第四章-通風排氣中顆粒物的凈化

通風排氣中顆粒物的凈化

第四章清潔的空氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素，但是，在人類的許多生產過程中，都會散發(fā)大量粉塵，如果任意向大氣排放，將污染大氣，危害人民健康，影響工農業(yè)生產。因此對顆粒物的控制技術是我國大氣污染治理的重點。為了保證室內外空氣的清潔度，通風空調系統(tǒng)的進風和排風均需要凈化處理，凈化進風空氣稱為空氣過濾；凈化工業(yè)生產過程中排出的含塵氣體稱為工業(yè)除塵。這兩類凈化的基本原理是相同的，但采用的設備則各有不同。通風排氣中顆粒物的凈化4顆粒物的特性4.64.14.3

4.2

4.44.54.74.94.8除塵器效率和除塵機理重力沉降室和慣性除塵器進氣凈化用空氣過濾器旋風除塵器電除塵器袋式除塵器濕式除塵器除塵器的選擇塊狀物料破碎成細小的粉狀微粒后，除了繼續(xù)保持原有的主要物理化學性質外，還出現了許多新的特性，如爆炸性、荷電性等等。在這些特性中，與除塵技術關系密切的，有以下幾個方面：4.1顆粒物的特性4.1.1密度單位體積顆粒物的質量稱為顆粒物的密度，單位為kg/m3。顆粒物的密度一般分為容積密度和真密度。我們把自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質量稱為粉塵的容積密度。粉塵在密實無孔狀態(tài)下的密度稱為真密度。兩種密度的應用場合有所不同，研究單個塵粒在空氣中的運動規(guī)律時應采用真密度，計算灰斗體積或灰場面積時則應采用容積密度。空隙率——顆粒物顆粒間和內部空隙的體積與堆積總體積之比。

4.1.2粘附性顆粒物附著在固體表面上或塵粒相互附著的現象稱為粘附性，顆粒物的粘附性是顆粒物與顆粒物之間或顆粒物與器壁之間的力的表現。這種力包括分子力、毛細粘附力及靜電力等。顆粒物相互間的凝聚與顆粒物在器壁上的附著都與顆粒物的粘附性有關。顆粒物的粘附是一種常見現象，既有有利的一面，也有有害的一面。就氣體除塵而言，許多除塵裝置依賴于顆粒物的粘附性，塵粒間的粘附會使塵粒增大，有利于提高除塵效率。但在含塵氣流管道和某些設備中，顆粒物與器壁間的粘附則會使除塵器或管道發(fā)生故障和堵塞。粘附性與顆粒物的形狀、大小以及吸濕等狀況有關。粒徑細、吸濕性大的粉塵，其粘附性也強。4.1.3潤濕性

顆粒物顆粒能否與液體相互附著或附著難易的性質稱為顆粒物的潤濕性。當塵粒與液體接觸時，接觸面能擴大而相互附著，就是能潤濕；反之，接觸面趨于縮小而不能附著，則是不能潤濕。一般根據顆粒物被液體潤濕的程度將顆粒物大致分為兩類：容易被水潤濕的親水性顆粒物和難以被水潤濕的疏水性顆粒物（或憎水性顆粒物）。濕潤現象是分子力作用的一種表現，顆粒物的潤濕性與液體的表面張力，塵粒與液體間粘附力有關。水滴內部與水滴表面間的分子引力為水的表面張力，當水的表面張力小于水與固體間的分子引力時，固體容易被濕潤，反之，固體則不易被濕潤。顆粒物潤濕性還與相對運動速度有關。例如1μm以下塵粒很難被水潤濕，這是因為細塵粒和水滴表面均附有一層氣膜，只有在兩者具有較高的相對速度的情況下，水滴沖破氣膜才能相互附著凝并。圖4.1

濕潤接觸角（θ）粉塵的濕潤性是濕式防塵、除塵的依據。各種濕式除塵裝置主要依靠粉塵與水的潤濕作用捕集粉塵。

衡量濕潤性的指標是濕潤接觸角（θ），如圖4.1所示。當θ<50°時，表示濕潤性好，為親水性；當θ>90°時，濕潤性差，屬于憎水性。

潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降。粉塵的潤濕性是選擇濕式除塵器的重要依據之一，親水性粉塵被液體濕潤后會發(fā)生凝聚，有利于粉塵從空氣中分離，親水性粉塵可以選用濕式除塵器，而憎水性粉塵則不宜采用濕式除塵器。但在親水性粉塵中有的粉塵卻是遇水硬結，稱為水硬性粉塵，如水泥等，就不能采用濕式除塵器除塵。4.1.4粉塵的爆炸性能發(fā)生爆炸的粉塵稱為可爆粉塵，如煤塵、亞麻粉塵、鎂、鋁粉塵等。粉塵爆炸能產生高溫、高壓，同時生成大量的有毒有害氣體，對安全生產有極大的危害，應注意采取防爆、隔爆措施。粉塵的許多物理、化學性質實質上與其表面積有很大關系。粉塵的比表面積

比表面積：單位質量粉塵的總表面積稱為比表面積（m2/kg）。比表面積與粒徑成反比，粒徑越小，比表面積越大。比表面積增大，強化了表面活性。它對粉塵的濕潤、凝聚、附著以及燃燒和爆炸等性質都有明顯的影響。

固體物料破碎后，總表面積大大增加，例如每邊長1cm的立方體粉碎成每邊長1μm的小粒子后，總表面積由6cm2增加到6m2，由于表面積增加，粉塵的化學活潑性大為加強。某些在堆積狀態(tài)下不易燃燒的可燃物如糖、面粉、煤粉等，當它以粉末狀懸浮于空氣中時，與空氣中的氧有了充分的接觸機會，在一定的溫度和濃度下，可能發(fā)生爆炸。能夠引起爆炸的濃度范圍叫作爆炸極限，能夠引起爆炸的最高濃度叫作爆炸上限，最低的濃度叫作爆炸下限。低于爆炸濃度下限或高于爆炸濃度上限均無爆炸危險。此外，有些粉塵與水接觸后會引起自燃或爆炸，如鎂粉、碳化鈣粉等；有些粉塵互相接觸或混合后也會引起爆炸，如溴與磷、鋅粉與鎂粉等。由此可見，在設計除塵系統(tǒng)時，必須高度注意。4.1.5粉塵的荷電性懸浮于空氣中的塵粒由于天然輻射、外界離子或電子的附著、塵粒間的摩擦等，都能使塵粒荷電。荷電性是指粉塵能被荷電的難易程度。在粉塵生成過程中也可能使其荷電。在這種狀況下粉塵荷電的極性不穩(wěn)定，荷電量也很小。因此，在電除塵器中，需要采用人工方法，使塵粒充分荷電。荷電量大小與粉塵的成分、粒徑、質量、溫度、濕度等有關。粉塵荷電對其凝聚與沉積有影響。圖5.2粉塵的荷電性衡量粉塵荷電性的指標為比電阻，它反映粉塵的導電性能，是粉塵的重要特性之一，對電除塵器的運行具有重大影響。比電阻是指某種粉塵在橫斷面積為1cm2、厚度為1cm時所具有的電阻，是反映粉塵導電性的一個參數，它直接影響電除塵器的工作效果。粉塵比電阻受許多因素影響，如粉塵性質、粉塵層的孔隙率、粉塵的粒徑、溫度和濕度等，由實驗方法確定。粉塵的比電阻對電除塵器有很大影響，是除塵的依據。比電阻在104～1011Ω·cm范圍內，電除塵的效果較好。4.1.5粉塵的堆積角和滑動角堆積角(安息角、休止角、安置角)：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角?；瑒咏牵鹤匀欢逊e在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運動時，粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角。粉塵的堆積角和滑動角都是由實驗測得的，是設計除塵器灰斗或料倉錐角、除塵管道或輸灰管道傾斜角以及計算灰渣場地的主要依據。許多粉塵的堆積角的平均值為35°～40°。粉塵的堆積角和滑動角是粉狀物料特有的性質，是評價粉塵流動性的一個重要指標，它們與物料的種類、粉塵的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、粉塵粘附性等因素有關。對于同一種粉塵，粒徑大、接近球形、表面光滑、含水率低時，堆積角小。

