【摘要】：發(fā)展以煤炭清潔轉(zhuǎn)化清潔發(fā)電技術(shù)為代表的潔凈煤技術(shù)是實現(xiàn)我國能源可持續(xù)利用的重要方面。煤炭清潔轉(zhuǎn)化發(fā)電中通過熱解分離煤炭中的不同組分,實現(xiàn)各種成分的梯級利用,但熱解產(chǎn)生的高溫氣體中含有大量顆粒物,對各種成分(焦油、煤氣等)的分離和利用有著嚴重影響。在高溫氣體除塵技術(shù)中,靜電除塵有著除塵效率高、氣體處理量大、壓力損失小,可靠性高等優(yōu)點。但運行溫度、氣體成分和顆粒性質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)對靜電除塵器除塵特性有著重要影響,需要展開深入研究。論文開展了不同溫度下電極結(jié)構(gòu)、運行參數(shù)、氣體成分和顆粒特性對顆粒靜電捕集影響規(guī)律的基礎(chǔ)和中試試驗研究,以揭示顆粒高溫下的靜電捕集機理并提高其靜電捕集效率。1.電極結(jié)構(gòu)對高溫氣體中顆粒靜電捕集的影響規(guī)律研究。實驗發(fā)現(xiàn)表面光滑的圓桿電極相對尖刺電極和螺線電極能夠達到更大電壓,形成更高的電場強度,從而在700K和900K時能夠取得較高顆粒物捕集效率。研究了不同溫度下除塵器中光滑圓桿電極的直徑和放電極間距變化對顆粒捕集的影響規(guī)律;在所有試驗溫度下,5 mm直徑電極收塵特性優(yōu)于3 mm和8 mm電極;300 K下55 mm放電極間距電極的顆粒捕集效率最高,達99.6%,而隨著溫度升高,110 mm間距電極顆粒捕集效率優(yōu)于55 mm間距電極和165 mm間距電極,在900 K下仍能達到87.4%。2.放電參數(shù)和煙氣參數(shù)對顆粒靜電捕集的影響規(guī)律研究。溫度上升導致起暈電壓和最大工作電壓明顯下降,且電暈區(qū)間減小;300K起暈電壓/最大工作電壓為17kV/39kV,而溫度上升到900K則下降到9kV/17kV。工作電壓的下降導致了顆粒靜電捕集效率從99.8%下降到95%,且達到相同的顆粒捕集效率所需的輸入功率顯著增加。靜電除塵器的除塵效率和顆粒驅(qū)進速度隨著煙氣中顆粒濃度的上升而略有上升,而氣體流速的上升降低了靜電除塵器的除塵效率,但對于顆粒驅(qū)進速度則基本沒有影響。3.氣體性質(zhì)和顆粒特性對電暈放電和顆粒靜電捕集的作用機理研究�；跉怏w電離能、電負性和離子遷移率等氣體性質(zhì)開展了不同混合氣體的放電實驗,采用N2、He、CO_2混合成的模擬煤氣代替實際煤氣開展高溫靜電除塵的實驗方法。基于可循環(huán)高溫靜電實驗臺開展了飛灰顆粒和煤熱解顆粒在空氣和模擬煤氣中的靜電捕集研究�？諝庀啾扰c模擬煤氣,其起暈電壓較低,最大工作電壓更高,放電特性優(yōu)于模擬煤氣,有利于顆粒的荷電和捕集,但空氣粘性相比模擬煤氣更大,對顆粒捕集不利;300K下空氣和模擬煤氣中的飛灰顆粒靜電捕集效率分別為99.5%和99.3%,而溫度上升到900 K后,二者分別為86.2%和88.6%。對比飛灰顆粒和煤熱解顆粒在模擬煤氣中的靜電捕集結(jié)果發(fā)現(xiàn),飛灰顆粒和煤熱解顆粒在300K下的顆粒捕集效率較為接近,分別為99.3%和99.1%,隨著溫度的升高,差別逐漸拉大,900 K下分別為88.6%和78.7%。煤熱解顆粒含碳量較高,比電阻較小,在900K下比電阻為1.17x10~5Ωcm,已經(jīng)接近靜電除塵器的所適用的顆粒比電阻范圍邊緣,運動到收塵極板上的顆粒迅速釋放電荷,在氣流作用下產(chǎn)生二次夾帶作用,導致煤熱解顆粒的捕集效率在900K下低于飛灰顆粒。4.寬間距高溫電除塵器中大流量實際煙氣的顆粒捕集特性研究�；趯嶒炇已芯康慕Y(jié)果,設(shè)計并搭建了 300mm同極距的線板式靜電除塵器,并研究了實際高溫煙氣中顆粒的捕集效果,控制燃燒器一次風流量為215Nm3/h,當煙氣溫度從1020 K增加到563 K時,煙氣流速從0.45 m/s增加到0.25 m/s,且對應(yīng)最大工作電壓從17.0kV上升為43.5kV,顆粒捕集效率從73.2%上升為99.2%;調(diào)整入口煙氣流量,在當煙氣流速從0.52 m/s減少到0.3 m/s時,顆粒捕集效率從66.2%下降為82.2%;對應(yīng)驅(qū)進速度則相對穩(wěn)定,分別為2.6 cm/s和2.4 cm/s。
【圖文】：

？邐源消費總量折合４３億噸標準煤，占全巧能源消耗的２３％；各種一次能源消費量逡逑及其在能源消費總量中所占比例見圖１．邋２（按照發(fā)電煤耗計算法），其中煤炭折合逡逑２７．５２億噸標準煤，占化６３．６％；石油折合７．９０億噸標準煤，占比１８．２％；天然逡逑氣巧合２．５３億噸標準煤，占比５．８％；水電折合３．４６億噸標準煤，占化８．０％；核逡逑電折合化５４億噸標準煤，占比１．２％；其他類型一次能源（太陽能、生物質(zhì)能、逡逑地熱、潮夢等）折合１．３５億噸標堆煤，占比３．１％［２］。尤其應(yīng)當指出，我國的煤逡逑炭消費量在能源總消費中占比巧６３．６％，相當于全世界煤炭消費總量的５５．７％。逡逑１逡逑

＿４逡逑圖１．３我國能源消耗變化趨勢（２００５－２０１５）逡逑截止２０１４年底，我國巧炭探明儲量為１１４５億噸，儲采比為３０年，占世界逡逑探巧儲量的１２．８％；石油明探明儲量為２５億噸，儲采比為１１．９年，占世界探明逡逑儲量的１．１％；天然氣探明儲量為３．５萬化立方米，儲采比為２５．７年，占世界探逡逑明儲量的１．８％［｜，４１。從上述數(shù)據(jù)可知，，我國的能源礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)有著＂富煤、少油、缺逡逑氣＂的典型特點。我國能源消費結(jié)構(gòu)中，當前主要的蘭種一次能源自給率分別為，逡逑煤炭９４％，石油４０．６％，天然氣７２．５％［｜］；可Ｗ看到，當前我國的能源供應(yīng)中，逡逑２逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X701.2

【參考文獻】

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本文編號：2609642