第06章 顆粒物污染控制技術(shù)2

1、一、電除塵器的工作原理一、電除塵器的工作原理二、電暈放電二、電暈放電三、粒子荷電三、粒子荷電 四、荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集四、荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集五、被捕集粉塵的清除五、被捕集粉塵的清除六、電除塵器的結(jié)構(gòu)六、電除塵器的結(jié)構(gòu)七、粉塵比電阻七、粉塵比電阻八、電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)八、電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)電除塵器的工作原理電除塵器的工作原理荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集電除塵器的結(jié)構(gòu)電除塵器的結(jié)構(gòu)電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)Electrostatic Precipitators (ESP)第第6 6章章 除塵裝置除塵裝置電除塵是利用高壓電場(chǎng)使氣體發(fā)生電離，再使氣體中的

2、粉塵荷電，并在電場(chǎng)力的作用下，使氣體中的懸浮粒子分離出來(lái)的裝置。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1. .分離的作用力直接施之于粒子本身，而機(jī)械方法大多把作用分離的作用力直接施之于粒子本身，而機(jī)械方法大多把作用力作用在整個(gè)氣體。力作用在整個(gè)氣體。2.氣流阻力小。耗電少：氣流阻力小。耗電少：0.20.4度度/1000m3，壓損?。阂话銥?，壓損?。阂话銥?00500Pa。3.捕集細(xì)小顆粒（捕集細(xì)小顆粒（1m左右）的效率高。左右）的效率高。4.除塵效率高，一般在除塵效率高，一般在95-99%(最高可達(dá)最高可達(dá)99.9%)。5.處理氣量大，可達(dá)處理氣量大，可達(dá)105106m3/h6.可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作?？稍?/p>

3、高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作。7.主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，消耗鋼材多，初投資大，要求安裝和運(yùn)主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，消耗鋼材多，初投資大，要求安裝和運(yùn)行管理技術(shù)較高。行管理技術(shù)較高。 旋風(fēng)除塵器對(duì)于旋風(fēng)除塵器對(duì)于 dp 5m的粒子效率低，必須借助外的粒子效率低，必須借助外力（電場(chǎng)力等）捕集更小的粒子力（電場(chǎng)力等）捕集更小的粒子 使塵粒荷電并在電場(chǎng)力的作用下沉積在集塵極上使塵粒荷電并在電場(chǎng)力的作用下沉積在集塵極上 與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上子上，而不是作用在整個(gè)氣流上 具有耗能小、氣流阻力小的特點(diǎn)具有耗能小、氣流阻

4、力小的特點(diǎn) 電除塵發(fā)展簡(jiǎn)介電除塵發(fā)展簡(jiǎn)介早在公元前公元前600600年年，希臘人就知道被摩擦過的琥珀對(duì)細(xì)粒子和纖維的靜電吸引作用，庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)的平方反比定律稱為靜電學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)，它也是電除塵理論的出發(fā)點(diǎn)電除塵理論的出發(fā)點(diǎn)。 威廉描述到：電能吸引由熄滅的火花產(chǎn)生的煙。17451745年，富蘭克林開始研究尖端放電年，富蘭克林開始研究尖端放電，他似乎是首先研究我們現(xiàn)在所涉及到的發(fā)電尖端的電暈放電。最早有關(guān)煙塵電力吸引的文學(xué)敘述出自英國(guó)的宮廷內(nèi)科醫(yī)生威廉吉伯特，時(shí)間是1600年。17721772年，年，貝卡利亞貝卡利亞對(duì)于大量煙霧的氣體中的放電、對(duì)于大量煙霧的氣體中的放電、電風(fēng)現(xiàn)象進(jìn)行了試驗(yàn)以后，

5、電風(fēng)現(xiàn)象進(jìn)行了試驗(yàn)以后，1824-19081824-1908年，一些人做年，一些人做了一些有關(guān)凈化過程中煙霧、煙草中的煙等試驗(yàn)。了一些有關(guān)凈化過程中煙霧、煙草中的煙等試驗(yàn)。19081908年，年，柯特雷爾柯特雷爾發(fā)表了他的第一個(gè)專利，并在賽發(fā)表了他的第一個(gè)專利，并在賽爾拜冶煉廠電除塵成功地回收了過去很難處理的硫酸爾拜冶煉廠電除塵成功地回收了過去很難處理的硫酸霧。后來(lái)在他的學(xué)生施密特協(xié)助下又進(jìn)行了發(fā)展，為霧。后來(lái)在他的學(xué)生施密特協(xié)助下又進(jìn)行了發(fā)展，為在冶金和水泥工業(yè)中迅速?gòu)V泛地采用電除塵，成功地在冶金和水泥工業(yè)中迅速?gòu)V泛地采用電除塵，成功地控制空氣污染奠定了基礎(chǔ)，控制空氣污染奠定了基礎(chǔ)，從本世紀(jì)

