大气是人类赖以生存的自然环境组成之一,随着我国能源消费总量的增长以及大气环保标准的日趋严格,亟需开发细颗粒物高效脱除技术。静电除尘技术是燃煤电厂应用最广泛的颗粒物脱除技术,然而其对细颗粒物的脱除效率较低,进一步提高静电场中细颗粒物的荷电量和驱进速度是降低颗粒物排放浓度的关键。本文针对细颗粒物在静电场中的荷电机理和颗粒凝并机理,通过实验研究了不同放电参数、烟气参数、颗粒性质等条件对电晕放电和颗粒荷电量的影响机制,在此基础上研究了荷电颗粒凝并的关键影响因素和强化机制,得到基于温度、湿度调控和离子浓度分布等多场调控的颗粒高效荷电、凝并脱除方法,并在330MW机组上得到工业验证。第一,研究了不同电场强度、温度、相对湿度等因素对电晕放电电流的影响机制,研究了放电参数(电场强度、离子密度),颗粒性质(粒径、成分等),烟气参数(烟气温度、湿度)等条件对颗粒荷电量的影响机制。通过放电区离子浓度优化、温度湿度调控等方法可以有效提高静电除尘器中的电场强度和离子浓度,增加离子与颗粒的碰撞速率。研究了喷雾增湿对颗粒荷电量的促进机制,雾滴使颗粒增湿可以提高静电场中颗粒的极化能力,对于0.5μm以上的颗粒,当雾滴浓度为8.8g/μm3时,平均荷电量增大35%以上。第二,设计了放电场湍流强化的荷电颗粒凝并实验系统,研究了不同放电电压、荷电区孔板开孔率对颗粒凝并后粒径分布以及结合静电除尘器的脱除效率的影响规律,获得了颗粒凝并的优化方法,实现颗粒平均粒径增加39%,分级脱除效率提高15%以上。研究了雾滴产生的液桥力对颗粒凝并过程中的粒径分布和分级脱除效率的影响规律,揭示细颗粒间作用力调控对颗粒凝并的作用机制,得到强化荷电颗粒凝并方法和最佳匹配参数。实现PMl.o的平均粒径比初始分布增加了 38.9%,驱进速度提高5cm/s以上。在实验研究的基础上,结合细颗粒受力分析和颗粒凝并前后形貌分析,得到了荷电颗粒凝并模式。第三,针对燃煤烟气中可凝结颗粒物的排放特性和脱除规律的研究,开发了基于稀释冷凝原理的新型可凝结颗粒物测试方法,实现可凝结颗粒物与可过滤颗粒物的平行采样分析,得到超低排放燃煤机组中可凝结颗粒物的排放规律和脱除效率。脱硫塔+湿式静电除尘器对可过滤颗粒物的脱除效率为94.93%,可凝结颗粒物脱除效率为65.37%;可凝结颗粒物以PM2.5为主,排放浓度可达3mg/Nm3以上。可凝结颗粒物中无机组分主要为AI、Ca、Na、Fe、Si、NH4+、SO42-、F、Cl等。有机组分中烷烃在FGD入口样品和WESP出口样品中的峰面积比例分别占 82.89%和 79.77%。最后,针对某330MW机组的静电除尘系统中颗粒物排放浓度高的问题,设计降温强化烟气中颗粒物荷电、凝并长大的除尘器增效方案,在不改变比收尘面积的前提下对该双室五电场除尘器进行降温提效,从而强化静电除尘器中颗粒荷电、凝并长大和迁移脱除。最终实现提效后,电除尘器的平均排放烟尘浓度为30.5mg/Nm3,排放浓度降低78.8%。