磨損性:顆粒物流動過程中對器壁的沖刷程度.

硬度大、密度高、粒徑大,帶有棱角的顆粒物磨損性大.

磨損性與氣流速度的2～3次方成正比,在高氣流速度下,顆粒物對器壁的磨損顯得更為嚴重.

為減少磨損,需選取適當的氣流速度和壁厚.對磨損性大的顆粒物,最好在易于磨損部位,如管道彎頭、旋風除塵器內壁采用耐磨材料作內襯,或采用鑄石、鑄鐵等材料.4.1.6粉塵的磨損性4.1.7顆粒物的粒徑及粒徑分布顆粒物的粒徑1.定義:表示顆粒物顆粒大小的代表性尺寸.用”dc”表示.

顆粒物的粒徑對于球形塵粒來說,是指它的直徑.2.由于顆粒物產生原因、方式各不相同,因而形狀、大小各異,大多數是不規(guī)則的形狀.所以有各種不同的粒徑定義方法:(1)投影徑:用顯微鏡觀察得到的粒徑.a.定向粒徑:塵粒投影面上兩平行切線間的距離.(不唯一)b.長軸粒徑:不考慮方向的最長粒徑.c.短軸粒徑:不考慮方向的最短粒徑.d.面積等分徑:將顆粒物投影面積二等分的直線長度.(不唯一)(2)幾何當量徑:取與顆粒物的某一幾何量(面積、體積等)相同的圓球形塵粒的直徑.a.投影等面積徑:與顆粒物的投影面積相同的某一圓面積的直徑.b.等體積徑:與顆粒物體積相同的某一圓球體的直徑.(3)物理當量徑:取與顆粒物的某一物理量相同時的圓球形塵粒的直徑.a.阻力徑

b.自由沉降徑(斯托克斯粒徑)

c.空氣動力徑顆粒物的粒徑分布顆粒物的粒徑分布是指某種顆粒物中，各種粒徑的顆粒所占的比例，也稱顆粒物的分散度。以顆粒物的質量所占的比例表示時稱為質量分布。除塵技術中多采用質量分布。

顆粒物的分散度一般是根據測定得到的，但在測定時由于顆粒物的粒徑有無窮多個，無論用什么方法都無法把各種粒徑顆粒物的質量測出來。因此通常把顆粒物的粒徑分成若干組，如0~5μm、5~10μm、

10~20μm、20~40μm等等。測出的每組質量與總質量的比值就是該組的分散度。例：設某粉塵樣品中某一粒徑范圍的粉塵質量為克，粉塵的總質量為克，則該粒徑范圍粉塵的分散度為

=

且式中——第i種粒徑粉塵的分散度，%。

在某一粒徑間隔Δdc內塵粒所占的質量百分數也稱為塵粒的頻率分布。

表示方法:表格法、圖形法、函數法

相對頻率分布:

累計質量百分數:

分布函數:正態(tài)分布、對數正態(tài)分布、對數概率紙

4.2除塵器分類、機理和性能指標4.2.1除塵器的除塵機理工程上常用的各種除塵器往往不是簡單地依靠某一種除塵機理來完成除塵過程，而是綜合運用幾種除塵機理來實現除塵過程的。目前常用除塵器的除塵機理主要有以下幾個方面：4.2.1.1重力作用氣流中的塵?？梢砸揽恐亓ψ匀怀两?，從氣流中進行分離，由于塵粒的沉降速度一般較小，這個機理只適用于粗大的塵粒。4.2.1.2離心力作用含塵氣流作圓周運動時，由于慣性離心力的作用，塵粒和氣流會產生相對運動，使塵粒從氣流中分離。它是旋風除塵器工作的主要機理。4.2.1.3慣性碰撞作用含塵氣流在運動過程中遇到物體的阻擋時，氣流要改變方向進行繞流，細小的塵粒會隨氣流一起流動，而粗大的塵粒具有較大的慣性，它會脫離流線，保持自身的慣性運動，這樣塵粒就和物體發(fā)生了碰撞（如圖5.3所示），這種現象稱為慣性碰撞。慣性碰撞是過濾式除塵器、濕式除塵器和慣性除塵器的主要除塵機理。4.2.1.4接觸阻留作用細小的塵粒隨氣流一起繞流時，如果流線緊靠物體（纖維或液滴）表面，有些塵粒因與物體發(fā)生接觸而被阻留，這種現象稱為接觸阻留。另外當塵粒尺寸大于纖維網眼而被阻留時，這種現象稱為篩濾作用。粗孔或中孔的泡沫塑料過濾器主要依靠篩濾作用進行除塵。圖5.3慣性碰撞除塵機理示意圖

4.2.1.5擴散作用小于1的微小粒子在氣體分子撞擊下，像氣體分子一樣作布朗運動。如果塵粒在運動過程中和物體表面接觸，就會從氣流中分離，這個機理稱為擴散。對于≤0.3的塵粒，這是一個很重要的機理。從濕式除塵器和袋式除塵器的分級效率曲線可以發(fā)現，當左右時，除塵器效率最低。這是因為在＞0.3時，擴散作用還不明顯，而慣性作用是隨的減小而減小的；當≤0.3時，慣性已不起作用，主要依靠擴散，布朗運動是隨粒徑的減小而加強的。圖5.4某袋式除塵器分級效率曲線4.2.1.6靜電力作用懸浮在氣流中的塵粒，如果帶有一定的電荷，可以通過異性電荷產生的靜電力使它從氣流中分離。由于自然狀態(tài)下塵粒的荷電量很小，因此要得到較好的除塵效果，必須設置專門的高壓電場，使所有的塵粒都充分荷電。4.2.1.7凝聚作用凝聚作用不是一種直接的除塵機理。通過超聲波、蒸汽凝結、加濕等凝聚作用，可以使微小的粒子凝聚性增大，然后再用一般的除塵方法去除。4.2.2除塵器的分類4.2.2.1不同機理分類根據除塵器主要除塵機理的不同，可以分為：（1）重力除塵，如重力沉降室；（2）慣性除塵，如慣性除塵器；（3）離心力除塵，如旋風除塵器；（4）過濾除塵，如袋式除塵器、塵粒層除塵器、纖維過濾器；（5）洗滌除塵，如自激式除塵器、臥式旋風水膜除塵器；（6）靜電除塵，如電除塵器。4.2.2.2不同凈化程度分類根據氣體凈化程度的不同，可以分為：（1）粗凈化，主要用于除掉粗大的塵粒，一般用作多級除塵的第一級。（2）中凈化，主要用于通風除塵系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過100～200mg/m3。（3）細凈化，主要用于通風空調系統(tǒng)的進風系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過1～2mg/m3。（4）超凈化，主要用于除掉1以下的細小塵粒，適用于清潔度要求較高的潔凈房間，視工藝要求而定。