6、二十年代到四十年代開始應(yīng)用于其它工業(yè)從本世紀(jì)二十年代到四十年代開始應(yīng)用于其它工業(yè)電除塵發(fā)展簡(jiǎn)介電除塵發(fā)展簡(jiǎn)介等離子態(tài)等離子態(tài)n 等離子體態(tài)是物質(zhì)的第四態(tài)。它由電離的導(dǎo)電氣等離子體態(tài)是物質(zhì)的第四態(tài)。它由電離的導(dǎo)電氣體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子以負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子以及光子。及光子。n 無(wú)論是部分電離還是完全電離，其中的正、負(fù)電無(wú)論是部分電離還是完全電離，其中的正、負(fù)電荷總數(shù)相等，是一種高度電離的準(zhǔn)中性氣體，所以叫荷總數(shù)相等，是一種高度電離的準(zhǔn)中性氣體，所以叫等離

7、子體。等離子體。 等離子態(tài)等離子態(tài)等離子體分類等離子體分類按溫度高溫等離子體108109 K，完全電離的等離子體.如太陽(yáng)、受控?zé)岷司圩兊入x子體 低溫等離子體熱等離子體103105K如電弧、高頻和燃燒等離子體。 冷等離子體電子溫度高(103104K),氣體溫度低低壓輝光放電等離子體電暈放電等離子體電暈放電等離子體DBDDBD介質(zhì)阻擋放電等離子體介質(zhì)阻擋放電等離子體 按狀態(tài)平衡態(tài)等離子體電子溫度與氣體溫度大致相等。如常壓下的電弧放電等離子體 高頻感應(yīng)等離子體 非平衡態(tài)等離子體電子溫度遠(yuǎn)大于氣體溫度。如輝光放電等離子體 DBDDBD介質(zhì)阻擋放電等離子體介質(zhì)阻擋放電等離子體 電暈放電等離子體電暈放電等

8、離子體等離子體產(chǎn)生方法等離子體產(chǎn)生方法氣體放電氣體放電低氣壓低氣壓輝光放電輝光放電直流/脈沖等形式，P10mba 如熒光燈次大氣壓次大氣壓輝光放電輝光放電霧狀放電，電壓低/功率大主要用于表面處理滑動(dòng)電弧滑動(dòng)電弧放電放電又稱(索梯)放電弧形電極，局部擊穿產(chǎn)生脈沖噴射等離子體炬，溫度很低。射頻放電射頻放電高頻高壓放電，線形放電或噴射放電射頻低溫等離子噴槍射流放電射流放電氬弧焊、等離子體切割等電暈放電電暈放電氣體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中的局部自持放電 ，產(chǎn)生脈沖電暈電流。分直流電暈放電和脈沖電暈放電。如靜電除塵、空氣凈化等。介質(zhì)阻擋介質(zhì)阻擋放電放電有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)有絕緣介質(zhì)插入放電空間

9、的一種非平衡態(tài)大空間均勻放電大空間均勻放電 ，可在常壓和寬頻范圍，可在常壓和寬頻范圍內(nèi)工作。內(nèi)工作。 如廢氣處理、惡臭治理。如廢氣處理、惡臭治理。因尖端電極的極性不同而有區(qū)別，這主要是電暈放電時(shí)空間電荷的積累和分布狀況不同所造成的。在直流電壓作用下，負(fù)極性電暈或正極性電暈均在尖端電極附近聚集起空間電荷。在負(fù)極性電暈中，當(dāng)電子引起碰撞電離后，電子被驅(qū)往遠(yuǎn)離尖端電極的空間，并形成負(fù)離子，在靠近電極表面則聚集起正離子。電場(chǎng)繼續(xù)加強(qiáng)時(shí) ，正離子被吸進(jìn)電極，此時(shí)出現(xiàn)一脈沖電暈電流，負(fù)離子則擴(kuò)散到間隙空間。此后又重復(fù)開始下一個(gè)電離及帶電粒子運(yùn)動(dòng)過程。如此循環(huán)，以致出現(xiàn)許多脈沖形式的電暈電流。 電暈放電電暈

10、放電形成機(jī)制形成機(jī)制陣列式針陣列式針-板電暈電場(chǎng)發(fā)生裝置板電暈電場(chǎng)發(fā)生裝置幾種電暈放電情形幾種電暈放電情形 電暈放電電暈放電情形情形電暈放電實(shí)例電暈放電實(shí)例 卸塵斗 電除塵器煙道氣煙道氣煙道氣煙道氣詳圖：嚴(yán)密的放電極詳圖：嚴(yán)密的放電極收集的粉塵收集的粉塵風(fēng)板的風(fēng)板的距離距離清潔氣體n電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn) 壓力損失小，一般為壓力損失小，一般為200500Pa 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(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99 可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作可在高溫或

