第7章-3電除塵裝置

1、n電除塵器使電除塵器使塵粒荷電塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵并在電場力的作用下沉積在集塵極上，可以極上，可以捕集到很小的粒子捕集到很小的粒子 n電除塵器與其他除塵器的根本區(qū)別在于，電除塵器與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接分離力直接作用在粒子上作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上，而不是作用在整個氣流上n電除塵器具有電除塵器具有耗能小、氣流阻力小耗能小、氣流阻力小的特點的特點集塵極集塵極集塵極振打裝集塵極振打裝置置電暈極電暈極電暈極振打裝電暈極振打裝置置進(jìn)氣均布裝置進(jìn)氣均布裝置支撐裝置支撐裝置控制裝置控制裝置n電除塵器的主要優(yōu)點電除塵器的主要優(yōu)點壓力損失小，一般為壓力損失小，一般為2

2、00500Pa處理煙氣量大，可達(dá)處理煙氣量大，可達(dá)105106m3/h能耗低，大約能耗低，大約0.20.4kWh/1000m3對細(xì)粉塵（對細(xì)粉塵（0.1 m m ）有很高的捕集效率，可高于）有很高的捕集效率，可高于99可在高溫（可在高溫（350度以下）高壓或腐蝕性氣體下操作度以下）高壓或腐蝕性氣體下操作n電除塵器的主要缺點電除塵器的主要缺點臥式體積大，占地面積大，鋼材消耗大，一次性投資大，臥式體積大，占地面積大，鋼材消耗大，一次性投資大，不適宜處理高比電阻粉塵及強腐蝕性氣體。不適宜處理高比電阻粉塵及強腐蝕性氣體。電除塵器的應(yīng)用電除塵器的應(yīng)用主要用于大煙氣量的細(xì)收塵或單級除塵。主要用于大煙氣量的

3、細(xì)收塵或單級除塵。n三個基本過程：三個基本過程：懸浮粒子荷電懸浮粒子荷電高壓直流電暈（高壓電極與接地極之高壓直流電暈（高壓電極與接地極之 間，電極之間形成高濃度的氣體離子）間，電極之間形成高濃度的氣體離子）帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集延續(xù)的電暈電場（單延續(xù)的電暈電場（單 區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間 的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除捕集物從集塵表面上清除振打除去接地電極上的粉振打除去接地電極上的粉 塵層并使其落入灰斗塵層并使其落入灰斗 n單區(qū)和雙區(qū)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器

4、雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器n金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞 擊使之離子化擊使之離子化n氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子雪崩過程雪崩過程n遠(yuǎn)離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)束，遠(yuǎn)離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)束， 電子被氣體分子捕獲電子被氣體分子捕獲n氣體離子化區(qū)域氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)電暈區(qū)n自由電子和氣體負(fù)離子是粒子荷電的電荷來源自由電子和氣體負(fù)離子是粒子荷電的電荷來源 1）電暈放電機理）電暈放電機理1 空氣離子被加速空氣離子被加速 2 達(dá)到飽和狀態(tài)達(dá)到飽和狀態(tài)3 電壓達(dá)到

5、電壓達(dá)到U0產(chǎn)生電離，形成電暈放電產(chǎn)生電離，形成電暈放電4 電壓達(dá)到電壓達(dá)到Us，電場被擊穿，電場被擊穿 2 2）起始電暈電壓）起始電暈電壓開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內(nèi)任一點的管式電除塵器內(nèi)任一點的 電場強度電場強度：起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有關(guān)，關(guān)，起始電暈所需要電場強度起始電暈所需要電場強度 一空氣的相對密度一空氣的相對密度, , =T0P/TP0 m導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，0.5m1.0 實際取實際取0.60.7在在 r =a 時（電暈電極表面上

6、），時（電暈電極表面上），起始電暈電壓起始電暈電壓： )/ln()(abrVrE6c3 10(0.03/ )Ema63 10(0.03)ln()cbVamaa 由上式可見，電暈線由上式可見，電暈線a越細(xì)，起始電暈所需電壓越小越細(xì)，起始電暈所需電壓越小皮克經(jīng)驗公式皮克經(jīng)驗公式 n 電流隨電壓增加至電流隨電壓增加至擊穿電壓擊穿電壓VSPSP，電暈電暈區(qū)區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大致使范圍逐漸擴(kuò)大致使 極間空氣全部電離稱為極間空氣全部電離稱為電場擊穿電場擊穿；除塵器停止工作。除塵器停止工作。n 在相同電壓下通常負(fù)電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊在相同電壓下通常負(fù)電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊 穿電壓也高得多，操