4.2.3除塵器的性能指標除塵裝置性能用技術指標和經濟指標來評價。技術指標主要有處理能力、凈化效率和壓力損失等；經濟指標主要有設備費、運行費和占地面積等。此外，還應考慮裝置的安裝、操作、檢修的難易等因素。4.2.3.1除塵器的處理能力除塵裝置的處理能力是指除塵裝置在單位時間內所能處理的含塵氣體的流量，一般以體積流量L(m3/h或m3/s)表示。該數值由產品樣本直接給出。4.2.3.2除塵器的除塵效率除塵器效率是評價除塵器性能的重要指標之一，是指除塵器從氣流中捕集粉塵的能力，可定義為被捕集的粉塵量與進入裝置的總粉塵量之比。（1）全效率含塵氣體通過除塵器時所捕集的粉塵量占進入除塵器的粉塵總量的百分數稱為除塵器全效率，以η表示。

式中——進入除塵器的粉塵量，g/s；

——從除塵器排出的粉塵量，g/s；

——除塵器所捕集的粉塵量，g/s。如果除塵器結構嚴密，沒有漏風，上式可以改寫為(4.5)圖4.5全效率式中——處理空氣量，m3/s；

——進口空氣含塵濃度，g/m3；

——出口空氣含塵濃度，g/m3。式(5.3)要通過稱重求得全效率，稱為質量法。用這種方法測出的結果比較準確，主要用于實驗室。在現場測定除塵器效率時，通常先同時測出除塵器前后的空氣含塵濃度，再按式（5.4）求得全效率，這種方法稱為濃度法。（2）除塵器多級串聯運行時的總除塵效率

在實際工程中，為了提高除塵效率，有時需要把兩種或多種不同型式的除塵器串聯起來使用，形成兩級或多級除塵系統(tǒng)。兩個除塵器串聯時的總除塵效率為式中——第一級除塵器效率；

——第二級除塵器效率。個除塵器串聯時的總除塵效率為（5.11）圖5.6總除塵效率（3）分級效率對同一種粉塵來說，除塵器全效率的高低，往往與處理粉塵的粒徑大小有很大的關系，要正確評價除塵器的除塵效果，必須按粒徑大小標定除塵器效率，這種效率稱為分級效率。除塵器的分級效率是除塵器除下的某一粒徑范圍粉塵的質量與進入除塵器的該粒徑范圍粉塵總質量的比值，以表示。除塵器的分級效率是評定除塵器除塵效果高低的重要指標。對于一種粉塵，粒徑越大，分級效率越高。分級效率和全效率的關系：大多數除塵器的分級效率可用下列經驗公式表示：常表示為：式中——粉塵的分散度，%。（4）穿透率所謂穿透率是指未被捕集的粉塵量占進入除塵器的粉塵總量的百分數，通常用P表示。

除塵器全效率和穿透率都是評價除塵器除塵效率高低的指標，兩者分別從正反兩方面進行評價除塵器的除塵效果，但是當除塵效率很接近，采用穿透率更能具有說服力。

4.2.3.3除塵器的壓力損失除塵器的壓力損失是代表除塵裝置能耗大小的技術經濟指標，是指裝置的進口和出口氣流的全風壓之差。除塵裝置壓力損失的大小，不僅取決于除塵裝置的種類和結構型式，還與處理氣體流量大小有關。通常壓力損失與除塵裝置進口氣流的動壓成正比，即（5.12）式中——壓力損失，Pa；

——壓損系數，即局部阻力系數，由實驗測得；

——進口氣流速度，m/s；

——含塵氣體密度，kg/m3。4.3重力除塵器（重力沉降室）和慣性除塵器4.3.1重力除塵器

工作原理重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置，它的結構如圖所示。含塵氣流進入重力沉降室后，由于突然擴大了流動截面積，氣流速度迅速下降，此時氣流處于層流狀態(tài)或接近層流狀態(tài)下運動，使較重塵粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。重力沉降室重力除塵器的設計計算重力沉降室的設計計算以如下假定為基礎：通過沉降室斷面的水平氣流速度分布是均勻的，并呈層流狀態(tài)；在沉降室入口斷面上粉塵分布是均勻的；在氣流流動方向上，塵粒和氣流具有同一速度；粉塵是以沉降速度（沉降速度是指塵粒下落時所能達到的最大速度）在重力沉降室內下降。氣流在重力沉降室內的停留時間為

s式中——沉降室長度，m；

——氣流運動速度，m/s。沉降速度為的塵粒從除塵器頂部降落到底部所需要的時間為

s（5.14）式中——沉降室高度，m。要把沉降速度為的塵粒在重力沉降室內全部除掉，必須滿足≥，即≥（5.15）重力沉降室能100%捕集的最小粒徑為:重力沉降室長度≥m(5.16)重力沉降室寬度m(5.17)式中——處理空氣量，m3/s。根據上述計算可知，重力沉降室應該是一個扁長形的長方體結構，有利于除塵。重力沉降室內的氣流速度要根據塵粒的密度和粒徑確定，一般為0.3～2m/s。設計新的重力沉降室時，應先根據計算出捕集塵粒的沉降速度，然后假設沉降室內的氣流速度和沉降室的高度（或寬度），再求得沉降室的長度和寬度（或高度）。在具體設計沉降室時，應注意：①氣流速度盡可能低，以保持接近層流狀態(tài)；②為保證橫斷面上氣流分布均勻，一般將進氣管設計成漸擴形，若受場地限制，可裝設導流板、擴散板等；③凈化高溫煙氣時，由于熱壓作用，排氣口以下的空間可能氣流減弱，從而降低了容積利用率和除塵效率，此時，進出口位置應低些；④高度H應根據實際情況確定，但應盡量小些。重力沉降室具有結構簡單，造價低，壓力損失?。ㄒ话慵s為50～150Pa），維修管理容易等優(yōu)點，一般作為第一級或預處理設備。其主要缺點是體積龐大，除塵效率低（一般約為40%～70%），清灰麻煩。因此主要用以凈化密度大、塵粒粗的粉塵，特別是磨損性很強的粉塵，能有效捕集50以上塵粒，但不宜捕集20以下塵粒。4.3.2慣性除塵器慣性除塵器是指含塵氣流沖擊在擋板上，使氣流方向發(fā)生急劇轉變，利用塵粒本身的慣性力作用使其與氣流分離，并與擋板發(fā)生碰撞而被捕集的裝置，是低效除塵器。慣性除塵器的工作原理