11、強(qiáng)腐蝕性氣體下操作缺點(diǎn)缺點(diǎn): :1、一次性投資高、一次性投資高2、安裝精度要求高、安裝精度要求高3、對(duì)、對(duì)粉塵比電阻粉塵比電阻有一定要求有一定要求n三個(gè)基本過程三個(gè)基本過程懸浮粒子荷電高壓直流電暈懸浮粒子荷電高壓直流電暈 放電極與集塵極間施加高壓放電極與集塵極間施加高壓放電極附近發(fā)生電暈放電放電極附近發(fā)生電暈放電氣氣體電離體電離產(chǎn)生產(chǎn)生 正離子正離子移向電暈極移向電暈極 自由電子和部分隨即形成的負(fù)離子自由電子和部分隨即形成的負(fù)離子與粉塵碰撞并附著其與粉塵碰撞并附著其上，實(shí)現(xiàn)粉塵荷電上，實(shí)現(xiàn)粉塵荷電 帶電粒子在電場(chǎng)內(nèi)遷移和捕集延續(xù)的電暈電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)內(nèi)遷移和捕集延續(xù)的電暈電場(chǎng)（單區(qū)電除（單區(qū)

12、電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場(chǎng)（雙區(qū)電除塵塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場(chǎng)（雙區(qū)電除塵器）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塵層并振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗使其落入灰斗 主要構(gòu)件：主要構(gòu)件： 電暈極電暈極 集塵極集塵極 清灰裝置清灰裝置靜電除塵器構(gòu)造靜電除塵器構(gòu)造Source: www.state.ia.us除塵過程大致就是這樣一過程，兩電極間加一電壓。一對(duì)電極的電位差必須大得使放電極周圍產(chǎn)生電暈（常常加直流），高電壓使含塵氣體通過這對(duì)電極之間時(shí)，形成氣體離子（正離子、負(fù)離子）這些負(fù)離子迅速向集塵極運(yùn)動(dòng)，并且由于同粒子相

13、撞而把電荷轉(zhuǎn)移給它們粉塵荷電，然后與粒子上的電荷互相作用的電場(chǎng)就使它們向收塵電極漂移，并沉積在集塵電極上，形成灰塵層。當(dāng)集塵電極表面粉塵沉集到一定厚度后，用機(jī)械振打等方法將沉集的粉塵層清除掉落入灰斗中。n單區(qū)和雙區(qū)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器n單區(qū)和雙區(qū)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器含塵氣體清潔氣體集塵板（+）電暈線(一)粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。 雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器荷電段集塵段電暈線集塵板（-）高壓板（+）雙區(qū)：現(xiàn)有一組電極使粉塵荷電，然后另一組電極供給靜電力，使帶電粒子沉降。典型的雙區(qū)除塵器多用于空調(diào)方面。國(guó)外

14、有將它應(yīng)用于工業(yè)廢氣凈化方面的。 電暈放電 粉塵荷電 粉塵運(yùn)動(dòng) （氣體電離）放電金屬線電暈極電暈極 含負(fù)離子區(qū)含負(fù)離子區(qū)電暈區(qū)電暈區(qū) 金屬管集塵極 三步曲n金屬絲放出的電子迅速向金屬絲放出的電子迅速向正極移動(dòng)，與氣體分子撞正極移動(dòng)，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氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子產(chǎn)生大量電子雪崩過程雪崩過程n遠(yuǎn)離金屬絲，電場(chǎng)強(qiáng)度降遠(yuǎn)離金屬絲，電場(chǎng)強(qiáng)度降低，氣體離子化過程結(jié)束，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)域稱為氣體離子化區(qū)域稱為電電暈區(qū)暈區(qū)n自由電子自由電子和和氣體負(fù)離子氣體負(fù)離子是是粒子荷電的電荷來(lái)源粒

15、子荷電的電荷來(lái)源負(fù)離子濃度一般負(fù)離子濃度一般1014-1015個(gè)個(gè)/m3n電暈的發(fā)生和空間電荷的形成電暈的發(fā)生和空間電荷的形成n 1.電暈的發(fā)生電暈的發(fā)生 分為三種方式：分為三種方式：電暈放電：不完全電擊穿，只發(fā)生在電暈放電：不完全電擊穿，只發(fā)生在非均勻電場(chǎng)中放中放電極表面附近的小距離區(qū)域內(nèi)。電極表面附近的小距離區(qū)域內(nèi)。火花放電：在兩電極之間有若干條狹窄的電擊穿，瞬火花放電：在兩電極之間有若干條狹窄的電擊穿，瞬間電流急劇增大，氣體壓力和溫度上升。間電流急劇增大，氣體壓力和溫度上升?；」夥烹姡簝蓸O間整個(gè)空間被擊穿。弧光放電：兩極間整個(gè)空間被擊穿。電壓電壓小大雪崩過程自由電子正離子負(fù)極二次電子附著

