燃煤过程产生的颗粒物和重金属会造成严重污染。当前燃煤电厂常用除尘设备存在“穿透窗口”,细颗粒物无法被有效捕集,且细颗粒物上富集大量重金属元素,给生态环境和人类健康带来威胁。细颗粒物与其上富集的重金属已经成为污控领域的热点和难点。一种新的方法是在ESP前端安装湍流聚并设备来增加对细颗粒物的控制效果。本文主要是通过在实际电厂安装聚并器、搭建实验室聚并平台来研究湍流聚并段对细颗粒物的控制以及探究颗粒态重金属的分布状况,同时利用Fluent软件模拟聚并器内部流场和聚并状态,对实验系统进行优化。首先,在湖北西塞山发电有限公司发电机组ESP前安装了聚并器进行现场中试实验。实验结果表明安装聚并器后对颗粒物,尤其是细颗粒物具有一定的减排效果,同时气态重金属在经过湍流扰动后向颗粒态转化。通过SEM检测后发现细颗粒在团聚过程中会粘附在大颗粒表面,呈现具有明显团聚特征的团聚体,另一方面干法激光粒度测试表明聚并后1-10μm各粒径颗粒物体积分数均有所上升,证实了细颗粒粘附在大颗粒表面致使粒径变大的现象。聚并实验现场测试不便更改工况参数,使得效果优化存在较大困难,为此开发了各项参数可自由调节的聚并实验平台,用来研究不同参数对颗粒物聚并效果的影响,以实验和模拟结果为参考对聚并系统进行优化。该实验平台主要由风洞、空气预热器、气溶胶发生器、聚并器、颗粒物稀释系统、布袋除尘器组成。空气预热器调节功率可实现烟气温度在20-150℃范围内变化。变频风机工作频率最高50Hz,可实现烟气流速在0-30m/s内变化。气溶胶发生器配置控制软件,调节发生器传送带传输速度实现烟气浓度在0-20g/m~3范围内变化。聚并器内置扰流叶片,不同类型叶片通过螺孔连接在隔板上,可拆卸,以实现叶片类型的变化,主要有弯型、直型、Z型叶片。叶片迎流角度通过转动外部旋钮实现,角度0-90°的自由调节。隔板表面开设间距为50mm的凹槽,通过在不同凹槽中放置叶片实现叶片间距的变化。同时Fluent数值模拟结果表明,烟气流速越高越有利于形成回流漩涡,综合考虑流场和聚并率后发现当烟气流速为12m/s时聚并效果最佳。本文研究表明,湍流聚并技术在减少细颗粒物排放方面效果明显,而且在湍流聚并过程中会促进气态重金属向颗粒态转化,为减排颗粒物和重金属提供了实验指导。