如圖5.8所示，是含塵氣流沖擊在兩塊擋板上時的分離機理。當氣流沖擊到擋板時，慣性大的粗塵粒（）首先被分離，被氣流帶走的塵粒（，且＜），由于擋板使氣流轉向，借助離心力作用也被分離。若設該點氣流的旋轉半徑為，切向速度為，則塵粒所受離心力與成正比。顯然回旋氣流的曲率半徑愈小，愈能分離細小的粒子。這種慣性除塵器，除了借助慣性力的作用外，還利用了離心力和重力作用。圖5.8慣性除塵器分離機理示意圖慣性除塵器的形式慣性除塵器結構型式多種多樣，主要分為碰撞式和反轉式兩類。碰撞式慣性除塵器是以氣流中粒子沖擊擋板而捕集較為粗大粒徑粉塵的除塵裝置，也稱為沖擊式慣性除塵器。當含塵氣流流經擋板時，塵粒借助慣性力作用撞擊在擋板上，失去動能后的塵粒在重力作用下沿擋板下落，進入灰斗。擋板可以是單級，也可以是多級，如圖5.9所示。多級擋板交錯布置，一般可設置3～5排。實際應用多采用多級擋板，目的是增加撞擊機會，提高除塵效率。這類除塵器阻力較小，一般在100Pa以內。盡管使用多級擋板，但除塵效率也只能達到55%～75%。圖5.9碰撞式慣性除塵器（a）單級碰撞型；（b）多級碰撞型圖5.10反轉式慣性除塵器（a）彎管型；（b）百葉窗型；（c）多層隔板塔型

反轉式慣性除塵器是通過改變氣流流向而捕集較細粒徑粉塵的除塵裝置，也稱為氣流折轉式慣性除塵器。反轉式慣性除塵器分為彎管型、百葉窗型和多層隔板塔型三種，如圖5.10所示。慣性除塵器的結構簡單，阻力損失較小，常適用于一級除塵或作為高效除塵器的前級除塵，其壓力損失因結構形式的不同而差異較大，主要適用于捕集粒徑10～20以上的金屬或礦物性粉塵，對粘結性和纖維性粉塵，因容易堵塞，故不宜采用。一般慣性除塵器的氣流速度愈高，氣流方向轉變角度愈大，轉變次數愈多，除塵效率愈高，同時壓力損失也愈大。4.4旋風除塵器

旋風除塵器是利用氣流旋轉過程中產生的離心力作用，使塵粒從氣流中分離的裝置。其優(yōu)點有：①結構簡單，造價低；②無運動部件，操作維護方便；③耐高溫、高壓，可用各種材料制造；④壓力損失中等，動力消耗不大，除塵效率較高等。工程應用中，一般用來捕集5～15的粉塵，作為多級除塵中的第一級。4.4.1旋風除塵器的結構和工作原理普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成，如圖5.11所示。含塵氣流由切線方向進口進入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉運動，稱為外渦旋；外渦旋到達錐體底部后，轉而向上，沿軸心向上作旋轉運動，稱為內渦旋；最后經排氣管排出。外渦旋和內渦旋的旋轉方向相同，軸向運動方向相反。氣流作旋轉運動時，受慣性離心力推動作用，塵粒向外移動，到達外壁面后在氣流和重力共同作用下，落入灰斗。

4.4.1.1氣流與塵粒的運動圖5.11風除塵器示意圖4.4.1.2切向速度切向速度是決定氣流合速度的主要速度分量，也是決定氣流中質點離心力和塵粒捕集效率的主要因素。如圖5.12所示，是某一斷面的速度分布和壓力分布?？梢钥闯觯鉁u旋切向速度隨半徑減小而增加，反比于旋轉半徑的次方，最大值位于內外渦旋交界面，該交界面的半徑（為排氣管的直徑）。內渦旋切向速度隨半徑的減小而減小，正比于旋轉半徑，比例常數等于氣流的旋轉角速度。4.4.1.3徑向速度外渦旋徑向速度是向心的，內渦旋徑向速度是向外的。氣流切向分速度和徑向分速度對塵粒的分離起著相反的影響，前者產生慣性離心力，使塵粒向外徑向運動，后者造成塵粒向心徑向運動。圖5.12旋風除塵器內渦旋氣流切向速度與壓力分布4.4.1.4軸向速度軸向速度視內、外渦旋而定，外渦旋向下，內渦旋向上。4.4.1.5壓力分布從氣流運動三個速度分量分析，可以看出旋風除塵器內壓力分布。軸向各斷面的速度分布差別較小，因此軸向壓力變化也較??；切向速度在徑向變化很大，因此徑向全壓和靜壓變化均很大，由外壁向軸心逐漸降低，軸心部分靜壓為負值。研究表明，即使在正壓下運行，軸心處也是處于負壓狀態(tài)，該負壓一直延伸至灰斗。因此，旋風除塵器下部如果不保持嚴密，會把已經分離的粉塵重新卷入到內渦旋中。4.4.2旋風除塵器的計算篩分理論除塵效率的分析4.4.3除塵器阻力旋風除塵器的壓力損失是評價旋風除塵器性能的一個主要指標。壓力損失是用氣體通過旋風除塵器的總能量消耗表述，亦稱壓力降，一般約1～2。壓力降由氣流入口、出口和渦旋流場三部分組成，以渦旋流場能耗為主。壓力降與除塵器結構型式和運行條件等因素有關，其數值難以通過理論計算精確得到。根據實驗，壓力降與進口氣流速度的平方成正比關系，即（5.18）式中——壓損系數，即局部阻力系數,可參考產品樣本資料或通過實測求得；

——氣流的入口速度，m/s；

——氣體的密度，kg/m3。4.4.4影響旋風除塵器性能的因素4.4.4.1進口速度進口速度對除塵效率和壓力降具有重大影響。除塵效率和壓力降都隨增大而提高，但若進口速度過大，不僅使壓力降急劇加大，而且還會加劇返混，導致除塵效率下降。因此，從技術、經濟兩個方面綜合考慮，進口風速一般控制在12～25m/s，但不應低于10m/s，以防進氣管積塵。4.4.4.2結構比例尺寸旋風除塵器各部件均有一定的尺寸比例，比例尺寸變化影響除塵效率和壓力降等。在結構上，影響性能的因素有筒體直徑、排氣管直徑、筒體和錐體高度及除塵器底部的嚴密性等。（1）筒體直徑D

在相同轉速下，筒體直徑越小，塵粒受到的離心力越大，除塵效率越高。但筒體直徑越小，處理風量也越少，并且筒體直徑過小還會引起粉塵堵塞。在需要處理大風量時，可采用同型號旋風除塵器并聯組合運行，或采用多管型旋風除塵器。（2）排氣管直徑Dp