16、電負(fù)附著電負(fù)性氣體性氣體氣體負(fù)離子氣體負(fù)離子形成空間電流 電子附著對(duì)保持穩(wěn)定的負(fù)電暈是很重要的。電除塵所遇到的氣體中，一般都存在著數(shù)量足夠的電負(fù)性氣體，如O2、Cl2、CCl4、HF、SO2等，因而有良好的電子附著性質(zhì)，也有良好的負(fù)電暈特性。 2.2.電子的附著和空間電荷的形成電子的附著和空間電荷的形成 為什么工業(yè)電除塵器一般都采用負(fù)電暈？為什么工業(yè)電除塵器一般都采用負(fù)電暈？為什么空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不采用負(fù)電暈而為什么空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不采用負(fù)電暈而采用正電暈？采用正電暈？思考題思考題為什么工業(yè)電除塵器一般都采用負(fù)電暈？為什么工業(yè)電除塵器一般都采用負(fù)電暈？通常負(fù)電暈產(chǎn)生的負(fù)離子的遷

17、移率（即電場(chǎng)強(qiáng)度為通常負(fù)電暈產(chǎn)生的負(fù)離子的遷移率（即電場(chǎng)強(qiáng)度為1V/m1V/m時(shí)離子的遷移速度）比正電暈產(chǎn)生的正離子的高。高離子時(shí)離子的遷移速度）比正電暈產(chǎn)生的正離子的高。高離子遷移率形成的離子電流也高；而且離子遷移率愈高，在電遷移率形成的離子電流也高；而且離子遷移率愈高，在電場(chǎng)中與粉塵碰撞的機(jī)會(huì)也愈多，對(duì)粉塵的荷電有利。場(chǎng)中與粉塵碰撞的機(jī)會(huì)也愈多，對(duì)粉塵的荷電有利。負(fù)電負(fù)電暈的起始電暈電壓低而擊穿電壓高暈的起始電暈電壓低而擊穿電壓高，因而負(fù)電暈的有效工，因而負(fù)電暈的有效工作電壓范圍比正電暈寬，有利于電除塵器的運(yùn)行。一般作電壓范圍比正電暈寬，有利于電除塵器的運(yùn)行。一般氣氣體中有足夠的電負(fù)性氣體

18、分子以形成負(fù)離子體中有足夠的電負(fù)性氣體分子以形成負(fù)離子，所以工業(yè)電，所以工業(yè)電除塵器一般都采用負(fù)電暈。除塵器一般都采用負(fù)電暈。為什么空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不采用負(fù)電為什么空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不采用負(fù)電暈而采用正電暈？暈而采用正電暈？但負(fù)電暈放電時(shí)，產(chǎn)生速度很高的自由電子和負(fù)離子，但負(fù)電暈放電時(shí)，產(chǎn)生速度很高的自由電子和負(fù)離子，在碰撞電離過程中會(huì)產(chǎn)生比正電暈多得多的臭氧（在碰撞電離過程中會(huì)產(chǎn)生比正電暈多得多的臭氧（O3）和氮氧化物（和氮氧化物（NOx），所以空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不），所以空氣調(diào)節(jié)中的微粒凈化裝置不采用負(fù)電暈而采用正電暈。采用負(fù)電暈而采用正電暈。3. 3. 離子遷移率離子

19、遷移率 EKvii 荷電離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度vi與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比，即粒子遷移率粒子遷移率Ki：?jiǎn)挝粓?chǎng)強(qiáng)下的離子運(yùn)動(dòng)速度。Ki與氣體溫度T（K）和壓力P(Pa)的關(guān)系為 PTTPNNKiKi0 ，KTN273Np式中 Ki0標(biāo)態(tài)（1.013105Pa）時(shí)的離子遷移率。n起始電暈電壓開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓起始電暈電壓開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內(nèi)任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度管式電除塵器內(nèi)任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因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)，起始電暈所需要電場(chǎng)強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式）素有關(guān)，起始電暈所需要電場(chǎng)強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式） 一

20、空氣的相對(duì)密度一空氣的相對(duì)密度 m m導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無(wú)因次，導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無(wú)因次，0.50.5m m1.01m）以場(chǎng)荷電為主，而擴(kuò)散荷電相對(duì)較小可以忽略。很小的粒子（10102 2s s， 完全可以忽略不計(jì)完全可以忽略不計(jì)所以，驅(qū)進(jìn)速度所以，驅(qū)進(jìn)速度（電場(chǎng)力與空氣阻力達(dá)到平衡電場(chǎng)力與空氣阻力達(dá)到平衡）p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )3240610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEdn驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系n當(dāng)顆粒直徑為當(dāng)顆粒直徑為250 m時(shí)，時(shí)， 與粒徑成正比與粒徑成

21、正比n捕集效率一德意希公式捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定德意希公式的假定: 除塵器中氣流為湍流狀態(tài)除塵器中氣流為湍流狀態(tài) 在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的流分布是均勻的 粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程 忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響入氣流等影響 ndt時(shí)間內(nèi)在長(zhǎng)度為時(shí)間內(nèi)在長(zhǎng)度為dx的空間所捕集的粉塵量為的空間所捕集的粉塵量為n由由d dtd dx/ /un積分積分n最終得最終得d(d )(d )dd iiinaxtF

