{一}、電除配件問題的提出
目前，國際上總顆粒物控制技術(shù)雖然己經(jīng)達(dá)到很高的水平，但對(duì)于微細(xì)顆粒物的捕集效率卻很低，造成大量的微細(xì)顆粒物排入大氣環(huán)境中。在總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物的總體污染情況有所好轉(zhuǎn)的同時(shí)，我國PM2.5排放量卻大幅度增加。近年來多地不斷出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霆天氣，嚴(yán)重影響人們的身體健康和出行活動(dòng)。這也說明細(xì)顆粒物污染己成為我國突出的大氣環(huán)境問題，是引起大氣能見度、霧霆天氣、氣候變化等重大環(huán)境問題的重要因素。因此，控制燃煤排放的細(xì)顆粒物迫在眉睫。
燃煤電廠我國大氣環(huán)境中PM2.5含量增加的主要污染來源，利用現(xiàn)有的燃煤煙氣污染控制設(shè)備，通過增強(qiáng)其對(duì)PM2.5的脫除性能，是控制PM2.5的重要技術(shù)發(fā)展方向。
目前，我國燃煤電廠中干式電除塵技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，但是電除配件(ESP)對(duì)直徑0.1一2μm粉塵的除塵效率較差，所以面臨日益嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和市場競爭的挑戰(zhàn)，原有的電除配件大部分不能滿足排放要求。尤其在火電廠，廠家普遍采用低硫煤以滿足二氧化硫的排放要求，而低硫煤燃燒產(chǎn)生的煙塵中粉塵比電阻較高，易發(fā)生反電暈現(xiàn)象，使收塵效率下降，導(dǎo)致電除配件加無法達(dá)標(biāo)。而要使電除塵器配件適應(yīng)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行機(jī)理性提效改造，而反電暈與二次飛揚(yáng)是兩大突破口。
濕式電除配件(簡稱WESP)不需要振打清灰，而是利用連續(xù)水膜清灰，噴水對(duì)煙氣可以起到調(diào)質(zhì)作用，不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵現(xiàn)象，并且除塵效率比其它煙氣凈化裝置高，己經(jīng)在冶金行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。本課題所研究的就是利用濕式電除配件來收集PM2.5微細(xì)粉塵。
{二}、陽極板的除塵效果
我國儲(chǔ)藏的化石燃料中煤炭儲(chǔ)藏量是較為豐富的，并且由于我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得煤炭在我國能源體系中所占的地位是不可忽視十分重要的，而且煤炭的地位在接下來的幾十年時(shí)間內(nèi)是不會(huì)改變。由國際組織預(yù)測，到2050年煤炭在我國能源一次消費(fèi)比中任然要占50%以上?？梢娢覈L期處于世界上較大的煤炭消費(fèi)國和生產(chǎn)國的事實(shí)不會(huì)改變。目前，我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展時(shí)期，能源消費(fèi)所帶來的污染是現(xiàn)在及未來長期要面對(duì)的要問題。并且我國的長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)是我國大氣污染的主要來源。當(dāng)前我國火力發(fā)電的煤炭年消耗量己將超過8億噸，每年都會(huì)有上百萬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"。近年來我國粉塵污染越發(fā)嚴(yán)重，我國大部分地區(qū)受到霧霆的影響，危害到了人們的健康。為此國家加大環(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，這無疑是對(duì)我國的燃煤電廠除塵能力的重大挑戰(zhàn)。
陽極板(ESP)在我國大中型火電廠的除塵方式中占主導(dǎo)地位，約占燃煤電廠的95%以上，因此ESP正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。雖然ESP的除塵效率一般可達(dá)97%以上，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。
要想使陽極板的除塵效果滿足國家新頒布的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，就通過實(shí)踐和理論相結(jié)合的辦法來尋求一條可以使陽極板除塵效率提高的道路，國內(nèi)外對(duì)陽極板的改造措施大多是提高電場電壓、增大流通面積、增加電場數(shù)等，然而對(duì)陽極板內(nèi)部氣流分布的重要性的認(rèn)識(shí)還是十分缺乏。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。但是國家頒布了新的火電廠煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的之后，對(duì)煙塵的排放變得十分嚴(yán)格，這時(shí)對(duì)振打錘的氣流分布進(jìn)行組織和調(diào)整就變成了提高陽極板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，陽極板內(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，一些國外的科研工作者著手試驗(yàn)一種新的技術(shù)，即斜氣流技術(shù)(SkewedGasFlowTechnology，簡稱SGFT>，通過科研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)的陽極板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)榭蒲泄ぷ髡唛_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，我國的科研院所和高校也對(duì)斜氣流技術(shù)進(jìn)行了一些研究和試驗(yàn)，但是國內(nèi)大多數(shù)都是通過理論分析、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)于陽極板內(nèi)加入粉塵顆粒的氣固兩相流的數(shù)值模擬非常少。另外，那些被陽極板收集的粉塵(包括陽極板收集以及陽極板沒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十分重要的。