7、作范圍大穿電壓也高得多，操作范圍大 n 工業(yè)氣體凈化工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的 負(fù)電暈極；負(fù)電暈極；n 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧產(chǎn)生臭氧和氮氧 化物的量低化物的量低u 正電暈極、負(fù)電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線正電暈極、負(fù)電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線 3 3）影響電暈特性的因素）影響電暈特性的因素 電極的形狀電極的形狀、電極間距離、電極間距離 氣體組成、壓力、溫度氣體組成、壓力、溫度l不同氣體對電子的親合力、遷移率不同不同氣體對電子的親合力、遷移率不同 （氫、氮

8、、氬等對電子無親和力；氫、氮、氬等對電子無親和力；O2、SO2對電子對電子親和力強；親和力強；CO2、H2O-與高速電子碰撞離解出氧與高速電子碰撞離解出氧原子，再俘獲電子形成負(fù)離子）原子，再俘獲電子形成負(fù)離子）l氣體溫度和壓力的不同導(dǎo)致氣體密度改變，進(jìn)而氣體溫度和壓力的不同導(dǎo)致氣體密度改變，進(jìn)而影響電子平均自由程和加速電子以及產(chǎn)生碰撞電影響電子平均自由程和加速電子以及產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓離所需要的電壓 氣流中要捕集的粉塵濃度、粒度、氣流中要捕集的粉塵濃度、粒度、比電阻比電阻以及在電以及在電暈極和集塵極上的沉積暈極和集塵極上的沉積 電壓的波形電壓的波形 （全波和半波電壓）影響很大，參見（全波

9、和半波電壓）影響很大，參見下頁圖示下頁圖示電壓波形對電暈特征的影響電壓波形對電暈特征的影響n兩種機理兩種機理電場荷電或碰撞荷電電場荷電或碰撞荷電正負(fù)離子在靜電力作用下做定向正負(fù)離子在靜電力作用下做定向 運動，與粒子碰撞而使粒子荷電運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴(kuò)散荷電擴(kuò)散荷電正負(fù)離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程；正負(fù)離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程； 依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場 n粒子的主要荷電過程取決于粒徑：粒子的主要荷電過程取決于粒徑：大于大于0.5 m的微粒，以電場荷電為主的微粒，以電場荷電為主小于小于0.15 m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主的微粒，

10、以擴(kuò)散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。粒子荷電量隨時間和粒徑的變化關(guān)系粒子荷電量隨時間和粒徑的變化關(guān)系 沉積在集塵極表面的沉積在集塵極表面的高比電阻粒子高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放 電或在集塵極發(fā)生電或在集塵極發(fā)生反電暈反電暈現(xiàn)象現(xiàn)象( (P374),),破壞正常電暈過程。破壞正常電暈過程。 比電阻高于比電阻高于2101010 10 m時易發(fā)生時易發(fā)生氣流中微小粒子的濃度高時，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，氣流中微小粒子的濃度高時，荷電塵粒所形成的電暈電流不大， 可是所形成的空間電荷卻很大，嚴(yán)重抑制著電暈電

11、流的產(chǎn)生可是所形成的空間電荷卻很大，嚴(yán)重抑制著電暈電流的產(chǎn)生, , 塵粒荷電量不足，除塵效率顯著下降塵粒荷電量不足，除塵效率顯著下降-發(fā)生在發(fā)生在1 1微米左右塵粒微米左右塵粒 很多時很多時當(dāng)當(dāng)含塵量大含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本 得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即 -電暈閉塞電暈閉塞 。故含塵濃度較大時應(yīng)進(jìn)行預(yù)收塵。故含塵濃度較大時應(yīng)進(jìn)行預(yù)收塵注注： 氣體離子運動速度（約為氣體離子運動速度（約為60100m/s）大大高于帶電塵）大大高于帶電塵粒的運動速度（一般

12、在粒的運動速度（一般在6cm/s以下）以下） 1 1）驅(qū)進(jìn)速度）驅(qū)進(jìn)速度 受力關(guān)系受力關(guān)系: 荷電粒子運動時主要受電場力和流體阻力荷電粒子運動時主要受電場力和流體阻力pCFqEp3DFd電場力：電場力：流體阻力：流體阻力：即驅(qū)進(jìn)速度：即驅(qū)進(jìn)速度：pp/(3)qEd當(dāng)電場力當(dāng)電場力=流體阻力流體阻力,荷電粒子在電場方向上作等速運動，荷電粒子在電場方向上作等速運動，注意注意：在一般電除塵器中，荷電（電暈）在一般電除塵器中，荷電（電暈）E0電場強度和集塵區(qū)電場強度和集塵區(qū) 電場強度電場強度Ep是近似相等的，即：是近似相等的，即： 斯托克斯阻力計算僅適于斯托克斯阻力計算僅適于Rep0.1 m m ）有