減小排氣管直徑可以減小內渦旋直徑，有利于提高除塵效率，但減小排氣管直徑會加大出口阻力，一般取DP=(0.5~0.6)D。（3）筒體和錐體高度由于在外渦旋內有氣流的向心運動，外渦旋在下降時，氣流會不斷流入內渦旋，不一定能達到除塵器底部。因此，筒體和錐體的總高度過大，對除塵效率影響不大，反而使阻力增加。實踐證明，筒體和錐體的總高度以不大于5倍筒體直徑為宜。4.4.4.3除塵器底部的嚴密性由于旋風式除塵器底部總是處于負壓狀態(tài)，如果不嚴密，會造成返混現象，使除塵效率顯著下降。因此在不漏風的情況下，進行正常排塵是保證正常運行的重要條件。對間歇工作的除塵器，可在排塵口下設置固定灰斗，定期排放；對收塵量大且連續(xù)工作的除塵器，可設置雙翻板式或回轉式鎖氣室，如圖5.13所示。圖5.13鎖氣室（a）雙翻板式；（b）回轉式優(yōu)點:結構簡單,沒有運動部件,維護管理方便;

可以適應多種操作條件,既能耐高溫,又能耐高壓,可以耐磨、耐酸;效率比較高,

對于10μm左右的顆粒物,效率可達90%左右。缺點:對微細顆粒物的效率不高,單個旋風除塵器的處理風量有一定的局限性。4.4.5旋風除塵器的特點4.5袋式除塵器

袋式除塵器是一種干式高效除塵器，利用纖維織物的過濾作用進行除塵。對于1.0的粉塵，效率高達98%～99%。濾袋通常做成圓柱形（直徑為125～500mm），有時也做成扁長方形，濾袋長度一般為2m左右。袋式除塵器的除塵效率高，且性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而應用廣泛。4.5.1袋式除塵器的工作原理常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網孔較大，一般為20～50，表面起絨的濾料約為5~10，新用濾料的除塵效率不高，對于1的塵粒除塵效率只有40%左右,如圖5.19所示。含塵氣體通過濾料時，粉塵因篩濾、截留、慣性碰幢、靜電、擴散和重力沉降等作用，逐漸深入濾料內部，使纖維間空間逐漸減小，最終形成附著在濾料表面的粉塵層（稱為初層）。圖5.20機械振動袋式除塵器粉塵初層形成后，成為袋式除塵器的主要過濾層，使過濾效率劇增，而濾布只是起著形成粉塵初層和支撐它的骨架作用，如圖5.18所示。但隨著粉塵在濾袋上積聚，濾袋兩側壓力差增大，會把有些已附在濾料上的細小粉塵擠壓過去，使除塵效率下降。另外，若除塵器阻力過高，會使除塵系統(tǒng)處理氣體量顯著下降，影響生產系統(tǒng)的排風效果，因此除塵器阻力達到一定數值后，要及時清灰。圖5.18濾料的過濾作用圖5.19某袋式除塵器分級效率曲線

4.5.2袋式除塵器的阻力袋式除塵器阻力與除塵器結構、濾袋布置、粉塵層特性、清灰方法、過濾風速、粉塵濃度等因素有關。可作定性分析袋式除塵器阻力為

Pa（5.20）式中——除塵器結構阻力，Pa；

——濾料本身的阻力，Pa；

——粉塵層阻力，Pa。通常袋式除塵器阻力由產品樣本給出。袋式除塵器的濾料袋式除塵器的濾料應滿足以下幾個要素:1.容塵量應較大,清灰后能保留完好的初塵層,使之能以較高的效率除去較細的顆粒物;2.在均勻容塵狀態(tài)下透氣性要好,阻力要低;3.抗折、耐磨、耐溫和耐腐蝕性能要好,機械強度要高,性能要穩(wěn)定;4.吸濕性小,易于清除沉積在除塵層上的顆粒物;5.使用壽命長,造價低廉,4.5.3袋式除塵器清灰方式清灰是袋式除塵器運行中十分重要的一環(huán)，實際上許多袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的。最早的清灰方式是振動濾料以便使沉積的粉塵脫落，稱為機械振動式清灰，如圖5.20所示。另外兩種是利用氣流把沉積粉塵吹走，即用低壓氣流反吹或用壓縮空氣噴吹，分別稱為逆氣流清灰和脈沖噴吹清灰。此外，還有一些其他清灰方式，對于難以清除的粉塵．也有同時并用兩種清灰方法的。圖5.20機械振動袋式除塵器1簡易清灰簡易清灰是借助濾料表面粉塵的自重和風機的啟動和停止，使濾袋變形，粉塵自行脫落而清灰，有時還需要輔以人工敲打和抖動濾袋的方法使清灰效果達到最佳。如圖5.21所示，是兩種簡易清灰袋式除塵器結構示意圖，該袋式除塵器不適宜凈化含塵濃度過高的氣體。這種袋式除塵器結構簡單、投資省、易上馬，但體積龐大、操作條件差，目前已較少使用。圖5.21簡易清灰袋式除塵器（a）上進氣內濾式；（b）下進氣內濾式2機械振動清灰機械振動清灰方式常用三種：①水平振動，即濾袋沿水平方向擺動；②垂直振動，即濾袋沿垂直方向振動；③扭曲振動，即靠機械轉動定期將濾袋扭轉一定的角度，使沉積于濾袋的粉塵層破碎而落入灰斗。機械振動清灰，能及時清除附著在濾袋上的塵粒，工作性能穩(wěn)定、清灰效果較好，耗能低。過濾風速一般取1.0～2.0m/min，壓力損失約為800～1200Pa。但由于機械作用，濾袋壽命較短，濾袋檢漏、維修和更換工作量大。3逆氣流清灰逆氣流清灰是指清灰時的氣流與過濾時氣流方向相反。如圖5.22所示，是逆氣流清灰袋式除塵器簡單結構示意圖。清灰時，關閉含塵氣流，開啟逆氣流反吹風，使濾袋變形，沉積在濾袋內表面（或外表面）的粉塵層被破壞而脫落入灰斗。該種袋式除塵器系統(tǒng)常采用標準化設計，多濾袋室組合使用，用于連續(xù)工藝過程，特別適用于粉塵粘性小及采用玻璃纖維濾袋的情況。逆氣流吹風清灰袋式除塵器的過濾速度一般取0.5m/s左右為宜。逆氣流吸風清灰袋式除塵器的過濾速度通常取0.4~0.5m/min，最大不超過1.0m/min。氣環(huán)反吹清灰袋式除塵器的過濾速度一般取4~5m/min，濾塵效率達99%以上，壓力損失為1000～1200Pa。圖5.22逆氣流清灰袋式除塵器4脈沖噴吹清灰袋式除塵器

