我国燃煤电站锅炉形成的细颗粒是大气细颗粒物的主要排放源之一,这与我国出现的大范围、长时间严重雾霾天气密切相关。湿式静电除尘器采用水膜清灰方式,可有效避免细颗粒物二次扬尘,并具有高的电晕电流和明显的颗粒凝并效果,在超细颗粒物控制排放方面具有明显的技术优势。在湿式静电除尘器运行过程中,由于液体表面张力和刚性阳极表面机械加工平面度偏差,刚性收尘表面普遍存在冲洗水量大、冲洗水膜分布不均、停机冲洗操作等问题；纤维织物收尘极存在编织物张紧固定不佳产生变形及振动引起极间距变动进而引起电场不稳等问题。本文通过分析固体表面水膜形成的机理,得出改善影响固体表面的润湿特性的方法有两大类,一类是在固体表面涂覆亲水层,另一类是改变固体表面的微观结构。表征固体表面润湿特性的参数不能局限于接触角,基于重量法和影像学方法本文提出用表面持液量、表面饱和持液量、表面流量、水膜成膜率、孔中成膜率、水膜平均厚度和临界饱和时间来描述湿式静电除尘器阳极板表面润湿特性。在湿式静电除尘器的高湿高电压环境下,一般的改性方法难以维持较长时间有效,因此我们通过在碳钢表面涂覆耐腐蚀环氧树脂层进而涂覆其他改性材料对其表面进行亲水改性,并从表面涂覆材料种类、处理工艺、编织结构、处理温度等方面对改性后的表面进行了润湿特性的试验研究；同时通过对有机玻璃和玻璃钢表面进行开孔、开槽处理增强表面液体的再分布,并通过单股流降水研究了其表面的润湿特性,分析了开孔特征数、开槽特征数、开槽宽度比、板厚和给水流量对开孔槽表面的润湿特性的影响,定性讨论了开孔、开槽有机玻璃和玻璃钢表面的液体流动型态。本文根据极板的特性分别搭建了涂覆亲水改性刚性极板和开孔刚性阳极用于烟气细颗粒物脱除的试验台,对改性阳极板用于细颗粒物脱除的性能进行了分析与研究,考察了极板表面水膜对细颗粒物的脱除的影响,并研究了烟气停留时间、工作电压、初始浓度、冲洗水流量等主要运行参数对颗粒物脱除效率的影响规律。同时也对有机玻璃和玻璃钢开槽格栅板在工业应用装置中的积灰情况进行了比较说明。主要结论如下：(1)在润湿特性试验台上,使用单股流布水,分析基材、耐腐蚀层和改性后各表面的润湿特性,探寻使改性表面水膜均布的附加层材料种类、材料处理工艺、编织结构以及处理温度。研究发现：环氧树脂、GFCI改性后表面润湿特性与基材相近；细沙粒,玻璃微珠,玻璃纤维短切丝改性后润湿特性相近,但是亲水性改善有限。附加层材料为疏松玻璃纤维丝布,当改变附加层的处理工艺后,改性表面亲水性良好：水滴接触GFCⅡ、GFCⅢ、GFCⅣ改性表面后迅速扩散,接触角为零,成膜率为100%,比基材碳钢表面增加34～40倍。玻璃纤维布的编织密度和编织方法对改性后表面的润湿特性有较大的影响。当织物的厚度较大时,更加利于改性表面维持疏松状态,有利于液膜扩散,织物的面密度过大或过小均不利于液膜扩散,面密度过小,纤维束间隔稀疏,不能形成有效的毛细管,面密度过大,纤维束致密,也不利于液膜扩散。厚度为0.25mm,面密度为220g/m2的玻璃纤维布改性表面表现出较好的润湿特性,持液量高,表面流量较小,水膜成膜率100%。处理温度对改性表面的液体扩散动力影响是不同的,40～70℃处理表面的液体扩散过程符合Hill分布,80℃处理表面的液体扩散过程符合DoseResp分布,90℃处理表面的液体扩散过程符合Exponential分布,对50℃表面来说,液体扩散的主要动力可能是毛细作用力,对90℃处理表面来说,液体扩散初期的可能是重力其主要作用,对于其他表面来说,这两种作用力相互促进并存在竞争。最终改性表面的水膜成膜率均为100%,润湿特性优于基材碳钢。持液量越大,说明单位表面持留的液体越多,对表面的润湿效果越好。表面流量越小,成膜率越大,液体在表面扩展的面积越大,润湿一定面积需要的水量小,水膜平均厚度越低说明液体在表面的铺展性较好,表面的亲水性较好。表面的接触角滞后值越大,给水流量变大时表面的沟流更加趋向于厚度增加。(2)改进润湿特性机理试验台,通过单股流布水研究开孔、开槽有机玻璃和玻璃钢表面的润湿特性和流动特性,分析开孔特征数、开槽特征数、开槽宽度比、板厚和给水流量对开孔槽表面的润湿特性的影响规律,定性讨论开孔、开槽有机玻璃和玻璃钢表面的液体流动型态。研究发现：有机玻璃质轻,但润湿特性略差,玻璃钢表面水膜易扩展,润湿特性较好。