工业生产过程中排放的烟气中含有对人类及环境危害很大的粉尘,因此要对烟气进行净化处理。静电除尘器由于其高效、适用范围广等优点得到广泛应用。然而,静电收尘技术发展到今天,对含高比电阻(ρ0≥10¹¹Ω·cm)粉尘的烟气净化一直没有得到很好解决。本文旨在通过对高比电阻粉尘反电晕机理的研究以达到有效地收集高比电阻粉尘之目的。本文首先讨论了线-管电极、线-板电极和芒刺-板电极间的电场分布。然后研究了收尘极板上沉积粉尘层的物理特性,包括影响粉尘层比电阻的因素及粉尘层表面电位的形成与分布。结果表明粉尘层比电阻随烟气成分、粉尘的化学组成、粉尘层厚度及结构的不同而呈一定变化规律,而粉尘层表面电位分布呈平缓的驼峰曲线。从而为进一步研究反电晕机理作了必要的准备。反电晕的发生是因为沉积在静电除尘器收尘极板上的高比电阻粉尘层形成的附加电场强度高于粉尘层中气隙的击穿场强。本文基于静电学理论导出了带电粉尘层内的电量分布和电场分布随粉尘层厚度变化的数学模型。根据反电晕发生条件,得出粉尘层反电晕击穿厚度的计算式。理论研究结果表明,反电晕击穿厚度与粉尘比电阻和电晕电流密度的1/2次方成反比,并与静电除尘器的极配有关。通过对不同粉尘厚度的高比电阻粉尘层的反电晕击穿试验发现,各击穿点的连线呈有规律的与伏安特性曲线垂直的弧线。从而提出了用伏安特性曲线确定粉尘层反电晕击穿厚度的简易图解法。根据带电粉尘层内的电量分布和电场分布随粉尘层厚度变化的数学模型,在忽略因空气动力作用引起的二次扬尘的情况下,建立荷电粉尘粒子间的凝聚力和反凝聚力的受力平衡方程并得出电除尘器二次扬尘的临界粉尘层厚度与电晕电流面密度和粉尘比电阻乘积的1/2次方成反比。对于常规的线板式静电除尘器,理论研究结果表明,当粉尘比电阻大于5×10¹¹～1×10¹³Ω·cm时,产生二次扬尘的临界粉尘层厚度约为10²0mm。最后,通过建立荷电粉尘层对收尘极板附着力的微分方程,由牛顿第二定律得出振打加速度的理论计算式。研究结果表明,振打加速度是电晕电流面密度和粉尘比电阻乘积ρ×J的函数,且与粉尘粒径成反比。参考已发表的实验数据和理论结果发现:在外加电压保持不变的情况下,电晕电流面密度和粉尘比电阻的乘积ρ×J =常数,此时,振打加速度与ρ×J无关。从这一新观点出发,根据Oglesby提供的粉尘层击穿前的电晕电流和粉尘比电阻的相关曲线,得出临界振打加速度计算式。由此计算式给出了一种确定临界振打加速度的简易图解法。