基于电湍耦合凝并机制的PM2.5捕集增效装置的开发及应用

常规电除尘器存在PM_2.5荷电困难的技术瓶颈,电湍耦合凝并技术可经济高效实现PM_2.5凝并,帮助电除尘器对PM_2.5高效脱除,在众多颗粒凝并技术中工程应用价值最高。对烟道PM_2.5捕集增效装置进行结构优化,确定双极荷电区、湍流聚合区关键部件结构及主要参数,总烟尘可减排20.3%,PM_2.5减排30.1%;研发出封头PM_2.5捕集增效装置,确定双极异性荷电颗粒最佳掺混方案,总尘可减排17.3%;与旋转电极+低低温电除尘器耦合后,PM_2.5可减排37%;多种布置及组合方式,可灵活适应工程实际条件的不同需求,满足燃煤电厂PM_2.5治理的环保急需。     

电除尘器进口封头凝聚器流场模拟

凝聚器一般布置在电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)进口的直烟道上,需要较长的直烟道,这对于燃煤电厂超低排放改造工程来说是比较困难的。为此提出将凝聚器移至ESP进口封头内的方案,并通过计算和对比进口封头、烟道的湍流强度和颗粒运动轨迹,探讨方案的合理性及对ESP气流分布的影响。分析结果表明:ESP进口封头内流场湍流强度较烟道内弱,可通过合理布置局部电场来实现颗粒的有效掺混及团聚,确保ESP第一电场有较好的气流均布。     

基于PIV的电除尘器流场可视化实验研究进展

电除尘器内部流场形态对颗粒物的捕集有很大的影响,尤其是亚微米颗粒的捕集与其在电除尘器内运动轨迹息息相关。粒子成像测速技术(particle image velocimetry,PIV)从测量精度和测量方法以及实验条件三方面都符合电除尘器流场可视化实验的要求,是电除尘器流场可视化实验的主要研究手段。文章首先介绍了电除尘器流场可视化实验的研究方法和研究现状,然后分析了实验选取的不同示踪粒子及其特性,详细总结了有关圆线-板式、针-板式、锯齿线-板式和管式电除尘器流场可视化实验及其研究成果,最后列举和分析了基于PIV可视化技术的除尘器结构改造实验,并且指出目前实验研究中存在的问题并对未来研究方向进行了展望:1)电除尘器流场三维特性定量研究有待探索;2)实验与实际除尘过程的差异的问题有待解决;3)电除尘器内离子风自身特性研究需要进一步研究。     

基于响应面法的电除尘器导流板优化布置

本文以某电厂2×300MW机组配套的电除尘器为原型,运用计算流体动力学(CFD)软件对电除尘器进口烟箱内部的气流分布进行数值模拟研究,现场测试结果验证了数值模拟的准确性和可靠性;采用3因素3水平的Box-Behnken Design试验设计,对不同导流板布置下的进口烟箱进行数值模拟研究,并基于响应面法深入探讨了导流板角度、安装块数和位置对气流分布均匀性的影响。结合响应面优化分析,确定了电除尘器竖井烟道中导流板最优设计方案:在电除尘器入口竖井烟道顶部Y方向0.9m处安装2块圆心角为60°的弧形导流板,可使监测截面处两室流量偏差程度δ值由原来的±13.6%降低至±2.12%,且速度相对均方根σ值接近0.16,满足设计要求。     

湿式电除尘器粉尘颗粒流动特性数值模拟

以某电厂220 MW机组燃煤锅炉湿式电除尘器为对象,运用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法,研究了湿式电除尘器4个电场的烟气流量和除尘效率分布特性,重点分析了粉尘颗粒在湿式电除尘器电场和出口烟道内部的分布情况。结果表明:烟气流量分配不均会导致电场除尘效率存在差异,电场烟气量越大,除尘效率越低;导流板不能同时有效调节烟气和粉尘颗粒的流动特性;粉尘颗粒质量浓度在湿式电除尘器出口烟道内分布不均,会导致粉尘排放连续监测系统数据失真;采用多点测量取平均值的方法可得到真实的湿式电除尘器粉尘颗粒排放情况。     

低低温电除尘器颗粒物脱除特性的工程应用试验研究

对某1000MW燃煤机组低低温电除尘器的颗粒物脱除特性进行试验研究:对设备前后烟道中的烟气颗粒物进行采样、分析,对设备各级电场的捕集飞灰进行检测;初步探寻了低低温状态下烟温与除尘效果的关系,研究了低低温电除尘器对各级粒径颗粒物的脱除效果、对主要成灰元素的捕集情况。试验结果表明:降低电除尘器进口烟温至低低温状态(87~100℃),可有效提升设备对烟尘的总体脱除能力,除尘效率可达99.9%以上,逃逸烟尘浓度可控制在20mg/m~3以内;调整进口烟温至90℃,PM1脱除效率可达99.44%;元素Si、Al主要分布于较大颗粒(粒径10μm)被电场捕集,元素Ca、Fe、Mg、S主要富集于可吸入颗粒物(PM10)被电场捕集。     