脈沖清灰也包括逆流反吹過程。這種清灰方法是利用500~600Pa的壓縮空氣反吹，產生強度較大的清灰效果。壓縮空氣的脈沖產生沖擊波，使濾袋振動，導致積附在濾袋上的粉塵層脫落。這種清灰方式有可能使濾袋清灰過度，繼而使粉塵通過率上升，因此必須選擇適當壓力的壓縮空氣和適當的脈沖持續(xù)時間。脈沖清灰的控制參數為脈沖壓力、頻率、脈沖持續(xù)時間和清灰次序。如圖5.23所示，是脈沖噴吹清灰袋式陳塵器結構示意圖，這種高效除塵器，凈化效率高，過濾負荷高，濾袋磨損較輕，使用壽命較長，運行安全可靠，應用越來越廣泛。但耗電量較大，對高濃度、含濕量較大的含塵氣體的除塵效果較差。圖5.23脈沖噴吹清灰袋式除塵器

1-進氣口；2-控制儀；3-濾袋；4-濾架；5-氣包；6-排氣閥；7-脈沖閥；8-噴吹管；9-凈箱；10-凈氣出口；11-文氏管；12-檢修口；13-U形壓力計；14-灰斗；15-卸塵閥

5回轉反吹扁袋式除塵器

如圖5.24所示，為其結構示意圖。這種除塵器采用圓筒外殼，梯形扁袋沿圓筒呈輻射狀布置，反吹風管由軸心向上與懸臂管連接，懸臂管下面正對濾袋導口設有吹風口，懸臂管由專用馬達及減速機帶動旋轉?；剞D反吹扁袋式除塵器在相同過濾面積的條件下占用的空間體積小，可提高單位體積的過濾面積。扁形濾袋性能好，壽命長，清灰自動化且效果好，運行安全可靠，維修方便。過濾風速一般取1.0~1.5m/min，粘性小的粗塵?？扇?.0～2.5m/min，，凈化效率一般可達99%以上。

圖5.24回轉反吹扁袋式除塵器1-懸臂風管；2-濾袋；3-灰斗；4-反吹風機；5-反吹風口；5-花板；7-反吹風管。6聯合清灰袋式除塵器這種除塵器是將上面介紹的兩個或三個不同類型的除塵器有機地連接起來，已達到最佳凈化效率。聯合清灰袋式除塵器的清灰時間約為30～50s，時間間隔約為3～8min，過濾風速一般取2～3m/min，壓力損失為800～1000Pa，，清灰效果好，凈化效率約為98%左右。1袋式除塵器的濾料選擇濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器操作有很大影響，選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征。性能良好的濾料應具有容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長，且耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。4.5.4袋式除塵器的應用和選擇濾料特性除與纖維本身的性質有關外，還與濾料表面結構有很大關系。表面光滑的濾料容塵量小，清灰方便，適用于含塵濃度低，粘性大的粉塵，此時采用的過濾速度不宜過高。表面起毛（絨）的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料內部，可以采用較高的過濾速度，但清灰周期短。袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質分，有天然纖維、無機纖維和合成纖維等；按濾料結構分，有濾布和毛氈兩類。棉毛織物屬天然纖維，價格較低，適用于凈化沒有腐蝕性、溫度在300～350K以下的含塵氣體。無機纖維濾料主要指玻璃纖維濾料，具有過濾性能好、阻力低、化學穩(wěn)定性好、價格便宜等優(yōu)點。用硅酮樹脂處理玻璃纖維濾料能提高其耐磨性、疏水性和柔軟性，還可使其表而光滑，易于清灰，可在523K下長期使用，但玻璃纖維較脆，使用上有一定的局限性。2袋式除塵器的結構型式袋式除塵器的結構形式多種多樣。①按濾袋的形狀可分為圓筒形和扁形。圓筒形濾袋應用最廣，它受力均勻，連接簡單，成批換袋容易。扁袋除塵器和圓袋除塵器相比，在同樣體積內可多布置20%～40%過濾面積的布袋，占地面積較小，結構緊湊，但清灰維修困難，應用較少。②按進氣方式可分為上進氣和下進氣。上進氣時，過濾性能較好，但除塵器高度增加，且濾袋安裝復雜。下進氣時，濾袋磨損小，但清灰效率降低，阻力增加，然而設計合理、構造簡單、造價便宜，較多使用。③按含塵氣流進入濾袋的方向可分為內濾式和外濾式兩種。內濾式時，含塵氣流進入濾袋內部，凈化氣體通過濾袋逸向袋外。外濾式時，粉塵阻留于濾袋外表面，凈化氣體由濾袋內部排出。④按清灰方式的不同可分為簡易清灰袋式除塵器、機械振動清灰袋式除塵器、逆氣流清灰袋式除塵器、氣環(huán)反吹清灰袋式除塵器、脈沖噴吹清灰袋式除塵器、脈沖順噴噴射袋式除塵器及聯合清灰袋式除塵器。3袋式除塵器的應用袋式除塵器是一種高效除塵器，應用廣泛。它比電除塵器結構簡單、投資省、運行穩(wěn)定，還可以回收高比電阻粉塵；與文丘里洗滌器相比，動力消耗小，回收的干粉塵便于綜合利用。因此對于微細的干燥粉塵，采用袋式除塵器捕集是適宜的，但不適于凈化有爆炸危險或帶有火花的含塵氣體。使用時應注意以下問題：（1）由于濾料使用溫度的限制，處理高溫煙氣時，必須冷卻到濾料可能承受的溫度。（2）處理高溫、高濕氣體時，為防止水蒸氣在濾袋上凝結，應對管道及除塵器保溫，必要時還可以進行加熱。（3）不能用于帶有火花的煙氣。（4）處理含塵濃度高的氣體，為減輕袋式除塵器負擔，最好采用兩級除塵，用低效除塵器進行預處理。4.6濕式除塵器

濕式除塵器是通過含塵氣體與液滴或液膜的接觸使塵粒從氣流中分離的。其優(yōu)點是結構簡單，投資低，占地面積小，除塵效率高，能同時進行有害氣體的凈化，適宜處理有爆炸危險或同時含有多種有害物的氣體。其缺點是有用物料不能干法回收，泥漿需要處理，有時要設置專門的廢水處理設備；高溫煙氣洗滌后，溫度下降，會影響煙氣在大氣的擴散。4.6.1濕式除塵器的除塵機理除塵機理主要有：（1）通過慣性碰撞、接觸阻留，塵粒與液滴、液膜發(fā)生接觸，使塵粒加濕、增重、凝聚;（2）細小塵粒通過擴散與液滴、液膜接觸；（3）由于煙氣增濕，塵粒的凝聚性增加；（4）高溫煙氣中的水蒸氣冷卻凝結時，要以塵粒為凝結核，形成一層液膜包圍在塵粒表面，增強了粉塵的凝聚性，能改善疏水性粉塵的可濕性。粒徑為1～5的粉塵主要利用第一個機理，粒徑在1以下的粉塵主要利用后三種機理。4.6.2濕式除塵器的類型濕式除塵器種類很多，按照氣液接觸方式，分為兩大類：（1）塵粒隨氣流一起沖入液體內部，塵粒加濕后被液體捕集，其作用是液體洗滌含塵氣體。屬于這類的濕式除塵器有自激式除塵器、臥式旋風水膜除塵器、泡沫塔除塵器。（2）用各種方式向氣流中噴入水霧，使塵粒與液滴、液膜發(fā)生碰撞。屬于這類的濕式除塵器有文丘里除塵器、噴淋塔除塵器等。1自激式除塵器自激式除塵器內先要貯存一定量的水，它利用氣流與液面的高速接觸，激起大量水滴，使塵粒從氣流中分離，水浴除塵器、沖激式除塵器等屬于這種類型。（1）水浴除塵器