22、 xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ n捕集效率隨粒徑的變化捕集效率隨粒徑的變化n實(shí)際測(cè)量表明：對(duì)于粒徑在亞微米區(qū)的粒子，除塵效率實(shí)際測(cè)量表明：對(duì)于粒徑在亞微米區(qū)的粒子，除塵效率有增大的趨勢(shì)。有增大的趨勢(shì)。n當(dāng)當(dāng)粒子的粒徑相同粒子的粒徑相同且且驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的1020時(shí)，德意希方程理論上才是成立的時(shí)，德意希方程理論上才是成立的 n作為除塵總效率的近似估算作為除塵總效率的近似估算，應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度度n有效驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和實(shí)際

23、中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測(cè)得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算運(yùn)行條件下測(cè)得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以e表示表示 1 exp()eAQ 這里，這里， e e實(shí)際上已成為一個(gè)把實(shí)際上已成為一個(gè)把集塵極總面積和氣體處理量集塵極總面積和氣體處理量以外的各種影響捕集效率的因素包括在內(nèi)的參數(shù)。以外的各種影響捕集效率的因素包括在內(nèi)的參數(shù)。粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1煤粉（飛灰）煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵焦比沖天爐（鐵焦比10）0.030.04紙漿及造紙紙漿及造

24、紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07平爐平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11酸霧（酸霧（H2SO4）0.060.08多層床式焙燒爐多層床式焙燒爐0.08酸霧（酸霧（TiO2）0.060.08紅磷紅磷0.03飄旋焙燒爐飄旋焙燒爐0.08石膏石膏0.160.20催化劑粉塵催化劑粉塵0.08二級(jí)高爐（二級(jí)高爐（80生鐵）生鐵）0.125n電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積 n粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取振打清灰方式清除一般方法采取振打清灰方式清除 n

25、從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn)入氣流新進(jìn)入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清的振動(dòng)力清灰灰n現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振打系統(tǒng)要求既能產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)打系統(tǒng)要求既能產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)度和頻率度和頻率n常用的振打器有電磁型和撓臂錘型常用的振打器有電磁型和撓臂錘型 n影響捕集效率的因素影響捕集效

26、率的因素1.1.粉塵比電阻粉塵比電阻各種物質(zhì)的電阻與其長(zhǎng)度成正比，與其橫截面積成反比，并和各種物質(zhì)的電阻與其長(zhǎng)度成正比，與其橫截面積成反比，并和溫度有關(guān)：溫度有關(guān)： Rs比電阻；比電阻；L長(zhǎng)度；長(zhǎng)度；A橫截面積。橫截面積。定義：定義：由此可知，一種物質(zhì)的比電阻是其長(zhǎng)度和橫截面積各由此可知，一種物質(zhì)的比電阻是其長(zhǎng)度和橫截面積各為一單位時(shí)的電阻，比電阻的倒數(shù)稱為電阻率為一單位時(shí)的電阻，比電阻的倒數(shù)稱為電阻率。電除塵器運(yùn)行的最佳比電阻范圍一般為電除塵器運(yùn)行的最佳比電阻范圍一般為10104 4-2-210101010cmcm。粒子比電阻過低，粒子沿著極板表面跳動(dòng)著前進(jìn)，最后被氣粒子比電阻過低，粒子沿著

27、極板表面跳動(dòng)著前進(jìn)，最后被氣流帶出除塵器。如石墨、炭黑和金屬粉末等。流帶出除塵器。如石墨、炭黑和金屬粉末等。粒子比電阻很高，出現(xiàn)粒子比電阻很高，出現(xiàn)反電暈反電暈。 AlRRs粉塵層的導(dǎo)電機(jī)制粉塵層的導(dǎo)電機(jī)制工業(yè)粉塵導(dǎo)電方式有兩種，工業(yè)粉塵導(dǎo)電方式有兩種，取決于粉塵和氣體的溫度及組成取決于粉塵和氣體的溫度及組成。在在高溫時(shí)高溫時(shí)（約大于（約大于200200），導(dǎo)電主要通過），導(dǎo)電主要通過粉塵本體內(nèi)部的電子粉塵本體內(nèi)部的電子或離子進(jìn)行或離子進(jìn)行。在本體導(dǎo)電占優(yōu)勢(shì)的溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱。在本體導(dǎo)電占優(yōu)勢(shì)的溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為為容積比電阻容積比電阻；在較低溫度下，氣體中存在的水分或其它化學(xué)；

