第8章靜電除塵

旋風除塵器對于

dp<5μm的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子

使塵粒荷電并在電場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子上，而不是作用在整個氣流上具有耗能小、氣流阻力小的特點第八章靜電除塵第八章靜電除塵第八章靜電除塵電除塵器的主要優(yōu)點壓力損失小，一般為200～500Pa處理煙氣量大，可達105～106m3/h能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3對細粉塵有很高的捕集效率，可高于99％可在高溫或強腐蝕性氣體下操作第八章靜電除塵四個基本過程氣體電離—高壓放電，使得電暈區(qū)內(nèi)空氣電離，產(chǎn)生正、負離子懸浮粒子荷電－粉塵與自由電子、負離子碰撞實現(xiàn)荷電粉塵沉積－在庫倫力作用下，荷電粉塵在電暈電場中遷移，被吸附到集塵電極上，形成粉塵薄層。清灰－用機械振打除去集塵電極上的粉塵層并使其落入灰斗第一節(jié)電除塵器的工作原理Source:www.state.ia.us第一節(jié)電除塵器的工作原理第一節(jié)電除塵器的工作原理電暈放電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氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子－雪崩過程遠離金屬絲，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氣體離子化區(qū)域－電暈區(qū)自由電子和氣體負離子是粒子荷電的電荷來源第一節(jié)電除塵器的工作原理

正、負電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線

電暈區(qū)范圍逐漸擴大致使極間空氣全部電離－電場擊穿；相應的電壓－擊穿電壓在相同電壓下通常負電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的負電暈極；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧化物的量低電暈放電第一節(jié)電除塵器的工作原理單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器第一節(jié)電除塵器的工作原理粒子荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電－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擴散荷電－離子的擴散現(xiàn)象而導致的粒子荷電過程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場

粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。第一節(jié)電除塵器的工作原理異常荷電現(xiàn)象沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生反電暈現(xiàn)象,破壞正常電暈過程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，嚴重抑制著電暈電流的產(chǎn)生

當含塵量大到某一數(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

第一節(jié)電除塵器的工作原理除塵器的分類第一節(jié)電除塵器的工作原理按結(jié)構(gòu)不同可作不同的分類，現(xiàn)從4個方面介紹：（1）按集塵電極型式可分為管式和板式電除塵器管式：極線沿著垂直的管狀集塵電極的中心線懸掛，適用于氣體量較小的情況，一般采用濕式清灰方式。板式：在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線。板式可采用濕式清灰方式，但絕大多數(shù)采用干式清灰方式。（2)

按氣流流動方式分為立式和臥式電除塵器在工業(yè)廢氣除塵中，臥式板式電除塵器是應用最廣泛的一種，我國1972年提出的系列化設計SHWB型就屬此類。（3）按粉塵荷電區(qū)和分離區(qū)的空間布置不同分為單區(qū)和雙區(qū)電除塵單區(qū)：粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進行。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。國外有將它應用于工業(yè)廢氣凈化方面的。（4）

按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器粒子的驅(qū)進速度

力平衡關系靜電力Ep——粒子所處位置的集塵電場強度，V/m空氣阻力第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集二力相等時，即F1=F2時，塵粒就達到一個極限速度或終末速度：

捕集效率一德意希公式

德意希公式的假定: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流分布是均勻的粒子進入除塵器后立即完成了荷電過程忽略電風、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進入氣流等影響

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集捕集效率一德意希公式線板式電除塵器：

對半徑為b的圓管式電除塵器：有效驅(qū)進速度當粒子的粒徑相同且驅(qū)進速度不超過氣流速度的10％～20％時，德意希方程理論上才是成立的

作為除塵總效率的近似估算，ω應取某種形式的平均驅(qū)進速度有效驅(qū)進速度－實際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運行條件下測得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應驅(qū)進速度值，以ωe表示

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集有效驅(qū)進速度粉塵種類驅(qū)進速度/m?s-1粉塵種類驅(qū)進速度/m?s-1煤粉（飛灰）0.10～0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03～0.04紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.06～0.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.10～0.11酸霧（H2SO4）0.06～0.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.06～0.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.16～0.20催化劑粉塵0.08二級高爐（80％生鐵）0.125第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集被捕集粉塵的清除電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積

粉塵沉積在電暈極上會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

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入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，一般用機械撞擊或電極振動產(chǎn)生的振動力清灰第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集通常所需要的粉塵的最小導電率是10－10（Ω/cm）－1

高比電阻粉塵－導電率低于大約10－10（Ω/cm）－1，即電阻率大于1010Ω/cm的粉塵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，施加于粉塵層的電場強度等

在評價電除塵器的操作性能時應根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻煙氣濕度和溫度對粉塵比電阻的影響a.飛灰b.水泥窯粉塵第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響

高比電阻粉塵會干擾電場條件，導致除塵效率下降低于1010Ω/cm時，比電阻幾乎對除塵器操作和性能沒有影響比電阻介于1010～1011Ω/cm之間時，火花率增加，操作電壓降低高于1011Ω/cm時，產(chǎn)生明顯反電暈第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻粉塵比電阻對除塵器伏安特性的影響

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻粉塵比電阻對有效驅(qū)進速度的影響

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻粉塵比電阻粉塵比電阻對場強分布的影響

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集克服高比電阻影響的方法

保持電極表面盡可能清潔采用較好的供電系統(tǒng)煙氣調(diào)質(zhì)增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子導電性增加。最常用的化學調(diào)質(zhì)劑是SO3

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發(fā)展新型電除塵器

第二節(jié)荷電粒子的運動和捕集粉塵比電阻自學第三節(jié)電除塵器結(jié)構(gòu)－除塵器類型電除塵器的選擇和設計仍然主要采用經(jīng)驗公式類比方法

參數(shù)符號取值范圍板間距S23～28cm驅(qū)進速度ω3～18cm/s比集塵極表面積A/Q300～2400m2（1000m3/min）氣流速度v1～2m/s長高比L/H0.5～1.5比電暈功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)電暈電流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均氣流速度

煙煤鍋爐v1.1～1.6m/s褐煤鍋爐v1.8～2.6m/s第四節(jié)電除塵器的選擇和設計比集塵表面積的確定

根據(jù)運行和設計經(jīng)驗，確定有效驅(qū)進速度ωe按德意希方程求得比集塵表面積A/Q長高比的確定集塵板有效長度與高度之比，直接影響振打清灰時二次揚塵的多少要求除塵效率大于99%時，除塵器的長高比至少要1.0～1.5。第四節(jié)電除塵器的選擇和設計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，計算煙氣的平均流速平均流速高于某一臨界速度時，作用在粒子上的空氣動力學阻力會迅速增加，粉塵的重新進入量亦迅速增加氣體的含塵濃度如果氣體含塵濃度很高，電場內(nèi)塵粒的空間電荷很高，易發(fā)生電暈閉塞應對措施－提高工作電壓，采用放電強烈的芒剌型電暈極，電除塵器前增設預凈化設備等第四節(jié)電除塵器的選擇和設計電除塵器的輔助設計因素

電暈電極：支撐方式和方法集塵電極：類型、尺寸、裝配、機械性能和空氣動力學性能整流裝置：額定功率、自動控制系統(tǒng)