引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法技术

本发明专利技术涉及一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法，该方法将磁场引入线管式静电除尘器内部，通过洛伦兹力延长细微颗粒在线管式静电除尘器中的停留时间来提高其在低电压工况运行时的除尘效率，并采用FLUENT软件模拟得到了磁场环境下线管式静电除尘器在不同工作电压下的除尘效率。与现有技术相比，本发明专利技术具有通过将稳恒磁场引入除尘器颗粒运动场区实现不降低除尘效率，只降低运行功耗的目标等优点。

Performance improvement method of linear tube electrostatic precipitator with magnetic field

The invention relates to a method for improving the performance of a wire-tube electrostatic precipitator by introducing a magnetic field into the wire-tube electrostatic precipitator, in which the magnetic field is introduced into the wire-tube electrostatic precipitator, and the residence time of fine particles in the wire-tube electrostatic precipitator is prolonged by Lorentz force to improve its dust removal efficiency under low voltage operation condition, and the FLUENT software is used. The efficiency of electrostatic precipitator under different working voltage is obtained by simulation. Compared with the prior art, the invention has the advantages of introducing a stable magnetic field into the particle moving field area of the dust collector to achieve the goal of not reducing the dust removal efficiency but only reducing the operation power consumption.

【技术实现步骤摘要】
引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法
本专利技术涉及一种除尘器性能提升方法，尤其是涉及一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法。
技术介绍
线管式静电除尘器是火力发电厂最为常见的除尘设备之一。目前国家对火力发电厂粉尘污染物的排放标准越来越高。出于经济上的考虑，火力发电厂要同时考虑节能和减排两方面的要求。一般情况下，线管式静电除尘器除尘效率的提升需要通过工作电压的提高来实现。然而高工作电压势必会带来较大的能耗，使得节能和减排这两个要求指标不能同时兼顾。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法，该方法将磁场引入线管式静电除尘器内部，通过洛伦兹力延长细微颗粒在线管式静电除尘器中的停留时间来提高其在低电压工况运行时的除尘效率，并采用FLUENT软件模拟得到了磁场环境下线管式静电除尘器在不同工作电压下的除尘效率。优选地，该方法包括以下步骤：1)建立引入磁场的线管式静电除尘器简化模型2)利用磁约束机理改变颗粒运动状态；3)不同工作电压下的磁场作用分析；4)引入磁场作用的线管式静电除尘器除尘性能分析。优选地，述的步骤1)具体为：在二维线管式静电除尘器剖面中心轴线左侧施加与电场方向垂直且指向纸面内的磁感应强度，右侧施加与电场方向垂直且指向纸面外的磁感应强度，磁场覆盖整个除尘器颗粒运动场区，且不随时间变化并在空间内均匀分布，磁感应强度范围为0～1.0T。优选地，所述的步骤2)具体为：引入稳恒磁场后，带电粉尘在磁场环境下受到电场力和洛伦兹力联合作用作螺旋运动，延长了荷电颗粒在静电除尘器中的停留时间，改变了荷电颗粒与收尘极的碰撞方向。优选地，在磁场作用下当静电除尘器以低电压工况运行时，虽然空气电离的程度较弱，但由于颗粒在除尘器内有较长时间的停留，增加了与自由电子碰撞的次数，继而增多了颗粒荷电量，提高了颗粒所受的电场力，促进了颗粒向收尘极板运动的趋势，进而提高了线管式静电除尘器的除尘效率。优选地，所述的步骤3)具体为：在FLUENT软件中将磁场作用加载到颗粒动力场，通过模拟得到了不同磁感应强度和工作电压下线管式静电除尘器的除尘效率曲线。优选地，通过所述的除尘效率曲线，可知：1)同一工作电压下，随着磁感应强度的增大，PM2.5综合除尘效率呈上升趋势，前期上升幅度明显，而后期上升幅度减缓并趋于平缓，说明磁场的引入对线管式静电除尘器除尘效率有好的提升效果，且在磁感应强度较小时提升作用更为明显；2)同一磁感应强度下，随着工作电压的增大，PM2.5的综合效率不断增大，而增幅却不断减小，说明工作电压的提高促进了线管式静电除尘器对PM2.5的捕集，但工作电压越高，提高相同的除尘效率所产生的功耗越大；3)随着磁感应强度的增大，相邻两条曲线的差值不断减小，说明随着磁感应强度的增大，磁场对PM2.5捕集的贡献越来越小。优选地，所述的步骤4)具体为：在线管式静电除尘器中引入磁场可以延长细微颗粒在其内部空间的停留时间，使得除尘器在低电压工况运行时颗粒荷电更充分，进而将线管式静电除尘器的除尘效率维持在较高水平；引入磁场和提高工作电压对各粒径颗粒除尘效率的促进作用相当，即磁场作用很好地弥补了由于工作电压降低给除尘效率带来的损失。与现有技术相比，本专利技术通过将稳恒磁场引入除尘器颗粒运动场区实现不降低除尘效率，只降低运行功耗的目标，相关结果可为线管式静电除尘器结构改造和性能优化提供参考和依据附图说明图1为引入磁场的线管式静电除尘器简化模型示意图；图2为不同工作电压下PM2.5综合除尘效率随磁感应强度的变化曲线图；图3为不同操作参数下PM2.5分级效率对比示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。为了降低线管式静电除尘器达到较高除尘效率时所产生的能耗，本文将磁场引入除尘器内部，通过洛伦兹力延长细微颗粒在线管式静电除尘器中的停留时间来提高其在低电压工况运行时的除尘效率。采用FLUENT软件模拟得到了磁场环境下线管式静电除尘器在不同工作电压下的除尘效率，对比分析后可知：(1)在线管式静电除尘器中适当引入一定大小的磁感应强度可使除尘器达到低运行能耗、高除尘效率的目标；(2)同一工作电压下，磁场对除尘效率的促进作用随磁感应强度的增大而提高，但提高幅度却随之降低，表明磁感应强度越小时磁场提升线管式静电除尘器除尘性能的能力越强；(3)引入一定磁感应强度和提高一定工作电压对线管式静电除尘器PM2.5综合除尘效率和分级除尘效率产生的提升效果基本相当。1、电磁除尘机理如图1所示，在二维线管式静电除尘器剖面中心轴线左侧施加与电场方向垂直且指向纸面内的磁感应强度，右侧施加与电场方向垂直且指向纸面外的磁感应强度。磁场覆盖整个除尘器颗粒运动场区，且不随时间变化并在空间内均匀分布，磁感应强度范围为0～1.0T。若在极线上施加负高压，空气中的自由离子在电场的作用下向两极移动。随着电压升高，电场强度增强，空气开始发生电离。在电子经历了雪崩过程后，极间运动的自由电子数大大增加，自由电子在向收尘极运动的过程中与尘粒相碰并附着其上使其荷负电，荷电粒子在电场力作用下朝收尘极方向运动。电压越高，电场强度越大，空气电离的范围越大，极间自由电子数越多，颗粒荷电也就越充分。引入稳恒磁场后，带电粉尘在磁场环境下受到电场力和洛伦兹力联合作用作比较复杂的螺旋运动，延长了荷电颗粒在静电除尘器中的停留时间，改变了荷电颗粒与收尘极的碰撞方向。在磁场作用下当静电除尘器以低电压工况运行时，虽然空气电离的程度较弱，但由于颗粒在除尘器内有较长时间的停留，增加了与自由电子碰撞的次数，继而增多了颗粒荷电量，提高了颗粒所受的电场力，促进了颗粒向收尘极板运动的趋势，进而提高了线管式静电除尘器的除尘效率。2、不同工作电压下的磁场作用分析在FLUENT软件中将磁场作用加载到颗粒动力场，通过模拟得到了不同磁感应强度和工作电压下线管式静电除尘器的除尘效率，如图2所示。由图可知：1)同一工作电压下，随着磁感应强度的增大，PM2.5综合除尘效率呈上升趋势，前期上升幅度明显，而后期上升幅度减缓并趋于平缓，说明磁场的引入对线管式静电除尘器除尘效率有好的提升效果，且在磁感应强度较小时提升作用更为明显；2)同一磁感应强度下，随着工作电压的增大，PM2.5的综合效率不断增大，而增幅却不断减小，说明工作电压的提高促进了线管式静电除尘器对PM2.5的捕集，但工作电压越高，提高相同的除尘效率所产生的功耗越大；3)随着磁感应强度的增大，相邻两条曲线的差值不断减小，说明随着磁感应强度的增大，磁场对PM2.5捕集的贡献越来越小。在图2中，分别以工作电压为40kV和50kV时不引入磁感应强度的除尘效率为参考标准，获取相同除尘效率下工作电压分别降低10kV时需引入的磁感应强度大小，具体的除尘效率和对应的操作参数见表1。由表1不难得到：在30kV工作电压下引入0.378T磁感应强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法，其特征在于，该方法将磁场引入线管式静电除尘器内部，通过洛伦兹力延长细微颗粒在线管式静电除尘器中的停留时间来提高其在低电压工况运行时的除尘效率，并采用FLUENT软件模拟得到了磁场环境下线管式静电除尘器在不同工作电压下的除尘效率。

