{一}、電除配件問題的提出
目前，國際上總顆粒物控制技術雖然己經達到很高的水平，但對于微細顆粒物的捕集效率卻很低，造成大量的微細顆粒物排入大氣環(huán)境中。在總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物的總體污染情況有所好轉的同時，我國PM2.5排放量卻大幅度增加。近年來多地不斷出現(xiàn)嚴重的霧霆天氣，嚴重影響人們的身體健康和出行活動。這也說明細顆粒物污染己成為我國突出的大氣環(huán)境問題，是引起大氣能見度、霧霆天氣、氣候變化等重大環(huán)境問題的重要因素。因此，控制燃煤排放的細顆粒物迫在眉睫。
燃煤電廠我國大氣環(huán)境中PM2.5含量增加的主要污染來源，利用現(xiàn)有的燃煤煙氣污染控制設備，通過增強其對PM2.5的脫除性能，是控制PM2.5的重要技術發(fā)展方向。
目前，我國燃煤電廠中干式電除塵技術應用較為廣泛，但是電除配件(ESP)對直徑0.1一2μm粉塵的除塵效率較差，所以面臨日益嚴格的環(huán)境標準和市場競爭的挑戰(zhàn)，原有的電除配件大部分不能滿足排放要求。尤其在火電廠，廠家普遍采用低硫煤以滿足二氧化硫的排放要求，而低硫煤燃燒產生的煙塵中粉塵比電阻較高，易發(fā)生反電暈現(xiàn)象，使收塵效率下降，導致電除配件加無法達標。而要使電除塵器配件適應新的排放標準，對其進行機理性提效改造，而反電暈與二次飛揚是兩大突破口。
濕式電除配件(簡稱WESP)不需要振打清灰，而是利用連續(xù)水膜清灰，噴水對煙氣可以起到調質作用，不會產生二次揚塵現(xiàn)象，并且除塵效率比其它煙氣凈化裝置高，己經在冶金行業(yè)得到了廣泛的應用。本課題所研究的就是利用濕式電除配件來收集PM2.5微細粉塵。
{二}、陽極板的除塵效果
我國儲藏的化石燃料中煤炭儲藏量是較為豐富的，并且由于我國能源結構的特點，使得煤炭在我國能源體系中所占的地位是不可忽視十分重要的，而且煤炭的地位在接下來的幾十年時間內是不會改變。由國際組織預測，到2050年煤炭在我國能源一次消費比中任然要占50%以上。可見我國長期處于世界上較大的煤炭消費國和生產國的事實不會改變。目前，我國經濟正處于高速發(fā)展時期，能源消費所帶來的污染是現(xiàn)在及未來長期要面對的要問題。并且我國的長期以煤炭為主的能源結構，決定了煤煙型污染物(二氧化硫SO2,氮氧化物NOX、煙塵)是我國大氣污染的主要來源。當前我國火力發(fā)電的煤炭年消耗量己將超過8億噸，每年都會有上百萬噸的粉塵排放到大氣，對人類及環(huán)境造成的危害是巨大。美國環(huán)保協(xié)會(EPA)]指出“燃燒裝置向大氣排放的污染物中，以細顆粒物(PM2.5)的威脅性較大"。近年來我國粉塵污染越發(fā)嚴重，我國大部分地區(qū)受到霧霆的影響，危害到了人們的健康。為此國家加大環(huán)保治理力度，進一步提高了對火電廠煙囪出口煙氣粉塵排放濃度的要求。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223一2011)要求燃煤電廠粉塵排放濃度降不得高于3Omg/m3，地區(qū)(如北京、上海等地)的燃煤電廠煙塵排放濃度要控制在20mg/m3以下，因此，這無疑是對我國的燃煤電廠除塵能力的重大挑戰(zhàn)。
陽極板(ESP)在我國大中型火電廠的除塵方式中占主導地位，約占燃煤電廠的95%以上，因此ESP正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。雖然ESP的除塵效率一般可達97%以上，但是其對PMIo(粒徑小于1即m的顆粒)的除塵效率并不高，如ESP對細顆粒物(顆粒直徑小于2.5μm的顆粒)的除塵效率只有90.6%左右。因為對細顆粒物的要求變得越發(fā)嚴格，使人們不得不對電廠現(xiàn)有的ESP進行優(yōu)化改造，使其滿足環(huán)保要求。
要想使陽極板的除塵效果滿足國家新頒布的環(huán)保標準，就通過實踐和理論相結合的辦法來尋求一條可以使陽極板除塵效率提高的道路，國內外對陽極板的改造措施大多是提高電場電壓、增大流通面積、增加電場數(shù)等，然而對陽極板內部氣流分布的重要性的認識還是十分缺乏。新環(huán)保標準出臺以前，我們對除塵效率的重視程度并不是很高，對ESP內部流場的輕視還不會變成ESP除塵效果達不到標準的關鍵因素。但是國家頒布了新的火電廠煙塵排放標準的之后，對煙塵的排放變得十分嚴格，這時對振打錘的氣流分布進行組織和調整就變成了提高陽極板除塵效率的重要要組成部分，因為，從眾多理論和實際統(tǒng)計的資料不難看出，氣流分布是電除器除塵效率的一個因素。以往的一些研究認為，陽極板內部的氣流分布是越均勻除塵的效果就越好，但是自上個世紀九十年代以來，一些國外的科研工作者著手試驗一種新的技術，即斜氣流技術(SkewedGasFlowTechnology，簡稱SGFT>，通過科研工作者的研究與試驗讓人們重新認識了ESP內部氣流分布。在斜氣流技術中氣流速度滿足以下分布:電場入口處氣流的流速應該是上部低、下部高的分布方式，而出口則與之相反。斜氣流技術在工業(yè)電除塵設備上的應用收到了很好的效果，并且與均勻氣流相比，采用斜氣流技術的陽極板的粉塵排放量可相應縮減30%~60%。實際上，斜氣流分布之所以會被提出是因為科研工作者開始關注ESP內部粉塵顆粒的分布情況以及其運動狀態(tài)。近十幾年來，我國的科研院所和高校也對斜氣流技術進行了一些研究和試驗，但是國內大多數(shù)都是通過理論分析、數(shù)值計算和不加粉塵顆粒的空載氣流分布試驗對斜氣流技術進行研究，而對于陽極板內加入粉塵顆粒的氣固兩相流的數(shù)值模擬非常少。另外，那些被陽極板收集的粉塵(包括陽極板收集以及陽極板沒有收集到而掉入灰斗的粉塵)較后則是以重力沉降的方式進入集灰斗里。所以，研究ESP內部氣流分布對粉塵顆粒重力沉降的影響對優(yōu)化ESP的結構和提高其除塵效率是十分重要的。