600MW机组电除尘器振动问题分析与治理

为分析某电厂600 MW机组电除尘器振动的问题,采用理论分析、现场试验与数值模拟相结合的方法,首先针对电厂的调控措施进行分析,根据分析结果针对性进行试验,初步分析引起电除尘器振动的原因。通过对引风机入口烟道的流场进行数值模拟,进一步分析导致电除尘器振动的原因并寻求改善方案。结果表明:引起电除尘振动与引风机的失速以及引风机入口烟道内的流场紊乱有关;合理增加导流板可以有效地改善引风机入口烟道的流场分布并降低全压损失,从根本上消除或削弱电除尘器的振动。     

双区与单区电除尘器内部流场电场对比研究

电除尘器内部电场和流场特性对除尘器的除尘性能有重要影响。该文使用Fluent模拟软件对相同比尘集面积的单区与双区电除尘器进行数值模拟,对比单区和双区电除尘器的电场强度、电流密度分布和不同电场风速下的内部流场变化,以此分析电除尘器对不同粒径颗粒除尘效率的影响和双区电除尘器能够高效率捕集高比电阻粉尘的原因。结果表明,双区电除尘器荷电区电流密度与电场强度和单区电除尘器分布相似,单区电除尘器的平均板电流密度为0.56 mA/m²,平均电场强度为2.20 kV/cm,双区电除尘器荷电区的平均板电流密度为0.51 mA/m²,平均电场强度为2.40 kV/cm。但双区电除尘器收尘区的电场与流场特性和单区电除尘器差别较大,双区电除尘器收尘区平均板电流密度为0.003 6 mA/m²,只为单区电除尘器的0.6%,而平均电场强度为4.0 kV/cm,是单区电除尘器场强的1.8倍,且双区电除尘收尘区流场分布较均匀,受离子风影响小。收尘区内低电流密度,高电场强度,较少的离子风扰动是双区电除尘器有效捕集高比电阻粉尘,避免反电晕发生的主要原因。     

电站锅炉尾部烟道流场优化研究与应用

对某电厂350 MW机组尾部烟道进行导流板局部降阻优化改造，通过实际改造工程案例，研究尾部烟道增设导流板措施后对流场及烟道阻力的影响效果。结果显示，通过在各转向烟道及变径段设置导流板，有效降低了烟道阻力，引风机电流降低，各运行参数正常，锅炉安全稳定运行，改造效果明显。改造后各电除尘烟道之间的烟气流量偏差明显变小，有效改善了电除尘器进口烟道流场分布均匀性。优化改造方案改造量小、灵活可靠、风险低，回收期短，工程投资收益率较好。     

华能海门电厂1000MW机组电除尘器进、出口烟道的优化设计

介绍了华能海门电厂一期1、2号1 000MW机组电除尘器进、出口烟道的优化设计特点,包括采用圆形烟道,前、后烟道布置优化,并对优化布置后的气流分布进行数值模拟和实物模拟试验,结果表明,通过辅助设置导流板的措施,可以满足电除尘器设计要求。     

440t/h循环流化床电站颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉，分别在电除尘器前后水平烟道进行颗粒物采样，研究不同燃烧工况变化（包括煤种、锅炉负荷、Ca/S和氧量等）对颗粒物排放的影响。分析结果表明：静电除尘器分级效率随着粒径减小逐渐下降，对亚微米颗粒收尘效率不足90％，排放的颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额，一般在70％～90％左右；随着煤中灰分含量的增加，锅炉负荷的增加，颗粒物排放浓度逐渐增加，静电除尘效率下降；添加石灰石后颗粒物浓度明显增加，CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用，使得粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加，烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm；燃烧气氛含氧量增大时，排放颗粒物的粒径逐渐减小，PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的。     

紧凑型混合颗粒收集器的数值模拟

单独的静电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)和布袋除尘器均对于0.1~1 mm的亚微米颗粒具有较低的除尘效率。采用复合外加条件,即ESP和布袋除尘器串联的紧凑型混合颗粒收集器(compact hybrid particulate collector,COHPC),有望提高可吸入颗粒物的除尘效率。针对一典型300 MW机组的ESP,讨论了2种对其进行改造的技术方案,即对ESP本体进行改造和采用COHPAC,对改造前后ESP的除尘过程进行了颗粒群平衡模拟,并对电增强布袋除尘器的非稳态除尘过程进行了数值模拟,从而定量描述可吸入颗粒物在多种外加条件下的非线性和微尺度动力学演变规律。数值模拟结果表明,COHPAC比本体改造前后ESP具有更高的可吸入颗粒物(particulate matter,PM)除尘效率,整体质量和整体数目除尘效率可以达到99%以上。     

