火力发电产生的尾气中含有大量烟尘,会造成颗粒物污染从而影响大气环境安全和人体健康。用于尾气处理的传统静电除尘器对颗粒物的捕集效率较低,为了解决这一问题经过改良后的涡旋静电除尘器具有较高的除尘效率,但对于5μm以下细颗粒物除尘效率依旧不是特别理想。为进一步提升涡旋静电除尘器对于5μm以下细颗粒物除尘效率,在涡旋静电除尘器前端烟道内安装荷电凝并装置,并通过CFD数值模拟与实验相结合的方式对荷电凝并涡旋静电除尘器进行了研究。对颗粒物在高压静电场内的荷电方式以及荷电颗粒物在恒定电场和交变电场内的凝并机理进行分析的基础上,推导得出荷电颗粒物在恒定电场以及交变电场内的凝并系数模型,并对涡旋静电除尘器的结构和理论进行了分析。使用Fluent中的DPM模型和PBM模型对颗粒物运动轨迹以及凝并效率进行了数值模拟。结果显示荷电区电压值越高,颗粒物的粒径越大,电场力对荷电颗粒物的影响越强;凝并区电源频率过低或过高都不利于提高凝并效率;涡旋静电除尘器内部压损良好且收尘极板背风面会产生涡旋,涡旋的产生导致颗粒物在静电除尘器内的停留时间有所延长,有利于提高除尘效率。凝并效率数值模拟结果显示提高荷电电压以及颗粒物浓度有利于提高凝并效率;增大流速会使得凝并效率下降;凝并区峰值电压对于凝并效率的影响并不明显。通过测量荷电区离子浓度,考察了荷电凝并装置内放电极间距、单通道放电极根数、荷电电压以及烟气流速对离子浓度的影响。实验结果表明,当荷电区放电极间距为25mm左右、单通道放电极根数为4时最佳,且增大荷电电压以及烟气流速有利于提高离子浓度。同时对颗粒物通过凝并装置后的荷电量进行实验研究,实验结果显示,流速的增大会小幅度提高颗粒物的荷电量,颗粒物浓度过高会导致荷电量急剧下降。对荷电凝并装置内的电源特性、烟气流速、烟气颗粒物浓度与凝并效率之间的关系进行了实验研究,并将实验结果与模拟结果进行对比。结果显示,在凝并区电源频率为80～120Hz左右时凝并效率最佳;荷电电压、凝并区峰值电压和烟气流速对于凝并效率的影响实验值略小于模拟数值。随着颗粒物浓度的升高,实验值与模拟结果差距开始增大。在荷电区电压为-12k V,凝并区峰值电压为14k V,电源频率为100Hz的条件下对荷电凝并涡旋静电除尘器工作电压、烟气流速、颗粒物浓度对除尘效率的影响进行了实验研究。结果显示,工作电压越高除尘效果越好;烟气流速过低或过高都会降低除尘效率;颗粒物浓度过高会导致除尘效率迅速下降。在颗粒物浓度为3g/m3条件下,荷电凝并涡旋静电除尘器与对照组相比,总除尘效率提高了1.74%左右。在除尘器工作电压为-20k V、烟气流速为1.5m/s、颗粒物浓度为2g/m3时,对于粒径为0～2.5μm、2.5～5μm、5～10μm以及10μm以上的颗粒物脱除效率分别提高了10.41%、6.03%、0.95%和0.89%左右。