论文部分内容阅读
随着社会的快速发展,环境污染问题引起了人们的广泛关注。减少工业粉尘和废气对空气环境造成的污染,发展电除尘器并提高其效率具有重要的意义。现有的电除尘器采用直流电源进行供电,功耗较大、易产生二次扬尘和反电晕现象,装置内部的等离子浓度不高,对PM2.5的细小颗粒物的除尘效率较低。本文主要围绕影响除尘效率的因素展开研究,设计一种20kV的脉冲开关电源,提出一种由脉冲激光诱导激发等离子体,增加除尘器等离子浓度,提高除尘效率的新方法。搭建实验系统后,测试结果表明新方法可以提高除尘器的等离子浓度和除尘效率。主要研究内容和取得的成果如下:(1)对传统电除尘器电源的供电方式进行了研究,针对传统的直流高压电源加载到呈容性的电除尘器后产生的打火、臭氧等问题,设计了直流脉冲高压电源电路,通过嵌入式编程、硬件焊接与调试,自主研发了20k V的可调节电压占空比、电压频率的直流脉冲高压电源,降低了传统电源的功耗,解决了电除尘过程中的二次扬尘和反电晕问题。(2)对电除尘器的除尘过程进行了详细的分析,建立了除尘过程的仿真模型,推导出了除尘效率的表达式,通过Matlab软件仿真了除尘效率与粉尘粒子直径、荷电量、电场强度、凝并系数、等离子浓度的关系;仿真了本文提出的新方法和电场等离子除尘中效率与物理量的关系,对比分析得出结论:粉尘粒子达到饱和电量时,除尘效率与粒子直径、电场强度、驱尘速度成正相关;新方法增强等离子浓度后,可以提高电场强度、粉尘粒子直径、荷电量、凝并系数,提高除尘效率。(3)针对电除尘器内部等离子浓度不高、除尘效率不理想等问题,首先提出了增强等离子浓度提高除尘效率的新方法,由YAG脉冲激光器发出脉冲激光,经过聚焦透镜后到达集尘极板上,诱导激发集尘极板产生激光等离子体,激光等离子体在高压电场中与高压电离产生的等离子体互相作用,共同增强除尘器的等离子浓度,提高除尘效率。然后以香烟产生的气体作为气体污染源,搭建了由YAG固体激光器、聚焦透镜、电除尘器、等离子浓度测量仪、空气质量检测仪组成的实验系统。最后通过实验的方式测量了本文提出新方法产生的等离子浓度和除尘效率,并与原来的等离子浓度和效率进行对比,对比数据表明本文提出的增强等离子浓度的方法是有效的,可以提高除尘效率。