对火电厂降低PM2.5颗粒排放的若干问题的探讨

大气中的PM2.5颗粒对人体健康有长期的不利影响,越来越受到关注。火电厂PM2.5颗粒排放占全社会总量的10％。袋式除尘器能捕捉大多数PM2.5颗粒,高效静电除尘器如选用合适的电源和比集尘面积也能大大提高PM2.5颗粒的捕捉能力。实验室测试表明2种除尘器对PM2.5的捕捉率都可达到90％。除了采用高效除尘器外,降低电厂NOx和SO2的排放也是火电厂减少PM2.5颗粒排放的有效和必要措施。     

凝聚器与电除尘器新技术对颗粒物去除效果的试验研究

以中国某135 MW燃煤机组为研究对象,研究凝聚器与电除尘器移动电极、高频电源等新技术对电除尘器出口颗粒物排放的影响。结果显示：凝聚器装置开启后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为23.93%~40.16%和39.54%~55.21%;移动电极运行后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为25.46%~56.59%和11.68%~33.18%;高频电源放开后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为12.81%~21.27%和22.11%~43.11%。试验表明：凝聚器与电除尘器新技术能够显著提高电除尘器的除尘效率,尤其是减少PM2.5的排放,其在除尘设备的改造和升级中会发挥重要作用。     

雾化水电极用于微细粉尘收集的实验研究

为了提高对微细粉尘特别是对PM2．5的收集率,寻求对PM2．5收集的最佳方法,以煤粉为研究对象,使用干电极、雾化水电极实验研究了收集效果。通过对两种电极下收集粉尘的收集效果及粒径分布分析,研究了不同收集条件下微细粉尘的凝并效应。结果表明：雾化水电极对PM2．5的累积收集率为干电极的2倍多,收集峰值的粒径由于式电极下的0...     

PM2.5分布指数对线管式电除尘器除尘效率的影响

为了确定线管式静电除尘器（ESP）捕集PM_2.5性能的改善途径，需探明PM_2.5分布指数（分布指数）对ESP脱除细微颗粒PM_2.5效率的影响规律。为此，建立了多场耦合作用下的理论模型和简化模型，分别从分级效率和综合效率的角度描述了离子风、磁约束作用下EPS对PM_2.5的脱除性能。结果表明：随着颗粒粒径的减小、分布指数的降低，PM_2.5分级脱除效率会显著升高；离子风的存在提高了PM_2.5的脱除效率，但削弱了由降低分布指数给PM_2.5脱除效率带来的提升幅度；磁场有效地提升了线管式ESP对PM_2.5的捕集性能，且强化了减小分布指数对脱除PM_2.5性能的促进效果。     

纵向声场中燃煤烟气PM2.5颗粒的运动特性

建立了研究可吸入颗粒物PM2.5声场中动力学特性的可视化实验装置,以电站锅炉飞灰颗粒为研究对象,对其在相同声强、不同频率声波及相同频率、不同声强作用下的运动轨迹进行了可视化研究。根据颗粒在声场中的运动轨迹照片总结出颗粒在不同声场作用下的运动规律,为PM2.5运动过程模拟奠定了基础。     

Two-stage-type electrostatic precipitator re-entrainment phenomenaunder diesel flue gases

One of the applications of the electrostatic precipitator (ESP) is the cleaning of air to increase the visibility index in highway tunnels. Particles floating in air in highway tunnels are mainly carbon. Collection efficiency of a large particle diameter in an ESP often decreases when the ESP collects carbon particles which have low electric resistance. Collection efficiency often becomes negative in an experimental ESP. The negative collection efficiency means that the particle concentration flowing downstream is greater than that upstream in the ESP. This phenomenon is explained as the re-entrainment of particles. In this paper, experiments were carried out to investigate the cause of the decrease in efficiency of particle collection of the ESP. The time characteristic of the collection efficiency and the distribution of particle size on the collection electrodes were studied. Experimental results showed that the decrease in the collection efficiency was caused by re-entrainment of particles during the ESP operation. The effect of gas-flow velocity on the collection efficiency of the ESP was also investigated to study the cause of re-entrainment phenomena. The result showed that the re-entrainment phenomena depended on the gas-flow velocity     

利用现有环保设备降低火电厂PM2.5颗粒排放的方法

大气中的PM2.5颗粒对人体健康有长期的不利影响,越来越受到关注。火电厂PM2.5颗粒排放占全社会总量的10%,减排PM2.5十分必要。袋式除尘器通过选择合理的烟气除尘方式,静电除尘器通过选用合适的电源,都可实现对烟气中PM2.5捕捉率达到90%。利用蒸汽相变原理对湿法脱硫工艺流程加以改进可使吸收塔对烟气中PM2.5颗粒的脱除率达到50%以上。同时,降低电厂NOX和SOX的排放也是火电厂减少PM2.5颗粒排放的有效和必要措施。