28、在較低溫度下，氣體中存在的水分或其它化學(xué)調(diào)節(jié)劑被塵粒表面吸附，因而導(dǎo)電主要是沿塵粒表面所吸附的調(diào)節(jié)劑被塵粒表面吸附，因而導(dǎo)電主要是沿塵粒表面所吸附的水分和化學(xué)膜進(jìn)行的，在導(dǎo)電沿塵粒表面進(jìn)行的溫度范圍內(nèi)，水分和化學(xué)膜進(jìn)行的，在導(dǎo)電沿塵粒表面進(jìn)行的溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為粉塵比電阻稱為表面比電阻表面比電阻。一般在高溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻取決于一般在高溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻取決于物質(zhì)的化學(xué)組成物質(zhì)的化學(xué)組成。在低。在低溫范圍內(nèi)，比電阻與煙氣中存在的水蒸汽或其它化學(xué)調(diào)節(jié)劑有溫范圍內(nèi)，比電阻與煙氣中存在的水蒸汽或其它化學(xué)調(diào)節(jié)劑有關(guān)，是一種關(guān)，是一種離子遷移現(xiàn)象離子遷移現(xiàn)象。燃燒鍋爐飛灰的比電阻主要與煙氣。

29、燃燒鍋爐飛灰的比電阻主要與煙氣中的中的SO3SO3和水蒸汽含量成和水蒸汽含量成反比關(guān)系反比關(guān)系，高硫煤高硫煤產(chǎn)生的飛灰比電阻比產(chǎn)生的飛灰比電阻比低硫煤低硫煤的低。煙氣溫度低時(shí)的低。煙氣溫度低時(shí)SO3SO3的吸附率較高，因此可通過改變的吸附率較高，因此可通過改變煙氣溫度的方法是飛灰比電阻控制在某一范圍。對(duì)于其它工業(yè)煙氣溫度的方法是飛灰比電阻控制在某一范圍。對(duì)于其它工業(yè)生產(chǎn)過程，如水泥窯和冶金爐煙塵，在煙氣含水量較高和溫度生產(chǎn)過程，如水泥窯和冶金爐煙塵，在煙氣含水量較高和溫度較低時(shí)，粉塵的比電阻較低。較低時(shí)，粉塵的比電阻較低。n通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是1010（

30、/cm/cm）1 1 n高比電阻粉塵高比電阻粉塵導(dǎo)電率低于大約導(dǎo)電率低于大約1010（/cm/cm）1 1，即電阻率大于即電阻率大于1010/cm/cm的粉塵的粉塵n影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵子大小和形狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場(chǎng)強(qiáng)度等層的電場(chǎng)強(qiáng)度等 n在評(píng)價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的粉塵在評(píng)價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)比電阻數(shù)據(jù) n煙氣濕度和溫度對(duì)粉塵比電阻的影響煙氣濕度和溫度對(duì)粉塵比電阻的影響a.飛灰飛灰 b.水泥窯粉塵水泥窯粉塵

31、n較為干燥的粉塵的比電阻在較為干燥的粉塵的比電阻在3000F（420K）左右達(dá)到最大值）左右達(dá)到最大值n高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響 高比電阻粉塵會(huì)干擾電場(chǎng)條件，導(dǎo)致除塵效率下降高比電阻粉塵會(huì)干擾電場(chǎng)條件，導(dǎo)致除塵效率下降 低于低于10101010/cm時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作和性能沒有影響時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作和性能沒有影響 比電阻介于比電阻介于10101011/cm之間時(shí)，火花率增加，操作電壓降低之間時(shí)，火花率增加，操作電壓降低 高于高于1011/cm時(shí)，產(chǎn)生明顯反電暈時(shí)，產(chǎn)生明顯反電暈n粉塵比電阻對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布的影響粉塵比電阻對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布的影響 n影響

32、捕集效率的因素影響捕集效率的因素n 解決比電阻過高粉塵的電除塵辦法有：解決比電阻過高粉塵的電除塵辦法有： 調(diào)節(jié)煙氣溫度調(diào)節(jié)煙氣溫度，使除塵器在適宜的比電阻范圍內(nèi)運(yùn)行；，使除塵器在適宜的比電阻范圍內(nèi)運(yùn)行； 向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度 較低溫度運(yùn)行較低溫度運(yùn)行時(shí)，在煙氣中添加比電阻調(diào)節(jié)劑，如時(shí)，在煙氣中添加比電阻調(diào)節(jié)劑，如SOSO3 3、NH3NH3和水霧等。加和水霧等。加SOSO3 3的量一般不超過的量一般不超過202010-10-6 6，特殊時(shí)達(dá)，特殊時(shí)達(dá)40401010-6-6； 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S

33、O3、NH3，及，及Na2CO3等化合物，等化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SO3 設(shè)計(jì)比正常情況更大的電除塵器設(shè)計(jì)比正常情況更大的電除塵器，以彌補(bǔ)比電阻過高對(duì)，以彌補(bǔ)比電阻過高對(duì)除塵效率的影響。此外，還可以開發(fā)新型電除塵器，如超除塵效率的影響。此外，還可以開發(fā)新型電除塵器，如超高壓寬間距電除塵器、雙區(qū)脈沖電除塵器、冷壁面電除塵高壓寬間距電除塵器、雙區(qū)脈沖電除塵器、冷壁面電除塵器等。器等。 也可采用濕式電除塵器解決過高、過低比電也可采用濕式電除塵器解決過高、過低比電阻對(duì)效率的影響。阻對(duì)效率的影響。 保持電極表面盡可能清潔保持電極表面盡可能清潔