如圖5.25所示，是水浴除塵器示意圖，含塵空氣以8～12m/s的速度從噴頭高速噴出，沖入液體中，激起大量的泡沫和水滴。粗大的塵粒直接在水池內沉降，細小的塵粒在上部空間和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。除塵效率一般為80%～95%，噴頭埋水深度，阻力約為400～700Pa?？稍诂F場用磚或鋼筋混凝土構筑，適合中小型工廠采用，其缺點是泥漿清理比較困難。圖5.25水浴除塵器（a）除塵器；（b）噴頭1-擋水板；2-進氣管；3-排氣管；4-噴頭；5-溢流管（2）沖激式除塵器

如圖5.26所示，是沖激式除塵器示意圖，含塵氣體進入除塵器后轉彎向下，沖激在液面上，部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿內。隨后含塵氣體高速通過S型通道，激起大量水滴，使粉塵與水滴充分接觸。下部裝有刮板運輸機自動刮泥漿，也可以人工定期排放。在正常情況下，阻力為1500Pa左右，對5的粉塵，效率為93%，處理風量在20%范圍內變化時，對除塵效率幾乎沒有影響，且具有結構緊湊、占地面積小、維護管理簡單等特點。但洗滌廢水直接排放，會造成水系污染，目前大都采用循環(huán)水，也稱為水內循環(huán)的濕式除塵器。其缺點是，與其它的濕式除塵器相比，金屬消耗量大，阻力較高，價格較貴。圖5.26沖激式除塵器1-含塵氣體進口；2-凈化氣體出口；3-擋水板；4-溢流箱；5-溢流口；5-泥漿斗；7-刮板運輸機；8-S型通道2臥式旋風水膜除塵器

如圖5.27所示，是臥式旋風水膜除塵器示意圖，它由橫臥外筒和內筒構成，內外筒之間設有導流葉片。含塵氣體由一端沿切線方向進入，沿導流片旋轉運動，在氣流帶動下液體在外壁形成水膜，同時產生大量水滴。塵粒在慣性離心力作用下向外壁移動，到達壁面后被水膜捕集，部分塵粒與液滴發(fā)生碰撞而被捕集。氣體連續(xù)流經幾個螺旋形通道，絕大部分塵粒分離下來。當供水比較穩(wěn)定，風量變化范圍一定，有自動調節(jié)作用，水位能自動保持平衡。為了出口氣液分離，小型除塵器采用重力脫水，大型除塵器用擋板或旋風脫水。圖5.27臥式旋風水膜除塵器1-外筒；2-螺旋導流片；3-內筒；4-灰斗；5-溢流筒；5-檐式擋水板3立式旋風水膜除塵器

如圖5.28所示，是立式旋風水膜除塵器示意圖，進口氣流沿切線方向進入除塵器，水在上部由噴嘴沿切線方向噴出，筒體內壁形成液膜，粉塵在離心力作用下被甩到筒壁，與液膜接觸而被捕集，通常可達90%～95%。除塵器筒體內壁形成穩(wěn)定、均勻水膜是保證正常工作的必要條件。為此必須要求：①均勻布置噴嘴，間距不宜過大，一般約為300～400mm；②入口氣流速度不能太高，通常為15～22m/s；③保持供水壓力穩(wěn)定，一般要求為30～50kPa，最好能設置恒壓水箱；④筒體內表面要求平整光滑，不允許有凸凹不平及突出的焊縫等。圖5.28立式旋風水膜除塵器

4文氏管除塵器

如圖5.29所示，是典型的文氏管除塵器示意圖，主要由三部分組成：引水裝置（噴霧器）、文氏管、及脫水器，分別在其中實現霧化、凝聚和除塵三個過程。含塵氣體由風管1進入漸縮管2，氣流速度逐漸增加，靜壓降低。在喉部3中，氣流速度達到最高。由于高速氣流的沖擊，使噴嘴7噴出的水滴進一步霧化。在喉管中氣液兩相充分混合，塵粒與水滴不斷碰撞凝聚，成為更大的塵粒。在漸擴管4氣流速度逐漸降低，靜壓增高。最后含塵氣流經風管5進入脫水器5，將塵粒和水滴一起除下。圖5.29文氏管除塵器1-入口風管；2-漸縮管；3-喉管；4-漸擴管；5-風管；5-脫水器；7-噴嘴4.7電除塵器

電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進行電離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵極上，將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設備。電除塵過程與其他除塵過程的根本區(qū)別在于，分離力(主要是靜電力)直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上，這就決定了它具有分離粒子耗能小、氣流阻力小的特點。由于作用在粒子上的靜電力相對較大，所以對亞微米級粒子也能有效捕集。4.7.1電除塵器的工作原理電除塵器種類和結構型式繁多，但基本工作原理相同，包括氣體電離和電暈放電、塵粒的荷電、收塵等基本過程。1氣體電離與電暈放電由于輻射摩擦等原因，空氣中含有少量的自由離子，單靠這些自由離子是不可能使含塵空氣中的塵粒充分荷電的。因此，電除塵器內必須設置如圖5.14所示的高壓電場。放電極接高壓直流電源的負極，集塵極接地為正極，集塵極可以采用平板，也可以采用圓管。在電場作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動，電壓愈高、電場強度愈高，離子的運動速度越快。由于離子的運動，極間形成了電流。開始時，空氣中的自由離子少，電流較小。電壓升高到一定數值后，放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度，他們撞擊空氣中的中性原子時，中性原子會分解成正、負離子，這種現象稱為空氣電離?？諝怆婋x后，由于聯鎖反應，在極間運動的離子數大大增加，表現為極間的電流（這個電流稱為電暈電流）急劇增加，空氣成了導體。放電極周圍的空氣全部電離后，在放電極周圍可以看見一圈淡藍色的光環(huán)，這個光環(huán)稱為電暈。因此，這個放電的導線被稱為電暈極。

圖5.14電除塵器的工作原理

在離電暈極較遠的地方，電場強度小，離子的運動速度也較小，那里的空氣還沒有被電離。如果進一步提高電壓，空氣電離（電暈）的范圍逐漸擴大，最后極間空氣全部電離，這種現象稱為電場擊穿。電場擊穿時，發(fā)生火花放電，電路短路，電除塵器停止工作。電除塵器的電暈電流與電壓的關系如圖5.15所示。為了保證電除塵器的正常運行，電暈的范圍不宜過大，一般應局限于電暈極附近。如果電場內各點的電場強度是不相等的，這個電場稱為非勻強電場。電場內各點的電場強度都是相等的電場稱為勻強電場。例如，用兩塊平板組成的電場就是勻強電場，在均勻電場內，只要某一點的空氣被電離，極間空氣便全部電離，電除塵器發(fā)生擊穿。因此電除塵器內必須設置非均勻電場。開始產生電暈放電的電壓稱為起暈電壓。

