常規(guī)電除塵器的研究現(xiàn)狀
電收塵原理是在放電極和收塵器極之間釋放高交流電壓,根據(jù)強靜電場水解煙塵中的電負性氣泡,導致許多電子器件和正離子,即電弧放電,在放電極周圍造成電暈放電區(qū)域,電暈放電外層電子器件附著在氣泡分子結構上,產(chǎn)生空氣負離子,空氣負離子和自由電荷受電場力作用,在收塵器極健身運動時與顆粒碰撞、粘附,一起向極片轉(zhuǎn)移,達到收塵的實際效果。電除塵器的除塵原理和整個過程如圖1.4所示,大概分為電荷、傳遞、除灰等整個過程中的顆粒分成。
最初,SirOliverLodge基于靜電除塵的原理創(chuàng)建了一種機械設備,1907年Cottrell成功創(chuàng)建了第一個電除塵器,在經(jīng)過認證的電除塵器可以樹脂吸附鹽酸有機氣體之后,電除塵器得到了廣泛的關注,電除塵基礎理論逐漸走向發(fā)展,并不斷出現(xiàn)提升樹脂吸附性能的新技術應用(Brocilo,2003)。麥克萊恩(1988)總結了電除塵器基本知識的發(fā)展趨勢:首先由Anderson獲得與除塵效率有關的標量,由Deutsch(1922)建立了除塵效率與電除塵器極片總面積、煙塵容積總流量和顆粒轉(zhuǎn)移速率的表達式,在此表達式中,顆粒轉(zhuǎn)移率又被稱為合理電子密度,直到今天,對于電除塵器的設計方案以及除塵效率的測量等,仍然發(fā)揮著至關重要的作用。保特尼爾特加.提出了電除塵裝置中顆粒荷電的基本理論,霍瓦達斯.探討了污泥比電阻的危害。羅賓遜(1971)對1972年以前的電除塵器基本理論進行了歸納總結。
對電除塵器來說,關鍵是考慮顆粒的外擴散荷電和場致荷電兩種加電方式,White(1951)明確地提出了估計顆粒根據(jù)外擴散荷電所需的電荷數(shù)的基本理論。
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假設靜電場均勻分布,且顆粒是球形電導體,在短時間內(nèi)達到飽和荷電狀態(tài),則會得到顆粒場致的荷電所需的電荷數(shù)(Hinds,1982;Kulkarnietal.,20ll):
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從外向擴散荷電數(shù)和場致荷電數(shù)求和得到的總荷電數(shù)與實驗測量值比較接近的角度來看,粒子協(xié)同荷電數(shù)的計算模式(SmithandMcDonald(l976)>Lawless(l996)均傾向于計算粒子協(xié)同荷電數(shù),與測量值相差不大。
在過去的二十多年里,關于電除塵器的數(shù)值模擬得到了很大的發(fā)展。放電極周圍環(huán)境是模擬工作中的難點,與無盡放電極相比,單獨放電電極的模擬難度更大,這主要是由于放電電極具有一定的規(guī)律性和對稱初始條件。StockandCrowe測量了單放電極列管電除塵器的氣旋分布,Yamamoto0加.采用二維層,分別采用兩個放電極標準.流實體模型,驗證了電暈放電風量和風速等級之間的相互影響(KallioandStock,I992)oNeimarlijaet加.(20ll),考慮了工業(yè)生產(chǎn)電除塵器中氣旋分布、顆粒動力學模型及其靜電學等因素。
從整個過程來看,在多放電極標準下,對電流動力學H程(Electrohydrodynamic)進行了藕合測量。關于氣旋遍布的模擬逐漸由二維實體模型向三維模型、由層流向滲流發(fā)展的趨勢,Soldati明確提出立即Navier-Stokes求取Navier-Stokes是滲流模擬中比較精確的方法,它采用模擬的方法對電除塵內(nèi)部結構進行了可靠性設計估算,并明確提出減小極線間隔會使?除塵效率更高(Soldati,2003),同時考慮到放電電極等影響因素范圍較大的內(nèi)部滲流數(shù)值模擬也越來越多(Adamiak,2013)。
隨著電除塵基礎理論的不斷發(fā)展趨勢,有關提升?對于細顆?;騺單⒚最w粒的電除塵技術也在不斷發(fā)展。提級?除塵的高效性一般集中在融入高比電阻粉塵,減少二次場地的揚塵,改善細顆粒樹脂的吸附特性等方面。祁君田(2008)曾針對優(yōu)化結構提高工作效率的除塵技術,對版原式、雙區(qū)、移動式等進行了歸納總結。原式電除塵器以提升輔助電極產(chǎn)生勻稱靜電場除塵區(qū)為基礎,緩解了高比電阻粉塵反電暈放電的難題,在此基礎上選用了C型除塵器極片和波形板輔助電極,并將槽體式極片電極布置在入口入口,發(fā)展趨勢是改進型,關鍵用來火電廠。把除塵荷電與收集分離在2個區(qū)域進行的技術手段稱為兩區(qū)式電除塵(Milum,1978),該荷電區(qū)可吸附一部分粉塵,除塵區(qū)負責收集從荷電區(qū)肇事逃逸出來的粉塵,除塵區(qū)域的靜電場比較均勻,對反電暈放電具有抑制作用,可適用于高比電阻粉塵,除塵效率高,應用范圍廣,單區(qū)和雙區(qū)電除塵器結構如圖1.7所示。對電除塵器二次場地揚塵是粉塵肇事逃逸的關鍵原因,有科學研究認為,根據(jù)這一認識,設計產(chǎn)品研發(fā)便攜式電除塵,如圖所示,極片可以沿高寬比方向移動,當移動到除灰室后再移去極片粉塵,這項技術可使出入口粉塵濃度值合理降低。但是由于其構造繁瑣,作業(yè)費用較高,很少單獨應用,一般布置在固定不動極板式電除塵器后,抑止后續(xù)靜電場的二次場地揚塵,提升?整體除塵效率。