34、采用較好的供電系統(tǒng)采用較好的供電系統(tǒng)nS含量對(duì)粉塵比電阻的影響含量對(duì)粉塵比電阻的影響Log10resistivity, cmn影響捕集效率的因素影響捕集效率的因素n2.2.粒徑粒徑 粒徑不同時(shí)，粒子荷電的機(jī)制（電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷粒徑不同時(shí)，粒子荷電的機(jī)制（電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電）和荷電量不同，理論驅(qū)進(jìn)速度顯著不同，因而在電）和荷電量不同，理論驅(qū)進(jìn)速度顯著不同，因而在相同條件下的除塵效率也不一樣。相同條件下的除塵效率也不一樣。 dp1.0m以后，效率隨粒徑迅速增加，因此，當(dāng)含塵濃度不是太高時(shí)，不希望在電除塵器前設(shè)置機(jī)械除塵裝置以除去粗塵。 dp1011），除塵效率提高。），除塵效率提高。n電除塵器的選

35、擇和設(shè)計(jì)仍然主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)仍然主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法 參數(shù)參數(shù)符號(hào)符號(hào)取值范圍取值范圍板間距板間距S2328cm驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度318cm/s比集塵極表面積比集塵極表面積A/Q3002400m2（1000m3/min）氣流速度氣流速度v12m/s長(zhǎng)高比長(zhǎng)高比L/H0.51.5比電暈功率比電暈功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min)電暈電流密度電暈電流密度Ic/A0.051.0A/m2平均氣流速度平均氣流速度 煙煤鍋爐煙煤鍋爐v1.11.6m/s褐煤鍋爐褐煤鍋爐v1.82.6m/sn比集塵表面積的確定比集塵表面積的確定 根據(jù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定有

36、效驅(qū)進(jìn)速度根據(jù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定有效驅(qū)進(jìn)速度e e按德意希按德意希方程求得比集塵表面積方程求得比集塵表面積A/Qn長(zhǎng)高比的確定長(zhǎng)高比的確定集塵板有效長(zhǎng)度與高度之比，直接影響振打清灰時(shí)二集塵板有效長(zhǎng)度與高度之比，直接影響振打清灰時(shí)二次揚(yáng)塵的多少次揚(yáng)塵的多少要求除塵效率大于要求除塵效率大于99%時(shí)，除塵器的長(zhǎng)高比至少要時(shí)，除塵器的長(zhǎng)高比至少要1.01.5。ee11111/ln()ln()A QP流速度是影響電除塵器工作的主要因素之一。當(dāng)氣流速度增大時(shí)，除塵效率隨之降低。氣流速度與電除塵器的有效長(zhǎng)度是密切相關(guān)的，二者共同決定了粉塵在電除塵器中的停留時(shí)間。為保證必需的除塵效率，氣流速度的增加，可用相

37、應(yīng)增加電場(chǎng)長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償，即應(yīng)保證必需的氣流停留時(shí)間。實(shí)際上，氣流速度增加到一定值氣流速度增加到一定值后，電除塵器的有效長(zhǎng)度再增加，除塵效率也不可能再提高很多后，電除塵器的有效長(zhǎng)度再增加，除塵效率也不可能再提高很多。其中的原因之一是氣流速度的增加會(huì)引起二次揚(yáng)塵量大大增加氣流速度的增加會(huì)引起二次揚(yáng)塵量大大增加。因此，對(duì)于平板式、棒幃式收塵極，由于其防止二次揚(yáng)塵的性能不好，其氣流速度不應(yīng)大于1ms。而對(duì)于型板式收塵極板(C形、Z形、CS形等)，氣流速度可以提高到1.51.7ms。 氣流速度的確定氣流速度的確定通常由處理煙氣量和電除塵器過氣斷面積，計(jì)算煙氣的通常由處理煙氣量和電除塵器過氣斷面積，計(jì)算煙氣

38、的平均流速平均流速平均流速高于某一平均流速高于某一臨界速度臨界速度時(shí)，作用在粒子上的空氣動(dòng)時(shí)，作用在粒子上的空氣動(dòng)力學(xué)阻力會(huì)迅速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增加力學(xué)阻力會(huì)迅速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增加氣體的含塵濃度氣體的含塵濃度如果氣體含塵濃度很高，電場(chǎng)內(nèi)塵粒的空間電荷很高，易如果氣體含塵濃度很高，電場(chǎng)內(nèi)塵粒的空間電荷很高，易發(fā)生電暈閉塞發(fā)生電暈閉塞應(yīng)對(duì)措施應(yīng)對(duì)措施提高工作電壓，采用放電強(qiáng)烈的芒剌型電暈極提高工作電壓，采用放電強(qiáng)烈的芒剌型電暈極，電除塵器前增設(shè)預(yù)凈化設(shè)備等，電除塵器前增設(shè)預(yù)凈化設(shè)備等氣流速度與除塵效率氣流速度與除塵效率n電除塵器的輔助設(shè)計(jì)因素電除塵器的輔助設(shè)計(jì)因素 電暈電