電除塵器達到火花擊穿的電壓稱為擊穿電壓。

圖5.15電除塵器的電暈電流變化曲線

2塵粒的荷電

電除塵器的電暈范圍（也稱電暈區(qū)）通常局限于電暈線周圍幾毫米處，電暈區(qū)以外的空間稱為電暈外區(qū)。電暈區(qū)內的空氣電離后，正離子很快向負（電暈）極移動，只有負離子才會進入電暈外區(qū)，向陽極移動。含塵空氣通過電除塵器時，由于電暈區(qū)的范圍很小，只有少量的塵粒在電暈區(qū)通過，或得正電荷，沉積在電暈極上。大多數塵粒在電暈外區(qū)通過，獲得負電荷，最后沉積在陽極板上，這就是陽極板稱為集塵極的原因。在電除塵器電暈電場中存在兩種截然不同的粒子荷電機理。一種是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，稱為電場荷電或碰撞荷電，該機理依賴于電場強度；另一種是由離子擴散而使粒子荷電，稱為擴散荷電，該機理依賴于離子熱能。粒子荷電過程取決于粒徑，當，以電場荷電為主；當，以擴散荷電為主；介于之間，則同時考慮兩種機理。在電場荷電時，通過離子與塵粒的碰撞使其荷電，隨塵粒上電荷的增加，在塵粒周圍形成一個與外加電場相反的電場，其場強越來越強，最后導致離子無法到達塵粒表面。此時，塵粒上的電荷以達到飽和。3荷電粉塵的沉積階段電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積，應及時清除。因為粉塵沉積在電暈極上會影響電暈電流的大小和均勻性；集塵極板上粉塵層較厚時，會導致火花放電，電壓降低，電暈電流減小。集塵極清灰方法有濕式和干法兩種方式。在濕式電除塵器中，集塵極板表面經常保持一層水膜，粉塵沉降在水膜上而隨水膜流下，從而達到清灰目的，該方式優(yōu)點是粉塵無二次塵化，同時也可凈化部分有害氣體，其缺點是極板腐蝕結垢和污泥處理。干法電除塵器一般通過機械撞擊、電磁振打或錘式振打清除。干法振打清灰需要合適的振打強度，太小難以清除積塵，太大可能引起二次塵化，合適的振打強度和振打頻率通過現場調節(jié)確定。4.7.2電除塵器的結構集塵極基本要求形式:平板式型板式箱式2放電極（電暈極）基本要求形式:圓形星形鋸齒形芒刺形4.7.3電除塵器的形式和構造1按集塵極的型式可分為管式和板式電除塵器兩類

如圖5.16所示，管式電除塵器的集塵極一般為直徑150～300mm的圓形金屬管，管長為3～5m，通常采用多根圓管并列的結構，放電極極線（電暈線）用重錘懸吊在集塵極圓管中心。其缺點為清灰較困難，多用于凈化氣量較小或含霧滴的含塵氣體。板式電除塵器的集塵極由多塊經軋制成不同斷面形狀的鋼板組合而成，放電極（電暈線）均布在平行集塵極間，集塵極極板間距一般為200～400mm，極板高度為2～5m，極板總長可根據要求的除塵效率來定。其缺點為電場強度變化不均勻，但清灰方便，制作安裝較容易。圖5.16電除塵器結構示意圖（a）管式；（b）板式1-絕緣瓶；2-集塵極表面上的粉塵；3-放電極；4-吊錘；5-捕集的粉塵；5-高壓母線；7-電暈極；8-擋板；9-集塵擋板；10-重錘；11-高壓電極2按氣流流動方向可分為立式和臥式電除塵器兩類立式電除塵器的氣流通常是自下而上流動。管式電除塵器都是立式的，具有占地面積小，捕集效率高的優(yōu)點。臥式電除塵器的氣流是沿水平方向運動來完成凈化過程的，臥式電除塵器的電場供電，容易實現對不同粒徑粉塵的分離，有利于提高總除塵效率，且安裝高度低，操作維修方便，在工業(yè)廢氣除塵中應用廣泛。3按集塵極和電暈極在除塵器空間配置不同分為單區(qū)和多區(qū)電除塵器兩類單區(qū)電除塵器的集塵極和電暈極裝在同一區(qū)域內，粒子荷電和捕集在同一區(qū)域內完成，當今應用最為廣泛。雙區(qū)電除塵器中，粒子荷電和捕集不在同一區(qū)域內完成，如圖5.17所示，在放電極區(qū)域里使粒子荷電，在集塵極區(qū)域里使粒子被捕集。圖5.17雙區(qū)電除塵器結構示意圖1-連接高壓電源；2-潔凈氣體出口；3-不放電的高壓電極；4-集塵極；5-放電極；5-放電極線；7-連接高壓電源；8-集塵極板4按沉積粉塵的清灰方式可分為濕式和干法電除塵器兩類濕式電除塵器是用噴水或溢流水等方式使集塵極表面形成一層水膜，將沉積的粉塵沖走，可以達到很高的除塵效率，因無振打裝置，運行較穩(wěn)定。但與其它濕式除塵器一樣，存在腐蝕、污泥和污水的處理問題，只有在氣體含塵濃度較低、要求除塵效率較高時使用。干式電除塵器是最常見的一種型式，是用機械振打等方法實現極板清灰，回收的干粉塵便于處置和利用，但存在二次塵化問題，導致除塵效率降低。4.7.4影響電除塵器除塵效率的因素影響電除塵器效率的因素很多，如氣體參數（溫度、粘度、流速、含塵濃度等）、粉塵特性（粉塵真密度、分散度、帶電性等）、操作條件及除塵器本體結構部件等。下面介紹其中的幾個主要因素。1粉塵的比電阻某物質的比電阻是長度和橫斷面積各為1的電阻，也就是電阻率，它是評定粉塵導電性能的一個指標?？捎孟率奖硎荆?/p>

（5.19）式中——粉塵的比電阻，Ω·cm；

——粉塵層和極板間的電壓降，V；

——粉塵層厚度，cm；

——通過粉塵層的電暈電流密度，A/cm2。沉積在集塵極上的粉塵層的比電阻對電除塵器的除塵效率有顯著影響。比電阻R過大（R>1011~1012Ω·cm），或R過?。≧<104Ω·cm），都將導致電除塵器效率降低。粉塵比電阻為104~1011Ω·cm時，除塵效率最高。在實際工程中可以采用以下途徑來降低粉塵的比電阻：（1）選擇合適的操作溫度；（2）增加煙氣的含濕量；（3）在煙氣中加入調節(jié)劑。2電場風速如果電場風速