<一>、電除配件的除塵效果
我國(guó)儲(chǔ)藏的化石燃料中煤炭?jī)?chǔ)藏量是較為豐富的，并且由于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得煤炭在我國(guó)能源體系中所占的地位是不可忽視重要的，而且煤炭的地位在接下來(lái)的幾十年時(shí)間內(nèi)是不會(huì)改變。由組織預(yù)測(cè)，到2050年煤炭在我國(guó)能源一次消費(fèi)比中任然要占50%以上。可見(jiàn)我國(guó)長(zhǎng)期處于世界上較大的煤炭消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)的事實(shí)不會(huì)改變。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展時(shí)期，能源消費(fèi)所帶來(lái)的污染是現(xiàn)在及未來(lái)長(zhǎng)期要面對(duì)的要問(wèn)題。并且我國(guó)的長(zhǎng)期以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，決定了煤煙型污染物(二氧化硫SO2,氮氧化物NOX、煙塵)是我國(guó)大氣污染的主要來(lái)源。當(dāng)前我國(guó)火力發(fā)電的煤炭年消耗量己將超過(guò)8億噸，每年都會(huì)有上百萬(wàn)噸的粉塵排放到大氣，對(duì)人類及環(huán)境造成的危害是巨大。美國(guó)環(huán)保協(xié)會(huì)(EPA)]指出“燃燒裝置向大氣排放的污染物中，以細(xì)顆粒物(PM2.5)的威脅性較大"。近年來(lái)我國(guó)粉塵污染越發(fā)嚴(yán)重，我國(guó)大部分地區(qū)受到霧霆的影響，危害到了人們的健康。為此加大環(huán)保治理力度，進(jìn)一步提高了對(duì)火電廠煙囪出口煙氣粉塵排放濃度的要求。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223一2011)要求燃煤電廠粉塵排放濃度降不得高于3Omg/m3，地區(qū)(如北京、上海等地)的燃煤電廠煙塵排放濃度要控制在20mg/m3以下，因此，這無(wú)疑是對(duì)我國(guó)的燃煤電廠除塵能力的重大挑戰(zhàn)。
電除配件(ESP)在我國(guó)大中型火電廠的除塵方式中占主導(dǎo)地位，約占燃煤電廠以上，因此ESP正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。雖然ESP的除塵效率，但是其對(duì)PMIo(粒徑小于1即m的顆粒)的除塵效率并不高，如ESP對(duì)細(xì)顆粒物(顆粒直徑小于2.5μm的顆粒)的除塵效率只有90.6%左右。因?yàn)閷?duì)細(xì)顆粒物的要求變得越發(fā)嚴(yán)格，使人們不得不對(duì)電廠現(xiàn)有的ESP進(jìn)行優(yōu)化改造，使其滿足環(huán)保要求。
要想使電除配件的除塵效果滿足新頒布的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，就通過(guò)實(shí)踐和理論相結(jié)合的辦法來(lái)尋求一條可以使電除配件除塵效率提高的道路，對(duì)電除配件的改造措施大多是提高電場(chǎng)電壓、增大流通面積、增加電場(chǎng)數(shù)等，然而對(duì)電除配件內(nèi)部氣流分布的重要性的認(rèn)識(shí)還是缺乏。新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)以前，我們對(duì)除塵效率的重視程度并不是很高，對(duì)ESP內(nèi)部流場(chǎng)的輕視還不會(huì)變成ESP除塵效果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵因素。但是頒布了新的火電廠煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的之后，對(duì)煙塵的排放變得嚴(yán)格，這時(shí)對(duì)電除塵器配件的氣流分布進(jìn)行組織和調(diào)整就變成了提高電除配件除塵效率的重要要組成部分，因?yàn)?，從眾多理論和?shí)際統(tǒng)計(jì)的資料不難看出，氣流分布是電除器除塵效率的一個(gè)因素。以往的一些研究認(rèn)為，電除配件內(nèi)部的氣流分布是越均勻除塵的效果就越好，但是自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，一些的工作者著手試驗(yàn)一種新的技術(shù)，即斜氣流技術(shù)(SkewedGasFlowTechnology，簡(jiǎn)稱SGFT>，通過(guò)工作者的研究與試驗(yàn)讓人們重新認(rèn)識(shí)了ESP內(nèi)部氣流分布。