更全的杂志信息网

新型电-袋除尘器放电特性研究

更新时间:2009-03-28

随着经济的高速发展以及工业化进程的加快,大气中气态污染物不断增加,随之产生的二次污染物增多,我国大中城市各类灰霾事件频发,对人类的生产生活造成了严重的影响,尤其是烟尘中的可吸入颗粒物(PM10和PM2.5)对人体健康造成了极大伤害[1]。为此,国家不断提高工业粉尘排放标准。自2014年7月1日起,现有火电厂锅炉烟尘排放浓度小于30 mg·m-3,重点地区小于20 mg·m-3,燃煤电厂除尘技术面临新的挑战。

2015年以来,累计完成120个贫困村脱贫销号,22104户83111人稳定脱贫,贫困发生率降至1.59%。经县级自查、市级核查、社会公示和国家专项评估,实现高质量“脱贫摘帽”。

目前大型燃煤电厂多采用高压静电除尘器,静电除尘器除尘效率总体较高,但对微细粉尘(PM2.5)脱除效率不足,且易受烟温、烟气流速、飞灰特性等诸多因素的影响,难以达到更高要求的排放标准[2,3]。与静电除尘相比,袋式除尘器不受粉尘浓度、粉尘比电阻、粉尘粒径等因素的影响,使其对于捕集微细粉尘表现出更高的效率,但也存在运行阻力大、滤料磨损严重等局限[4,5]。因此,开发高效节能的新型烟尘处理设备已迫在眉睫。

静电激发袋式除尘器是结合使用了布袋除尘器和静电除尘器的除尘机理,当粉尘经过电场区时会被荷电,荷电粉尘沉积在滤袋表面时,形成排列疏松、有序、透明性良好的粉尘层,表现出小颗粒“电凝并”成大颗粒的现象,这不仅极大地降低了运行阻力,同时也提高了微细粉尘的除尘效率[6,7]

本研究通过构建小型静电激发袋式除尘装置,讨论粉尘厚度、气体流量、放电间距以及电晕线曲率半径等不同放电参数对静电激发袋式除尘放电特性的影响,从而确定最佳的荷电参数,为后续静电激发袋式除尘器的发展和工业应用提供理论支撑。

1 理论基础

静电激发袋式除尘技术是一种新型的基于静电激发除尘技术与脉冲袋除尘技术耦合的一体化电袋除尘器,使用负极性高压电极电晕放电使微细粉尘荷带相同电荷,以新型抗电击滤袋代替收尘极板,一体化技术体现于在同一空间中交织叠加了双极激发电除尘和袋过滤过程,从而在PM2.5等微细粉尘的去除上具有突出优势,将成为寻求更高除尘效率的重要途径[8]。静电激发袋式除尘器结构如图1所示。

不同粉尘厚度对放电功率的影响曲线如图4所示。

  

图1 静电激发袋式除尘器结构示意图

静电激发袋式除尘器是不同于典型的电袋复合的一种新型除尘器。它是使用高压电极放电使粉尘颗粒荷电,特种导电滤料作为收尘极并兼具滤袋功能[9]。除尘器滤尘区同时布置有电晕线和滤袋,其布置方式为每相邻的四个滤袋正中心布置一根电晕线,电晕线与滤袋长度方向平行,作为高压电极[10];滤袋具有导电性并可靠接地,在过滤同时具有极板功能。含尘气体进入静电激发袋除尘器内部,粉尘在电晕线的高压放电作用下荷电。当荷电粉尘随气流接近滤袋表面时,被滤袋表面网捕后不断聚集,因荷电在滤袋表面形成多孔状的粉尘层,有效降低了过滤阻力[11];在电场力的作用下,微细粉尘产生凝并,颗粒粒径增大,使微细的粉尘不易进入滤料内部或穿透滤料,而在滤料表面形成了粉饼。后续的荷电粉尘会以已经沉积在滤料表面的粉尘为载体进行再沉积,形成松散多孔状的粉尘层,气流阻力明显变小,降低除尘能耗[12]。

2 实验装置

放电实验系统主要由小型静电激发袋式除尘器和自制动态过滤实验装置组成,如图2所示。

同时,可针对自身特点研发或添置若干新型设备。在联合开发打造先进海缆施工船同时,鉴于舟山现有普通OTDR不能监测海底光缆所受应力变化的实际情况,建议购置增设若干B-OTDR设备以实现对海缆应力变化的动态监测,确保海底光缆运行的安全稳定[7-9]。

目前国内银行没有正确认识到产业风险评价的重要性,在对授信客户进行风险评价时并没有将产业风险评价摆在一个较为重要的位置,而是着重强调对客户自身风险的评价,即使有些银行在进行授信分析时将产业风险考虑了进来,但其权重通常只占到了5%~10%,相比美国美林银行、JP摩根银行所赋予的30%权重,比重太小。在我国当前产业转型升级阶段,产业发展分化的格局逐渐显示出来,过剩产能产业的风险逐渐暴露出来,在这个新经济形势下银行进行信贷资产风险管理时更要关注产业结构的变化和产业发展的趋势,对产业风险评价加以重视。

