第三講顆粒物污染控制技術(shù)

第三講顆粒物污染控制技術(shù)第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)壓力損失小，一般為200～500Pa處理煙氣量大，可達(dá)105～106m3/h能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3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)腐蝕性氣體下操作第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的工作原理第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月決定除塵效率的因素電場(chǎng)強(qiáng)度E粒徑d粒子荷電量q處理氣量Q集塵板面積A長(zhǎng)度L驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度分級(jí)效率第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月捕集效率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(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過(guò)程忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月捕集效率推導(dǎo)dt時(shí)間內(nèi)在長(zhǎng)度為dx的空間所捕集的粉塵量為由dt＝dx/u第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月積分最終得德意希公式A=aLQ=Fu第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過(guò)氣流速度的10％～20％時(shí)，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(yīng)取某種形式的平均驅(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ωe表示

第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有效驅(qū)進(jìn)速度粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度/m?s-1粉塵種類驅(qū)進(jìn)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(jí)高爐（80％生鐵）0.125第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電暈放電起始電暈電壓－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r:距電暈線中心距離a:電暈線半徑b:除塵器半徑V:電壓第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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）在r=a時(shí)（電暈電極表面上），起始電暈電壓

一空氣的相對(duì)密度m－導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無(wú)因次，0.5<m<1.0a㏑b/a

V第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正負(fù)電暈放電的比較正、負(fù)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(kuò)大致使極間空氣全部電離－電場(chǎng)擊穿；相應(yīng)的電壓－擊穿電壓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工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強(qiáng)，操作電壓和電流高的負(fù)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第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響電暈特性的因素電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對(duì)電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積電壓的波形第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粒子荷電兩種機(jī)理電場(chǎng)荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電擴(kuò)散荷電－離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過(guò)程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場(chǎng)粒子的主要荷電過(guò)程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場(chǎng)荷電為主小于0.15m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過(guò)程。第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)荷電粒子獲得的飽和電荷

影響電場(chǎng)荷電的因素粒徑dp和介電常數(shù)ε電場(chǎng)強(qiáng)度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時(shí)間僅為0.1s，相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動(dòng)10～20cm所需要的時(shí)間，一般可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散荷電與電場(chǎng)電荷過(guò)程相反，不存在擴(kuò)散荷電的最大極限值（根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，不存在離子動(dòng)能上限）荷電量取決于離子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、粒子大小和荷電時(shí)間擴(kuò)散荷電理論方程第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用處于中間范圍（0.15～0.5μm）的粒子，需同時(shí)考慮電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡(jiǎn)單地將電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過(guò)程綜合作用時(shí)的荷電量，與實(shí)驗(yàn)值基本一致第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題利用下列數(shù)據(jù)，決定電場(chǎng)和擴(kuò)散荷電綜合作用下粒子荷電量隨時(shí)間的變化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015離子/m3，=467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。解：由電場(chǎng)荷電的飽和電荷方程得第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月那么

由擴(kuò)散荷電過(guò)程的荷電量隨時(shí)間的變化方程計(jì)算得第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粒子荷電量隨時(shí)間和粒徑的變化第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月異常荷電現(xiàn)象沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)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(guò)程氣流中微小粒子的濃度高時(shí)，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)重抑制著電暈電流的產(chǎn)生當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場(chǎng)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22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)力平衡關(guān)系驅(qū)進(jìn)速度推導(dǎo)第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月t＝0時(shí)，＝0，則最終得第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

e的指數(shù)項(xiàng)是一個(gè)很大的數(shù)值。例如，密度為1g/cm3、直徑為10μm的球狀粉塵粒子，在空氣中有若t>10－2s，完全可以忽略不計(jì)所以，驅(qū)進(jìn)速度第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)思路根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)資料確定驅(qū)進(jìn)速度根據(jù)公式確定集塵板總面積A根據(jù)相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系確定尺寸通道數(shù)：n=A/2hL,L2-4m,否則串聯(lián)A截=2bhn，2b集塵板間距：200-300處理氣量Q=A截氣速=2bhn氣速處理時(shí)間t=L/氣速，3-10s工作電壓：U=250.2b(kv),工作電流=0.0005A(A)第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)

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)符號(hào)取值范圍板間距S23～28cm驅(qū)進(jìn)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(zhǎng)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27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)電除塵器的輔助設(shè)計(jì)因素

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需要的建筑和地基獲得均勻的低湍流氣流分布的措施第28頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題設(shè)計(jì)一臺(tái)電除塵器，基本參數(shù)為：處理氣量20000m3/h，除塵效率要求90%，請(qǐng)確定該除塵器長(zhǎng)、寬、高。第29頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題某鋼廠