随着中国经济的飞速发展,社会对于能源的需求量日益增大。由于我国能源分布格局,使我国的能源结构中煤炭长期占据着主导地位,然而煤炭燃烧产生的大量颗粒物给大气环境带来了严重的污染。火电行业作为我国煤炭消耗量最大的行业是节能减排的重要目标,日益严格的环保标准对火力发电的颗粒物排放提出了更高要求。目前火电厂多采用静电除尘器作为其主要除尘设备,而烟气成分是影响静电除尘器工作效率的重要因素之一。因此,探究不同烟气成分对静电除尘器放电和脱除特性的影响规律和机制,对进一步提高颗粒物脱除效率有重要意义。本文通过实验和数值模拟方法,研究了主要烟气成分对静电除尘器放电伏安特性和放电反应的影响规律,探究和讨论烟气成分对颗粒物荷电和脱除效率的影响。首先,使用COMSOL软件建立了模拟烟气的电晕放电模型,分析研究了烟气中O₂、H₂O、CO₂浓度变化对负电晕放电特性影响机理。研究结果表明,在N₂/O₂放电体系中,O₂浓度增大,电子数密度减小,正离子中O₂⁺离子数密度最高,负离子数密度随O₂增大而增大,且O₂^-离子数密度最大。在N₂/O₂/CO₂体系中,CO₂浓度增大,电子密度降低,CO₃^-和CO₄^-离子数密度增大。在N₂/O₂/CO₂/H₂O体系中,CO₂浓度增大,O₂浓度降低时,电子数量增大.相对湿度增大时,空间中的负离子团数量增大,离子迁移率降低;温度升高提高放电电流和空间电荷密度。其次,搭建了模拟烟气下静电除尘器伏安特性实验台,研究了静电除尘器在不同烟气成分下的伏安特性,并与数值模拟结果进行对比验证,结果表明CO₂浓度增大,O₂浓度降低,起晕电压增大,电流在低电压时与CO₂浓度负相关,高电压时正相关。相对湿度增大,起晕电压降低,电流在低电压时与相对湿度正相关,高电压时负相关。其次,通过数值模拟方法研究了烟气成分对颗粒荷电及运动特性的影响,结果表明,颗粒的场致荷电量和扩散荷电量以及总荷电量随粒径增大而增大,但是当颗粒粒径较小时颗粒荷电以扩散荷电为主,当粒径较大时颗粒荷电以场致荷电为主。O₂浓度降低、CO₂浓度增大和相对湿度增大会提高颗粒荷电量,且荷电量增幅随颗粒粒径升高而降低,同时颗粒物的脱除效率也有一定提高。颗粒脱除效率随粒径增大呈现先降低后增加的趋势,在粒径为0.4μm处达到脱除效率的最小值,颗粒向收尘板的驱进速度也在0.4μm处达到最低值。热咏力比静电力小2-4个数量级,其在一定程度上提高颗粒物脱除效率,烟气与壁面温差越大,脱除效率提升越大;热泳力的作用效果随颗粒粒径增大而降低。第三,搭建了模拟烟气下颗粒物脱除实验系统,测量了气体成分变化和喷雾对颗粒物脱除效率的影响,并与模拟结果进行对比分析。结果表明,CO₂浓度增大、O₂浓度降低时,颗粒物脱除效率提高,且1微米以下颗粒脱除效率提升幅度大于1微米以上颗粒。相对湿度增大使颗粒物脱除效率增大。喷雾加入可以使平均粒径增大,显著提高脱除效率,但是会降低击穿电压。最后,针对本文的研究结果,设计了带有喷雾系统的颗粒物脱除系统,系统在传统的静电除尘器基础上加入喷雾系统,增大烟气的湿度,增强颗粒物的团聚效果,以增强其脱除效率。静电除尘器入口处设置挡板,使烟气靠近收尘板进入除尘器,进一步增大脱除效率。系统喷雾装置分情况开启,预计最大脱除效率达到99%以上。