  

图2 实验装置

其中,自制动态过滤实验装置主体部分设计为直筒式过滤器,过滤器中间位置安装最新研发的特种滤料(碳纤维复合滤料),滤料与大地连通,过滤器的进粉段安装可移动式圆柱型电晕线,电晕线连接直流高压电源,直流高压电源与电晕线之间安装数字式微安表,用以测量高压放电过程中产生的电场电流,直流高压电源和微安表均与大地连通。

3 结果与讨论

3.1 粉尘厚度的影响

此外,企业的管理层也是直接影响经济管理的重要因素,管理层能否合理称职的履行经济职能可以从财务会计的监督下反映体现,且在这样的监督下管理层的职权能够更加的公正透明,财务更加健康合理化。

结果显示,与0 h比较,空白对照组细胞在24 h时的划痕愈合间距明显变窄,而IC30三棱提取物组、IC30三棱提取物+热疗组、IC30莪术提取物组、IC30莪术提取物+热疗组细胞在24 h时的划痕愈合间距未见明显变窄。各组细胞划痕实验显微图见图4。

  

图3 不同粉尘厚度下伏安特性曲线

在实验温度25℃、相对湿度58%、放电间距30mm、电晕线曲率半径为1 mm的放电环境下,分别调节装置过滤风速 v为 0 m·min-1、1.0 m·min-1和1.5 m·min-1,以控制气体流量,研究过滤速度对静电激发袋式除尘装置伏安特性的影响。静电激发袋式除尘装置伏安特性随过滤速度的变化规律如图5所示。

在实验温度25℃,相对湿度58%,放电间距30 mm,气体流量为35m3·h-1的放电条件下,分别选取电晕线曲率半径r分别为1mm、0.5mm、0.25 mm,研究电晕线曲率半径对静电激发袋式除尘装置伏安特性的影响。静电激发袋式除尘装置伏安特性随电晕线曲率半径的变化规律如图9所示。

水下传感器网络节点一般都是通过一个晶体振荡器得到时钟源,但是由于晶振本身就存在频偏与相偏,再加上水下环境的变化,导致不同节点的晶振频偏与相偏都存在一定偏差.假设当前的世界标准时间(universal time coordinated,UTC)是t,则节点的本地时间T可表示为

  

图4 不同粉尘厚度下放电功率曲线

不同放电间距对放电功率影响曲线如图8所示。

在实验温度25℃、相对湿度58%、放电间距30mm、电晕线曲率半径为1mm的放电情况下,分别调节小型动态过滤装置的粉尘厚度0 mm、0.5mm、1.5mm,研究粉尘厚度对静电激发袋式除尘器伏安特性的影响。实验中接通高压直流电源,逐渐提高放电电压,直到发生电场击穿,记录高压放电过程中产生的电场电流。其结果如图3所示。

3.2 气体流量的影响

由图3可以看出粉尘厚度的增加会导致小型动态过滤装置的伏安特性发生改变,随着粉尘厚度的增加,相同电压下的电场电流减弱,放电区间变窄,击穿电压会降低,静电激发状态会受到抑制。粉尘层的增加导致滤袋表面高比电阻介质层增厚,阻碍了电子雪崩从阴极线向阳极滤袋的运动过程,导致电场电流的降低。

  

图5 不同过滤速度下伏安特性曲线

由图5可知,在三种不同的过滤风速下,装置的电场特性与静态条件下相比发生较大变化,主要表现为电场电流的增长幅度随过滤速度的增大而降低,放电区间并无明显改变,击穿电压较为接近。过滤速度的增大导致静电激发过程中电子雪崩的形成受到影响,自由电子的聚集和定向迁移受到干扰,削弱了电场电流的形成过程,气体流速越大,这种影响越剧烈,导致电场电流的减弱。

不同过滤风速对放电功率的影响曲线如图6所示。

  

图6 不同过滤速度下放电功率曲线

图6可以看出,随着过滤速度的增大,放电功率区间没有太大变化,但相同电压下的放电功率减小。主要是过滤速度的增大导致过滤装置中的电流扰动加剧,电子崩的形成过程被削弱,导致电荷不能有效的定向移动,放电功率因而下降。3.3放电间距的影响

在实验温度25℃、相对湿度58%、电晕线曲率半径1mm、气体流量35 m3·h-1的放电条件下,分别调整小型动态过滤装置的放电间距分别为30 mm、40 mm、50 mm、60mm,研究放电间距对静电激发袋式除尘装置伏安特性的影响。静电激发袋式除尘装置伏安特性随放电间距的变化规律如图7所示。

  

图7 不同放电间距下伏安特性曲线

由图7可以看出,随着线筒间距L的增加,线筒放电区间逐渐拓宽,电场击穿电压增加。这是因为根据巴申定律,电场的击穿电压是放电间距的函数,因此放电间距L增加时,电场击穿电压也随之增加。由放电曲线可知,线筒放电电流开始是以线性增长,当放电电压达到临界值时,放电电流随之激增,呈现指数性增长。根据汤生放电理论[13],图7所示放电过程直接由起晕进入自持放电过程,没有经历放电理论中所述的β放电过程,即直接由α过程进入γ过程,这是因为β过程中正离子碰撞能获得所需能量的几率较小。

