单区式双涡旋型收尘极板电除尘器荷电粒子输运模型及仿真研究

为进一步探究单区式双涡旋型收尘极板电除尘器(ESP)内部荷电粒子的输运规律,丰富与完善该电除尘器的除尘机理,在其结构特点的基础上建立了数学模型并寻找合适的边界条件,采用MATLAB数学软件对模型方程进行了仿真求解,并将收尘效率实验的结果与仿真求解结果进行了对比。研究结果显示:所建立的单区式双涡旋型在极板电除尘器内部荷电粒子在流场、扩散场、力场作用下的二阶偏微分输运模型方程及该模型的边界条件能反映内部粒子的运行规律;MATLAB数学软件仿真求解模拟结果表明:一定的运行条件下,在0~14μm粒径范围内,随着粒径的不断增加,收尘效率也逐渐提高,当粉尘粒径从2μm增加到14μm时,粉尘的收尘效率从85.2%提高到94.8%。通过实验验证,实验结果与MATLAB仿真结果的趋势基本一致,证明了模拟结果的可靠性。研究结果表明单区式双涡旋型收尘极板电除尘器性能优良,有良好的发展前景。

涡旋型电除尘器收尘效率公式的研究

根据紊流传质原理,建立荷电粒子的输运方程,并结合边界条件求解输运方程,进而得到收尘效率公式。将涡旋电除尘器分段、粉尘粒径分级,结合凝并方程,推导得到考虑粉尘凝并情况下的收尘效率值。对比粉尘的理论计算电凝并收尘效率,多依奇计算收尘效率和实验收尘效率值可知,电凝并收尘效率略大于实验收尘效率,两者最大差值为3.7%;而多依奇计算收尘效率与实验收尘效率相差较大,两者最大差值为17.2%,可见,电凝并收尘效率公式的计算结果更接近实际。

ESP内气流均匀性和除尘效率的数值模拟

基于计算流体力学,以相对均方根(RMS)值为气流均匀性的评判标准,应用FLUENT软件模拟了粉尘粒径、烟气流速、电晕极电压及烟气含尘浓度对静电除尘器的除尘效率和细微尘涡流现象的影响。研究表明,随着粉尘粒径和烟气流速的增大,颗粒合速度增大,RMS值大幅降低,涡流趋势减弱;而随着粒径增大,颗粒的驱进速度增大,除尘效率提高,但烟气流速增加,增大了颗粒的轴向速度,使得除尘效率降低;随着电晕极电压的升高,RMS值增大,涡流趋势增强,但电晕极电压升高,带电颗粒的电场力大幅增加,除尘效率提高。当含尘浓度小于5 g/m3时,随着含尘浓度的增加,由于"电风"的作用使得除尘效率和RMS值均增大,涡流趋势增强;但当含尘浓度超过5 g/m3时,随着含尘浓度的增加,"电风"逐步减弱,RMS值和除尘效率开始下降,涡流趋势减弱。