有机玻璃表面开孔特征数≥0.75时,孔中成膜率均可达100%,板厚增大和给水流量增大,表面饱和持液量、成膜率和停水后表面液体持留量均有增大；开孔特征数为0.6、0.5时,给水流量增大,表面和孔中水膜波动剧烈导致孔中成膜率低,孔下部的表面也出现断流,呈液滴滚落,板厚增大,孔中的水膜沿板厚方向扩散,孔中的水膜可引导未开孔部分表面上的水膜汇聚孔中,同时未开孔部分表面上的水膜也引导孔中的水膜离开孔,这取决于水膜的表面张力和水膜本身的重力之间的竞争。有机玻璃开矩形槽,迎流边长增大,表面的饱和持液量增大,水膜成膜率提高,孔中成膜面积增大；开槽特征数为0.3的玻璃钢孔槽中更加容易实现水膜完整,开槽特征数为0.15时,开槽宽度比为0.1的孔槽中也可以实现水膜完整。水膜完整一般出现在流向边长较小,给水流量较小或较大两个极端,这说明水膜的波动一方面可以增强孔槽中水膜在迎流边长方向的扩展,另一方面也可以增强在板厚方向的扩展,这两个方面相辅相成,相互促进。玻璃钢开矩形槽,迎流边长增大,表面的饱和持液量减小,水膜成膜率下降,孔中成膜面积减小：板厚为2mm时,迎流边长为3mm的表面润湿特性较好,当板厚增大为5mm时,迎流边长为4mm的表面润湿特性较好,并且开槽下方的水膜面积扩展明显。孔中成膜率高一般出现在流向边长较小,给水流量较小或较大两个极端。玻璃钢开槽的孔中成膜率明显比有机玻璃低,这可能与开槽处的微结构有关。单股流降水情况下,有机玻璃的表面流动型态以过流为主,存在背流；玻璃钢的表面当迎流边长较大时均为过流,迎流边长小时,过流、绕流、偏流、近壁面过流以及绕流后汇合均能出现,尤其当流向边长为4mm时,表面的流动型态比较复杂,这对液膜的再分布起到积极的作用。(3)建立使用涂覆亲水改性刚性极板作为收尘极的烟气细颗粒物脱除的小型试验台,采用模拟烟气,对改性极板的伏安特性进行试验,研究改性极板表面水膜增强颗粒物脱除效率的机制,对气体温度、停留时间、工作电压、初始浓度、冲洗水流量等主要运行参数对颗粒物脱除效率的影响规律进行讨论。研究表明：停留时间为4s时,在同等电压水平下改性刚性极板的除尘效率高于传统刚性极板,且改性刚性极板在44kV的电压条件下即可达到传统刚性极板在60kV电压条件下的脱除效率,这是由于使用改性刚性极板产生的电晕电流较大,细颗粒物颗粒的荷电速率较快,从而有利于收尘。改性刚性极板表面的纤维层可以减少反冲气流,可减少颗粒的电迁移阻力；表面水膜连续均匀,无反电晕、无二次扬尘,水膜蒸发使烟气湿度提高,颗粒荷电量和电迁移速度提高,均能提高颗粒脱除效率。使用改性刚性极板表面可形成稳定均匀水膜的最小耗水量为0.04t/(h·m2),对粒径小于0.48μm的颗粒有较高脱除效率。湿式静电除尘器在实际运行过程中,存在有气液换热,水蒸气蒸发等过程,运行参数对各物理过程都会产生一定的影响,颗粒的脱除是各种物理过程共同作用的结果。随着气体温度的升高,电晕电流逐渐增大,热泳力逐渐增强,有利于提高颗粒的脱除效率,但气体粘度增大,这对颗粒的脱除有抑制作用。停留时间延长、工作电压提高均会引起颗粒脱除效率的增加,但颗粒物进口浓度、冲洗水流量对颗粒脱除效率影响不大。(4)在使用开孔槽玻璃钢极板作为收尘极的烟气细颗粒物脱除试验台上,采用模拟烟气,对开孔槽极板的伏安特性进行试验,对比研究3种形式的开孔槽玻璃钢极板表面水膜增强颗粒物脱除效率的机制,对工作电压、初始浓度、停留时间、冲洗水流量等主要运行参数对颗粒物脱除效率的影响规律进行讨论。研究发现：3种类型的开槽玻璃钢极板的电场特性基本相似；所有极板的总除尘效率均随着电压的上升而升高,开圆孔的玻璃钢极板的总脱除效率提高幅度较大一些,停留时间为4s时,3种类型的开孔槽玻璃钢极板的总脱除效率在各电压下均高于传统刚性极板；当工作电压超过40kV时,开横槽和开圆孔的玻璃钢极板性能相当,并优于开竖槽的玻璃钢极板。开槽玻璃钢极板适用于风速低,停留时间长的工况,表面水膜均布孔槽中存有水膜时可以阻止颗粒穿越极板避免二次返混；开圆孔玻璃钢极板的性能要优于开横槽的玻璃钢极板,开竖条的玻璃钢极板对颗粒的脱除效优势不明显。(5)经过工业应用测试后发现：有机玻璃不能胜任湿式静电除尘器的工作环境,玻璃钢开槽格栅板在湿式静电除尘器的工作环境中表现优良,表面没有成块积灰,孔槽中也没有积灰堵塞,性能稳定。