电除尘器的空间电气特性数值分析

论文摘要

我国是世界最大的煤炭生产国和消费国,燃煤烟尘若不能有效处理将造成严重的空气污染。我国燃煤发电锅炉约90%左右采用电除尘器,随着人们对环境保护的日益重视,需进一步提高电除尘器的性能、降低烟尘的排放浓度。电除尘器的电场制约电晕产生、粒子荷电以及荷电粒子在电场中的迁移,是决定电除尘器运行性能的主要因素。由于电晕放电是一个很强的非线性过程,很难得到描述放电过程的方程的解析解,更多的是依赖于计算机的数值模拟。目前国内对电晕放电电场的模拟主要集中在二维简化模型上,而实际上电晕放电是一个空间放电过程,其电场分布严格来说应服从三维分布。本文将泊松方程和电流连续性方程作为电晕放电电场的控制方程,运用MATLAB编程计算对其进行耦合求解,通过对线–管式、线–板式两种结构的电极间电场的数值模拟结果与理论、实验数据相比较,验证了本文数值计算结果的可靠性。进而将本文数值方法应用到芒刺–板式电极间电场的计算,得到了三维空间的电势、空间电荷密度、电场强度及电流密度分布,为今后电除尘器的数值分析提供了一种更为准确的计算方法。同时本文模拟分析了不同电极间距、放电间距、电晕线半径、离子迁移率对电场特性的影响,对系统分析电除尘器性能提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 我国的能源结构及烟尘污染现状
• 1.1.2 国内电除尘技术
• 1.1.3 论文研究的意义
• 1.2 国内外电极配置的数值研究概述
• 1.2.1 国外研究情况
• 1.2.2 国内研究情况
• 1.3 本文研究的内容
• 第二章 电场特性对电除尘器性能的影响
• 2.1 电晕的产生
• 2.2 粉尘荷电
• 2.2.1 电场荷电
• 2.2.2 扩散荷电
• 2.3 荷电粉尘的捕集
• 2.4 捕集粉尘的清除
• 第三章 数值模型及计算方法
• 3.1 数值模型
• 3.1.1 电场分布的控制方程
• 3.1.2 电场的边界条件
• 3.2 电场计算的数值方法
• 3.2.1 有限差分法——有限差分法
• 3.2.2 有限差分法——特征线法
• 3.2.3 模拟电荷法——有限差分法
• 3.2.4 有限元法——有限差分法
• 3.3 本章小结
• 第四章 电除尘器内电场数值计算
• 4.1 求解电晕放电电场
• 4.1.1 不同差分格式的收敛区间
• 4.1.2 电场数值计算迭代步骤
• 4.2 线–管电极间的电场数值计算
• 4.2.1 电场的解析解
• 4.2.2 数值计算模型
• 4.2.3 计算结果及其验证
• 4.3 线–板电极间的电场数值计算
• 4.3.1 数值计算模型
• 4.3.2 计算结果
• 4.3.3 实验验证
• 4.3.4 不同因素对电场特性的影响
• 4.4 芒刺–板电极间的电场数值计算
• 4.4.1 数值计算模型
• 4.4.2 计算结果
• 4.4.3 理论及实验验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论及对进一步研究的探讨
• 5.1 结论
• 5.2 对进一步研究的探讨
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文与研究成果
• 附录 电场计算程序及其生成的电参数分布原始图