由图4可知,粉尘厚度的增加会导致放电功率的减弱,相同放电电压下的放电功率减小。

  

图8 不同放电间距下放电功率曲线

由图8可知,随着放电间距的增加,放电功率区间拓宽,最大放电功率也随之增加。这是因为放电间距的增加,电场击穿电压升高,使得电场场强也增加,单位空间内电晕产生的电子浓度增加。但在相同电压下放电功率有所下降,这是因为线筒间距的增加,电子流注距离增加,二次电离效应被弱化,产生的放电电流变小。

3.3 电晕线曲率半径的影响

“但曲也清楚,S势必会狗急跳墙。真闹翻了,对谁也没有好处。曲想跟S再过三年,这就是她惟一的目的。于是,双方在权衡之后,各让了一步。”

  

图9 不同曲率半径下伏安特性曲线

由图9可知,随着电晕线曲率半径的增加,击穿电压增大,放电区间变大,但相同放电电压下的放电电流变小,击穿电压增幅较小。这是因为根据相似定律,击穿电压受曲率半径和放电间距的比值影响,由于实验中曲率半径变化幅度较小所得比值也较小,因此击穿电压有所增加但增幅较小。此外,曲率半径增加意味着曲率变小,相同放电电压下电晕线表面的荷电密度变小,导致放电电流变小。

不同电晕线曲率半径对电功率的影响曲线如图10所示。

  

图10 不同曲率半径下放电功率曲线

由图10可以看出,随着电晕线曲率半径的增加,放电区间拓宽,相同放电电压下的放电功率变小,但变化幅度不大。这是因为曲率半径增加意味着曲率变小,荷电密度降低,电子雪崩过程弱化,放电功率变小。

4 结论

本实验通过建立小型静电激发袋式除尘器,在现有静电激发袋式除尘理论基础上,重点研究了静电激发袋式除尘器的放电特性,所得结论如下:

(1)气体流量和滤袋表面粉尘层厚度对静电激发袋式除尘器的电场特性具有较大的影响。气体流量的增大、粉尘层厚度的增加均会导致静电激发袋式除尘器电场电流的减小,使其能量损失增加,增大了除尘器的能耗。

(2)随着放电间距的增大,静电激发袋式除尘器的电场击穿电压增加,最大放电功率同样随之增大;但在相同电压下,随着放电间距的增大,电子流注距离增大,二次电离效应被弱化,产生的放电电流变小,放电功率有所下降。

为此,本文基于对故障前后信号的变化分析,提出一种基于语谱特征和高斯混合模型的高压开关柜故障检测算法。为了综合信号的时频特征,本文采用语谱图显著特征作为故障检测的基本特征。在模式识别算法方面,本文引入高斯混合模型进行放电检测。实验结果显示,所提的语谱特征有助于改善故障检测效率。相比于基于MFCC特征和LPCC特征的算法,最高识别率可以达到95.4%,且算法鲁棒性较高。

(3)曲率半径对静电激发袋式除尘器的电场特性影响相对较小,随着曲率半径的增大,电场电流和电功率均出现小幅下降。

参考文献

[1]郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2]李芳波.超净电袋除尘技术的研究与应用 [J].中国设备工程,2017,10:105-106.

[3]何永裕.火力发电厂电袋除尘技术的环保效益[J].资源节约与环保,2017,(3):9-11.

[4]唐亮,赵梦雪,郑苏忠.新型电袋复合除尘器改造关键技术及其应用[J].能源技术与管理,2017,6:21-24.

[5]赵毅,王佳男.电袋除尘器的发展与机理研究[J].中国环保产业,2017,6:58-62.

[6]王晓娟.袋式除尘器除尘特性的实验与数值研究 [D].山东大学,2017.

[7]刘英.电袋复合除尘理论与实践研究[D].沈阳:东北大学,2015.[8]戴日俊,李伟.电-袋复合除尘器捕集微细粒子的理论浅析[J].电力科技与环保,2014,27(2):22-24.

[9]Sim K M,Park H,Bae G,et al.Antimicrobial nanoparticle-coated electrostatic air filter with high filtration efficiency and low pressure drop[J].Science of The Total Environment,2015,533:266-274.

[10]Myers D,Dean A.Mechano-electret Filtration Media:Synergy of Structure and Electrostatic Charge [J].Filtration & Separation,2013,40(5):24-27.

[11]Yan C,Liu G,Chen H.Effect of induced airflow on the surface static pressure of pleated fabric filter cartridges during pulse jet cleaning[J].Powder Technology,2013,249:424-430.

[12]Plopeanu M C,Dascalescu L,Yahiaoui B,et al.Repartition of Electric Potential at the Surface of Nonwoven Fabrics for Air Filtration[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2012,48(3):851-856.

[13]李加丰.等离子体发生及其空气净化技术[D].浙江大学,2017.

 
王瑛
《能源环境保护》 2018年第02期
《能源环境保护》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号