在斜氣流技術(shù)中氣流速度滿足以下分布:電場(chǎng)入口處氣流的流速應(yīng)該是上部低、下部高的分布方式，而出口則與之相反。斜氣流技術(shù)在工業(yè)電除塵設(shè)備上的應(yīng)用收到了很好的效果，并且與均勻氣流相比，采用斜氣流技術(shù)的電除配件的粉塵排放量可相應(yīng)縮減30%~60%。實(shí)際上，斜氣流分布之所以會(huì)被提出是因?yàn)楣ぷ髡唛_始關(guān)注ESP內(nèi)部粉塵顆粒的分布情況以及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。近十幾年來(lái)，我國(guó)的高校也對(duì)斜氣流技術(shù)進(jìn)行了一些研究和試驗(yàn)，但是國(guó)內(nèi)大多數(shù)都是通過(guò)理論分析、數(shù)值計(jì)算和不加粉塵顆粒的空載氣流分布試驗(yàn)對(duì)斜氣流技術(shù)進(jìn)行研究，而對(duì)于電除配件內(nèi)加入粉塵顆粒的氣固兩相流的數(shù)值模擬非常少。另外，那些被電除配件收集的粉塵(包括陽(yáng)極板收集以及陽(yáng)極板沒(méi)有收集到而掉入灰斗的粉塵)較后則是以重力沉降的方式進(jìn)入集灰斗里。所以，研究ESP內(nèi)部氣流分布對(duì)粉塵顆粒重力沉降的影響對(duì)優(yōu)化ESP的結(jié)構(gòu)和提高其除塵效率是重要的。
<二>、微細(xì)顆粒物的凝并方法及其影響因素
近年來(lái)，我國(guó)大中城市霧霆天氣越來(lái)越多，這嚴(yán)重影響了城市居民的健康和生活，其中城市環(huán)境中PM2.5含量過(guò)高是導(dǎo)致霧霆天氣的主要原因。因此，如何控制PM2.5產(chǎn)生，并減少其存在，成為人們函待解決的問(wèn)題。
提高對(duì)微細(xì)粒子的控制水平，除了對(duì)現(xiàn)有除塵設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)外，我們還可以從微細(xì)粒子本身入手。顆粒物粒徑對(duì)除塵效率有很大影響，通常粉塵粒徑越大，除塵效率越高。粉塵的凝并現(xiàn)象很常見(jiàn)，粉塵本身的粘附性以及電場(chǎng)力的作用都可以使微細(xì)粉塵凝并成較大的顆粒。所以采用凝并方法能地提高微細(xì)粉塵的收集效率。所以研究顆粒物的凝并技術(shù)具有非常重要的意義。凝并技術(shù)是指在物理或化學(xué)作用下，分散的微細(xì)粒子互相接觸從而結(jié)合成較大的顆粒。按照機(jī)理的不同，顆粒物凝并技術(shù)可分為:熱凝并、聲凝并、電凝并、磁凝并、湍流凝并、光凝并、化學(xué)凝并等。
熱凝并，是指在沒(méi)有施加外力、周圍溫度較高的情況下顆粒物產(chǎn)生明顯的成核和凝并現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，熱凝并的凝聚過(guò)程比較緩慢，所以限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。
聲凝并是指在聲場(chǎng)作用下，氣相和液相之間發(fā)生復(fù)雜的相互作用，聲波能加速顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，增加粒子間的碰撞幾率，從而使氣體中的微細(xì)顆粒易于凝聚成較大的顆粒，從而被捕集。聲凝并雖能加速微粒的凝并，但耗費(fèi)能量太高，同時(shí)也要考慮到噪音的危害。
電凝并技術(shù)是通過(guò)提高細(xì)顆粒的荷電能力，使得荷電細(xì)顆粒以電泳方式到達(dá)飛灰顆粒表面的數(shù)量增多，從而提高顆粒間的相互碰撞，達(dá)到凝并的效果?，F(xiàn)有的顆粒物電凝并方法主要有四種:異極性荷電顆粒的庫(kù)侖凝并;異極性荷電顆粒在恒定電場(chǎng)中凝并;同極性荷電顆粒在交變電場(chǎng)中的凝并;異極性荷電顆粒在交變電場(chǎng)中的凝并。
化學(xué)凝并主要通過(guò)物理吸附和化學(xué)反應(yīng)共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)顆粒的捕集，但是要考慮到二次污染的問(wèn)題。
細(xì)顆粒物的凝并方法雖然有很多，但是從耗能方面、凝并過(guò)程復(fù)雜程度以及是否有二次污染物產(chǎn)生等方面綜合考慮，電凝并是較為可行的方法。而且目前我國(guó)大部分燃煤電廠都有使用芒刺線，因此電凝并的方式適合用于振打錘改造。
在濕式電除塵中，水霧荷電也能地顆粒物的團(tuán)聚。一個(gè)主要原因是霧滴荷電后靜電力增強(qiáng)，提高了其對(duì)顆粒物的捕集效率，與帶電霧滴結(jié)合后的顆粒，粘滯力、靜電力等增強(qiáng)，與其他顆粒易發(fā)生凝并，從而易于脫除?？梢?jiàn)，對(duì)水霧荷電顆粒物的凝并技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于顆粒物脫除意義重大，是顆粒物脫除的一種非常的方法。