靜電除塵器的工作原理

-.z靜電除塵器的工作原理佛岡一中高強教學目的1、知道一些靜電現(xiàn)象，并能解釋這些現(xiàn)象的成因2、知道靜電除塵器的工作原理3、知道靜電除塵器的應用教學重點1、靜電除塵器的工作原理2、知道靜電除塵器的應用對環(huán)境保護的作用教學難點靜電除塵器的工作原理學法指導探究、講授、討論、練習教學手段多媒體教學〔本教案須配合同名課件使用〕教學過程設計一、靜電除塵器的工作原理1．氣體電離和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，要利用靜電使粉塵別離須具備兩個根本條件，一是存在使粉塵荷電的電場；二是存在使荷電粉塵顆粒別離的電場。一般的靜電除塵器采用荷電電場和別離電場合一的方法，如圖5-7-1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。圖5-7-1靜電除塵器的工作原理在電場作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動，電壓愈高、電場強度愈高，離子的運動速度愈快。由于離子的運動，極間形成了電流。開場時，空氣中的自由離子少，電流較少。電壓升高到一定數(shù)值后，放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度，它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(xiàn)象稱為空氣電離?？諝怆婋x后，由于聯(lián)鎖反響，在極間運動的離子數(shù)大大增加，表現(xiàn)為極間的電流〔稱之為電暈電流〕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。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〕的圍逐漸擴大，最后極間空氣全部電離，這種現(xiàn)象稱為電場擊穿。電場擊穿時，發(fā)生火花放電，短路，電除塵器停頓工作。為了保證電除塵器的正常運動，電暈的圍不宜過大，一般應局限于電暈極附近。如果電場各點的電場強度是不相等的，這個電場稱為不均勻電場。電場各點的電場強度都是相等的電場稱為均勻電場。例如，用兩塊平板組成的電場就是均勻電場，在均勻電場，只要*一點的空氣被電離，極間空氣便會部電離，電除塵器發(fā)生擊穿。因此電除塵器必須設置非均勻電場。2．塵粒的荷電電除塵器的電暈圍〔也稱電暈區(qū)〕通常局限于電暈線周圍幾毫米處，電暈區(qū)以外的空間稱之為電暈外區(qū)。電暈區(qū)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)的圍很小，只有少量的塵粒在電暈區(qū)通過，獲得正電荷，沉積在電暈極上。大多數(shù)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。塵粒荷電是電除塵過程的第一步。在電除器存在兩種不同的荷電機理。一種是離子在靜電力作用下做定向運動，與塵粒碰撞〔點擊觀看flash模擬動畫—碰撞作用荷電〕，使其荷電，稱為電場荷電。另一種是離子的擴散現(xiàn)象導致塵粒荷電，稱為擴散荷電。對dc>0.5μm的塵粒，以電場荷電為主；對dc<0.2μm的塵粒，則以擴散荷電為主；dc介于0.2~0.5μ的塵粒則兩者兼而有之。在工業(yè)電除塵器中，通常以電場荷電為主。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外表。此時，塵粒上的電荷已到達飽和。在飽和狀態(tài)下塵粒的荷電量按下式計算：C〔5-7-2〕式中ε0——真空介電常數(shù)，ε0=8.85×10-12C/N·m2；dc——粒徑，m；Ef——放電極周圍的電場強度，V/m；

εp——塵粒的相對介電常數(shù)。εP與粉塵的導電性能有關。對導電材料εP=∞；絕緣材料εP=1；金屬氧化物εP=12~18；石英εP=4.0。從上式可以看出，影響塵粒荷電的主要因素是塵粒直徑dc、相對介電數(shù)εP和電場強度。二、靜電除塵器的主要構造部件與裝置圖5-7-4為靜電除塵器構造圖。在工業(yè)電除塵器中，最廣泛采用的是臥式的板式電除塵器，見圖5-7-5。它是由本體和供電原源兩局部組成。本體包括除塵器殼體、灰斗、放電極、集塵極、氣流分布裝置、振打清灰裝置、絕緣子及保溫箱等等。下面介紹除塵器的主要部件。圖5-7-4靜電除塵器構造圖圖5-7-5板式靜電除塵器組成構造圖1．集塵極〔1〕對集塵極板的根本要求對集塵極板的根本要：①板面場強分布和板面電流分布要盡可能均勻；②防止二次場塵的性能好。在氣流速度較高或振打清灰時產(chǎn)生的二次場塵少；③振打性能好。在較小的振打力作用下，在板面各點能獲得足夠的振打加速度，且分布較均勻；④機械強度好〔主要是剛度〕、耐高溫和耐腐蝕。具有足夠的剛度才能保證極板間距及極板與極線的間距的準確性；⑤容納粉塵量大，消耗鋼材少，加工及安裝精度高?！?〕集塵極板的構造形式極板用厚度為1.2~2.0mm的鋼板在專用軋機上軋制而成，為了增大容納粉塵量大，通常將集塵極做成各種斷面形狀。，常用的斷面形狀如圖5-7-6所示。圖5-7-6集塵極板的構造形式極板高度一般為2~15m。每個電場的有效電場長度一般為3~4.5m，由多塊極板拼裝而成。常規(guī)電除塵器的集塵極板的間距通常采用300mm。國、外研究結果說明，加大極板間間距，增大了絕緣距離，可以抑止電場火花放電；同時可以提高電除法器的工作電壓，增大粉塵的驅進速度；另外還可使電極板面積也會相應減小。由于這種除塵器的工作電壓比常規(guī)的高，故稱為寬間距超高壓電除塵器。寬間距電除塵器的極板間距一般為400~600