燃煤飞灰介电特性的实验研究

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中国是一个煤炭消费大国,每年中国的煤炭总量的一半甚至一半以上都用于电力行业。中国绝大部分燃煤电厂均使用静电除尘器来处理烟气中的固体颗粒物。电除尘器的除尘效率对大气污染物有相当大程度上的影响,然而影响电除尘器除尘效率的最重要因素就是燃煤飞灰的介电特性,燃煤飞灰的比电阻最能代表粉煤灰介电特性。本文设计并搭建了一种可调气氛可控温度的燃煤飞灰比电阻测量装置,该装置包括:用于实现不同气体测试环境的配气系统;用于放置燃煤飞灰样本并测试击穿电压、比电阻值的测试系统;用于显示电压、电流、温度和比电阻值的显示系统;用于控制电压、气体流量和温度的控制系统。设计完善了实验探究方案,探究了物理因素(电压、粒径、温度)、气体成分(SO2气体、NO2气体、湿度)以及多种因素共同对燃煤飞灰比电阻的影响,分析了各个影响因素对燃煤飞灰比电阻的作用机理。得出结论:随着电压增大燃煤飞灰的比电阻值均出现不同程度的降低,有的甚至达到几个数量级。燃煤飞灰的电压与比电阻并不是呈现简单的线性分布,燃煤飞灰的比电阻特性并不完全遵循经典的欧姆定律,属于非电阻性物质。每一种燃煤飞灰比电阻随温度的变化曲线都存在一个极值点,极值点对应的比电阻是最大比电阻,所对应的温度是临界温度,即在低于临界温度时,燃煤飞灰比电阻随着温度的升高而增大,在高于临界温度时,燃煤飞灰比电阻随着温度的升高而减小,并且燃煤飞灰最大比电阻出现在150±35℃的温度范围内。随着燃煤飞灰颗粒粒径的增大,燃煤飞灰的比电阻均有所增大,但影响其比电阻变化程度不大。燃煤飞灰的比电阻随着燃煤飞灰的含水率的提高而降低,即加湿是降低燃煤飞灰比电阻的一种方法。NO2和SO2单一气体均可以在一定的范围内降低燃煤飞灰比电阻。NO2和SO2气体由于较强的负电性可吸引自由电子形成负离子依附在燃煤飞灰颗粒表面增加了燃煤飞灰颗粒的电导率,因此燃煤飞灰的比电阻会降低。随着通入气体的时间的增加,燃煤飞灰颗粒表面的细孔均被NO2和SO2填满,使得燃煤飞灰颗粒的平均孔径、孔体积、比表面积基本不再变化,因此燃煤飞灰比电阻值基本维持不变。
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