39、極：支撐方式和方法電暈電極：支撐方式和方法集塵電極：類型、尺寸、裝配、機(jī)械性能和空氣動(dòng)力學(xué)性能集塵電極：類型、尺寸、裝配、機(jī)械性能和空氣動(dòng)力學(xué)性能整流裝置：額定功率、自動(dòng)控制系統(tǒng)、總數(shù)、儀表和監(jiān)測(cè)裝置整流裝置：額定功率、自動(dòng)控制系統(tǒng)、總數(shù)、儀表和監(jiān)測(cè)裝置電暈電極和集塵電極的振打機(jī)構(gòu)：類型、尺寸、頻率范圍和強(qiáng)度調(diào)整、總數(shù)和排列電暈電極和集塵電極的振打機(jī)構(gòu)：類型、尺寸、頻率范圍和強(qiáng)度調(diào)整、總數(shù)和排列灰斗：幾何形狀、尺寸、容量、總數(shù)和位置灰斗：幾何形狀、尺寸、容量、總數(shù)和位置輸灰系統(tǒng)：類型、能力、預(yù)防空氣泄漏和粉塵反吹輸灰系統(tǒng)：類型、能力、預(yù)防空氣泄漏和粉塵反吹殼體和灰斗的保溫，電除塵器頂蓋的防雨雪

40、措施殼體和灰斗的保溫，電除塵器頂蓋的防雨雪措施便于電除塵器內(nèi)部檢查和維修的檢修門便于電除塵器內(nèi)部檢查和維修的檢修門高強(qiáng)度框架的支撐體絕緣器：類型、數(shù)目、可靠性高強(qiáng)度框架的支撐體絕緣器：類型、數(shù)目、可靠性氣體入口和出口管道的排列氣體入口和出口管道的排列需要的建筑和地基需要的建筑和地基獲得均勻的低湍流氣流分布的措施獲得均勻的低湍流氣流分布的措施 煙塵和煙氣的來(lái)源和生產(chǎn)過程；煙塵和煙氣的來(lái)源和生產(chǎn)過程； 煙塵粒度大小的分布；煙塵粒度大小的分布； 煙塵濃度；煙塵濃度； 煙塵成分和結(jié)構(gòu)；煙塵成分和結(jié)構(gòu)； 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的煙塵比電阻；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的煙塵比電阻； 總煙量；總煙量； 煙氣的壓力、溫度和成分；煙氣的壓力、

41、溫度和成分； 煙氣和煙塵的腐蝕性。煙氣和煙塵的腐蝕性。 電除塵選擇的技術(shù)問題基本上是電除塵選擇的技術(shù)問題基本上是使電除塵的設(shè)計(jì)與所需的使電除塵的設(shè)計(jì)與所需的除塵效率和規(guī)范相符合除塵效率和規(guī)范相符合的問題。正確選擇電除塵要求了解的問題。正確選擇電除塵要求了解的煙塵和煙氣的基本性質(zhì)包括：的煙塵和煙氣的基本性質(zhì)包括：1 1電除塵的選擇電除塵的選擇2 2電除塵的設(shè)計(jì)電除塵的設(shè)計(jì)（1 1）收集資料）收集資料 （2 2）確定有效驅(qū)進(jìn)速度）確定有效驅(qū)進(jìn)速度 （3 3）集塵極板面積）集塵極板面積 （4 4）其它輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容）其它輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容n（1 1）收集資料）收集資料n根據(jù)以上各節(jié)的討論，可以歸納選擇和設(shè)計(jì)

42、除塵器時(shí)的主要參數(shù)。根據(jù)以上各節(jié)的討論，可以歸納選擇和設(shè)計(jì)除塵器時(shí)的主要參數(shù)。n 要求的除塵效率或除塵的進(jìn)出口含塵濃度，；要求的除塵效率或除塵的進(jìn)出口含塵濃度，；n 煙氣和煙塵的性質(zhì)及回收價(jià)值煙氣和煙塵的性質(zhì)及回收價(jià)值n 設(shè)備材料的供應(yīng)情況及價(jià)格設(shè)備材料的供應(yīng)情況及價(jià)格n（2 2）確定有效驅(qū)進(jìn)速度）確定有效驅(qū)進(jìn)速度n影響有效驅(qū)進(jìn)速度的因素如下：影響有效驅(qū)進(jìn)速度的因素如下：n a a粒徑粒徑d dp：在除塵效率一定時(shí)，粒徑較大，則所需單位集塵極：在除塵效率一定時(shí)，粒徑較大，則所需單位集塵極板面積（板面積（A/VA/V）減小，有效驅(qū)進(jìn)速度可取高點(diǎn)；反之可取小點(diǎn)。）減小，有效驅(qū)進(jìn)速度可取高點(diǎn)；反之可取小點(diǎn)。n b b除塵效