【技术特征摘要】
1.一种引入磁场的线管式静电除尘器性能提升方法，其特征在于，该方法将磁场引入线管式静电除尘器内部，通过洛伦兹力延长细微颗粒在线管式静电除尘器中的停留时间来提高其在低电压工况运行时的除尘效率，并采用FLUENT软件模拟得到了磁场环境下线管式静电除尘器在不同工作电压下的除尘效率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)建立引入磁场的线管式静电除尘器简化模型2)利用磁约束机理改变颗粒运动状态；3)不同工作电压下的磁场作用分析；4)引入磁场作用的线管式静电除尘器除尘性能分析。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：在二维线管式静电除尘器剖面中心轴线左侧施加与电场方向垂直且指向纸面内的磁感应强度，右侧施加与电场方向垂直且指向纸面外的磁感应强度，磁场覆盖整个除尘器颗粒运动场区，且不随时间变化并在空间内均匀分布，磁感应强度范围为0～1.0T。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为：引入稳恒磁场后，带电粉尘在磁场环境下受到电场力和洛伦兹力联合作用作螺旋运动，延长了荷电颗粒在静电除尘器中的停留时间，改变了荷电颗粒与收尘极的碰撞方向。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在磁场作用下当静电除尘器以低电压工况运行时，虽然空气电离的程度较弱，但由于颗粒在除尘器内有较长时间的停留，增加了与自由电子碰撞的次数，继而增多了颗粒荷电量，提高了颗粒所受...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31