文】：

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文康”转为“非常不健康”。稠密的雾霾使华北平原的能见度下降到了 2 千米以下，这仍然是大量燃料燃烧造成的严重后果。专家预测，如果对燃烧源所产生的颗粒物不加以控制的话，到 2040 年，全球的颗粒物总排放量将从1990 年的 2 亿吨增长为 6 亿吨，这之中我国的颗粒物排放量就会从 4000 万吨增长为 2 亿吨。图 1-2 为 2015 年有耶鲁大学发布的一个全球空气质量分级地图，将世界的颗粒物污染情况作出了分级可视化效果。这张图的数据来源于世界卫生组织地面数据以及卫星影像图，显示了世界各地的污染物颗粒或PM2.5的密度，，从此图中可以看出，我国的颗粒物污染情况基本已经处于全球最严重的地步。因此，控制颗粒物的排放，尤其是可吸入颗粒物以及细颗粒物的排放迫在眉睫。

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这仍然是大量燃料燃烧造成的严重后果。专家预测，如果对燃烧源所产生的颗粒物不加以控制的话，到 2040 年，全球的颗粒物总排放量将从1990 年的 2 亿吨增长为 6 亿吨，这之中我国的颗粒物排放量就会从 4000 万吨增长为 2 亿吨。图 1-2 为 2015 年有耶鲁大学发布的一个全球空气质量分级地图，将世界的颗粒物污染情况作出了分级可视化效果。这张图的数据来源于世界卫生组织地面数据以及卫星影像图，显示了世界各地的污染物颗粒或PM2.5的密度，从此图中可以看出，我国的颗粒物污染情况基本已经处于全球最严重的地步。因此，控制颗粒物的排放，尤其是可吸入颗粒物以及细颗粒物的排放迫在眉睫。图 1-1 2014 年 10 月我国华北、华中地区的雾霾情况
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

【参考文献】