13、很高的捕集效率，可高于）有很高的捕集效率，可高于99 可在高溫（可在高溫（350度以下）高壓或腐蝕性氣體下操作度以下）高壓或腐蝕性氣體下操作n電除塵器的主要缺點電除塵器的主要缺點 臥式體積大，占地面積大，鋼材消耗大，一次性投資大，不臥式體積大，占地面積大，鋼材消耗大，一次性投資大，不 適宜處理高比電阻粉塵及強腐蝕性氣體。適宜處理高比電阻粉塵及強腐蝕性氣體。電除塵器的應(yīng)用電除塵器的應(yīng)用主要用于大煙氣量的細(xì)收塵或單級除塵。主要用于大煙氣量的細(xì)收塵或單級除塵。 粒子荷電粒子荷電 遷移和捕集遷移和捕集 捕集物清除捕集物清除 （1） 電暈放電機理電暈放電機理起始電暈電壓起始電暈電壓63 10(0.03)

14、ln()cbVamaa （2）粒子荷電）粒子荷電電場荷電或碰撞荷電、擴(kuò)散荷電電場荷電或碰撞荷電、擴(kuò)散荷電異常荷電現(xiàn)象（反電暈、電暈封閉）異常荷電現(xiàn)象（反電暈、電暈封閉）（3 3） 荷電粒子的運動和捕集荷電粒子的運動和捕集斯托克斯區(qū)斯托克斯區(qū)pp/(3)qEd湍流區(qū)湍流區(qū)德意希方程：德意希方程： 2111 exp()iiiiAQ 2111 exp () 0.5kiiiiAQk 一般為或或 （4 4） 被捕集粉塵的清除被捕集粉塵的清除清灰裝置清灰裝置 3. 3. 電除塵器結(jié)構(gòu)類型電除塵器結(jié)構(gòu)類型（電暈極、集塵極、供電設(shè)備、氣流分布板電暈極、集塵極、供電設(shè)備、氣流分布板）4. 4. 粉塵比電阻粉塵比

15、電阻 最佳的比電阻為最佳的比電阻為1041010/cm 克服高比電阻影響的方法：克服高比電阻影響的方法： 保持電極表面盡可能清潔保持電極表面盡可能清潔 煙氣調(diào)質(zhì)煙氣調(diào)質(zhì)（增加煙氣濕度，或向煙氣中加入增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等等 化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SOSO3 3 ） 改變煙氣溫度改變煙氣溫度（向煙氣中噴水，同時增加煙氣濕度和降低溫度）向煙氣中噴水，同時增加煙氣濕度和降低溫度） 5. 5. 電除塵器的選擇和設(shè)計電除塵器的選擇和設(shè)計（1 1）比集塵表面積的確

16、定：）比集塵表面積的確定： （2 2）長高比的確定：至少為）長高比的確定：至少為1.0 1.5（3 3）氣流速度的確定：在臨界速度（）氣流速度的確定：在臨界速度（1.52.0m/s）以下）以下（4 4）氣體含塵濃度的影響：）氣體含塵濃度的影響：含塵濃度超過含塵濃度超過30g/m3時，宜時，宜 設(shè)預(yù)凈化設(shè)備設(shè)預(yù)凈化設(shè)備（5）對定型產(chǎn)品可根據(jù)除塵效率和廢氣的特點先確定其）對定型產(chǎn)品可根據(jù)除塵效率和廢氣的特點先確定其 類型，再依據(jù)其氣流量及有關(guān)參數(shù)選取其規(guī)格即可類型，再依據(jù)其氣流量及有關(guān)參數(shù)選取其規(guī)格即可ee11111/ln()ln()A QP計算出集塵板的總面積計算出集塵板的總面積A后，根據(jù)選定的集塵板間距后，根據(jù)選定的集塵板間距2b、高度高度H及長度及長度L確定所需的通道數(shù)確定所需的通道數(shù)n，再計算其他參數(shù)，再計算其他參數(shù)（1）通道數(shù)）通道數(shù)n = A/2HL（雙面集塵）（雙面集塵）（2）通道橫斷面積：）通道橫斷面積： F = 2bHn（3）處理氣量或流速：）處理氣量或流速：Q = F v = 2bHnv 或或 （4）處理時間：）處理時間： t = L/v（5）除塵效率：）除塵效率： 2QvbHn1exp()1exp()eeLtbvb 管式除塵器