发展煤炭分级转化清洁发电、整体煤气化联合循环发电以及其他以气化为龙头的洁净煤技术是国家重大战略需求。高温除尘是提高这些技术整体效率和保证系统稳定运行的关键环节之一。静电除尘技术效率高、气体处理量大,但目前通常仅适用于200℃以下工况。高温静电除尘(特别是400℃以上)的理论和技术体系很不完善,优化设计与运行的经验严重匮乏,无法满足煤炭分级转化清洁发电、整体煤气化联合循环发电等技术的要求,亟需开展系统的研究。论文开展了高温环境(350-850℃)下线管式除尘器放电机理与除尘特性的应用基础研究,以期为高温气体静电除尘提供关键数据和理论指导。介绍了高温除尘课题的研究背景和意义,综述了几种主要的高温除尘技术及其特点,简介了传统(温度小于200℃)静电除尘技术的发展概况与高温(温度大于400℃)静电除尘技术的研究现状,针对现有高温静电除尘技术研究的不足,提出了本文的研究内容和目的。对高温环境下的直流放电演变过程进行可视化研究,试验探索了线管式装置在高温常压下的直流放电特性。通过分析放电图像与伏安特性曲线,讨论了各种放电类型的发生机理。增加异极距或气体分子自由程可以提高装置的火花击穿电压以及电晕放电的稳定区间。温度为850℃时,对异极距29mm的装置而言,有较宽的稳定电晕放电区间。空气气氛中,对不锈钢电极而言,异极距为5mm、温度350～650℃时,随着电压的增加,依次出现电晕放电、辉光放电和弧光放电,当温度升高到700℃以上时,出现辉光放电与弧光放电；异极距为29mm、温度350-750℃时,只经历电晕放电与弧光放电,温度为850℃时,在电晕放电与弧光放电之间,出现短暂的辉光放电。分析了高温线管式装置中直流负电晕放电电流特性,推导了电负性气体以及非电负性气体中放电电流的理论表达式,提出了放电电流成分定量分析的方法。电离系数与吸附系数的差值a-η越小,非电负性气体中的放电电流与电负性气体中放电电流的比值越大,当a-η=0时,该比值为expα(r-r0),达到最大。在350～850℃内,电晕放电电流中,一些电子没有被气体分子所吸附而形成电子电流,这部分电流占据总放电电流的较大比例,并且,电子电流的比例随着温度或端口电压的增加而增加。提出了一种适用于高温线管式装置直流负电晕放电的解析方法。将异极距空间分为电离层、吸附层以及漂移区,通过试验研究得到吸附层的边界条件,根据不同区域内的主要物理过程分别列出各自的控制方程并求解,得到了电晕放电区域的范围以及异极距空间内电场与电荷的分布情况。利用该方法计算得到的结果与试验结果符合较好,在350-750℃内,相对误差不超过5%。探索了高温线管式装置的除尘特性,采用设计特殊形状的绝缘子与控制绝缘子温度相结合的方法,克服了爬电现象,提出了一种适用于高温线管式静电除尘器内颗粒捕集过程的理论分析方法,计算了粉尘颗粒的运动情况和捕集效率。在除尘器入口气体温度350～700℃内,以燃煤电厂烟气中的颗粒为例,对于入口质量浓度200-3600mg/Nm3的工况,装置的除尘效率可达99.6%以上。除尘能耗指数与除尘电压以及入口质量浓度之间满足如下关系：φ=CUpp2(Up-Uc)/min。电晕放电进入第二阶段以后,采用本文所提出的理论分析方法计算得到的除尘效率与试验结果符合较好,最大相对误差不超过8%。反电晕放电是影响除尘器运行的巨大挑战。对线管式静电除尘器中反电晕放电的发生、发展直至引起火花击穿的完整过程进行可视化研究,分析了反电晕放电与正常电晕放电相互作用的机理。反电晕放电一起始发生在积灰层表面,随着电源输出电压的增加,反电晕放电向异极距空间发展,最终可与阴极线附近的电晕放电区域连通；一般来说,温度较低时(350℃),反电晕放电可与正常电晕放电共存,而在温度较高时(500℃或以上),反电晕放电很强烈,很容易引起火花击穿；在正反电晕放电共存阶段,反电晕放电的存在对除尘效率影响很小,在反电晕放电与火花击穿共存阶段,除尘效率急剧下降,值得注意的是,反电晕放电发生时,除尘能耗都大幅增加。