豬舍靜電除塵器細顆粒脫除效應數值模擬及試驗*

胡捷，文建萍，黎波，楊衛平，肖志鋒

(1. 江西農業大學工學院，南昌市，330045； 2. 江西省畜牧設施技術開發工程研究中心，南昌市，330045)

0 引言

豬場中的顆粒物可分為細顆粒物(PM2.5，空氣動力學直徑分別≤2.5 μm)和可吸入顆粒物[1]，其中PM2.5是細菌、病毒傳播的載體，產生巨大的危害[2-3]。此外，細菌、病毒、NH3會吸附在豬舍PM2.5表面發生物理和化學反應形成危害性更強的二次污染[4-7]。因此，豬舍顆粒污染物脫除關系到舍內外人畜健康及周邊環境空氣質量。

豬舍EP可對顆粒物進行有效脫除[8-9]。吳新構建了一套EP系統，在保育豬舍內進行試驗，結果表明該系統能夠去除70%的粉塵；王樹華等[10]在保育豬舍內使用3DDF-450型EP系統，與對照豬舍相比后發現該系統最大可降低72.59%的舍內TSP濃度(P<0.01)。然而，上述試驗結果同時表明EP對細顆粒PM2.5的脫除效率比大顆粒要低。EP對豬舍顆粒污染物的捕集能力與EP內電場和流場特性密切相關[11]。但是，強電場的存在給EP內含塵氣體的流動和顆粒輸運的直接測量帶來極大的困難[11]。在此情況下，數值模擬成為揭示豬舍EP內輸運行為，實現豬舍EP對細顆粒脫除工藝優化的有效工具[12-13]。

本文針對豬舍細顆粒PM2.5脫除效率低的問題，重點開展顆粒在EP內的輸運行為研究。將采用多場耦合數值方法，分析豬舍線板型EP內電場、流場和細顆粒運動的特性，通過可視化試驗驗證電暈線電壓、流場流速對細顆粒物捕集效率的控制規律，提高豬舍空氣質量。

1 設計與方法

1.1 工作原理

靜電除塵器(Electrostatic precipitator, EP)主要由電暈線(Corona wire, CW)、捕塵極板(Collecting plate, CP)、氣溶膠通道、靜電控制組件等組成，該器件又稱為靜電空間電荷系統(Electrostatic Space Charge System， ESCS)。ESCS系統一般安裝在天花板等不易接觸的位置，對人畜無干擾、維護要求低，如圖1所示。在當下集約化、封閉化的豬舍中，大氣中的含塵空氣通過進風系統進入豬舍中，含塵氣流混合豬舍內產生的顆粒污染物通過舍內空氣流動進入ESCS系統入口，由電暈效應使得顆粒帶電，顆粒物或粉塵在電場力和流體曳力的共同作用下向捕塵極板聚集，實現顆粒污染物的吸附。……