靜電除塵器設計原理-課件

大氣污染控制及設備運行第四章顆粒污染物控制設備第4講電除塵器1ppt課件電除塵器電除塵器是靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑难b置。電除塵器的特點：優(yōu)點:a)具有分離粒子能耗低、氣流阻力小的特點

b)由于作用在粒子上的靜電力相對較大，所以電除塵器也能有效的捕集亞微米級粒子

c)具有處理氣流量大（105～106m3/h），能連續(xù)操作缺點：一次性投資費用高、占地面積大、應用范圍受粉塵比電阻限制、難以適應操作條件的變化和對制造、安裝質(zhì)量要求較高等。2ppt課件一、電除塵器的分類1.按集塵電極的結構形狀分類管式：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.按氣流流動方式分類立式電除塵器：含塵氣流自下而上流過。其優(yōu)點是占地面積小，捕集效率高。臥式電除塵器：含塵氣流沿水平方向流過，可分電場供電，容易實現(xiàn)對不同粒徑粉塵的分離，有利于提高總除塵效率。此外安裝高度比立式電除塵器低，操作和維修比較方便。

3ppt課件一、電除塵器的分類3.按電極在除塵器內(nèi)的布置分類單區(qū)電除塵器：集塵極和電暈極在同一區(qū)域內(nèi)，顆粒荷電和捕集在同一區(qū)域內(nèi)完成。雙區(qū)電除塵器：電暈極系統(tǒng)和收塵集系統(tǒng)分別裝在兩個不同區(qū)域內(nèi)，前區(qū)安裝電暈極稱電暈區(qū)，粉塵粒子在前區(qū)荷電；后區(qū)安裝集塵極稱收塵區(qū)，荷電粉塵粒子在收集塵區(qū)被捕集。雙區(qū)電除塵器主要用于空調(diào)的空氣凈化方面。4.按清灰方式分類干式電除塵器：在干燥狀態(tài)下采用機械振打、電磁振打和壓縮空氣等方法清除集塵極上粉塵。干式電除塵器有利于回收有經(jīng)濟價值的粉塵，但容易產(chǎn)生二次揚塵。濕式電除塵器用水噴淋或用溢流水在集塵級表面形成一層水膜，使沉積在集塵極的粉塵隨水膜一起流到除塵器下部排出。濕式電除塵器無二次揚塵，效率高，但清灰水需要處理，對設備有腐蝕。4ppt課件臥式立式

電除塵器外觀圖5ppt課件6ppt課件煙道氣煙道氣詳圖：嚴密的放電極收集的粉塵風板的距離清潔氣體7ppt課件8ppt課件二、電除塵器的工作原理

電除塵器的工作原理

三個基本過程:懸浮粒子荷電－高壓直流電暈帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集－延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）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使其落入灰斗9ppt課件二、電除塵器的工作原理(一)氣體電離和電暈放電電除塵器的氣體電離和導電可用右圖曲線來說明：1.曲線ab段

氣體導電僅借助與氣體中原有的少量自由電子

2.曲線bc段極間導電電流幾乎沒有變化，說明沒有新電離出的電子和離子參與導電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動能。氣體導電過程的伏-安曲線

10ppt課件二、電除塵器的工作原理3.曲線cd段氣體的電離

A)當電壓升高到cˊ點時，由于氣體中的電子已獲得足夠的動能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子和陽離子，新的電子和離子參與導電。B)氣體電離中的所謂電子雪崩：當電子在電場中獲得足夠大的動能后，又與其他中性氣體分子碰撞使其電離，新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩”似的按等比級數(shù)增加。在這一段產(chǎn)生的粒子數(shù)可達1億/cm3以上。注：起始電壓越底，更易于放電。所以可通過延長cd段的時間，提高除塵效果。11ppt課件二、電除塵器的工作原理電暈放電：當氣體電離中出現(xiàn)電子雪崩時在放電極周圍的電離區(qū)內(nèi)，可以看見淡藍色的光點或光環(huán)，也能聽見咝咝聲和劈啪的爆裂聲。這一現(xiàn)象稱為電暈放電。4.曲線de段如果兩極間的電壓升到eˊ點，由于電暈擴大，致使電極間產(chǎn)生火花或電弧，說明極間氣體全部被擊穿?；鸹ǚ烹姇r，極間電壓急劇下降，同時在極短的時間內(nèi)通過大量的電流。電除塵器運行時應經(jīng)常保持在兩極間的氣體處于不完全被擊穿的電暈放電狀態(tài)，盡量避免產(chǎn)生短路現(xiàn)象。12ppt課件13ppt課件

電暈放電粉塵荷電粉塵運動

（氣體電離）放電金屬線電暈極

含負離子區(qū)區(qū)

電暈區(qū)

金屬管集塵極

三步曲

電除塵器的工作原理示意圖：14ppt課件

電暈放電電暈放電機理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。15ppt課件電暈放電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

16ppt課件二、電除塵器的工作原理(二)粉塵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對于dР﹥0.5m的微粒，以電場荷電為主對于dР﹤0.5m的微粒，以擴散荷電為主對于粒徑介于0.15～0.5m之間的粒子，則需要同時考慮這兩種過程。粒子進入電場到帶電歷時0.1s移動10-20cm.17ppt課件1.電場荷電粒子荷電電荷累積粒子場強增加沒有氣體分子能夠到達粒子表面，電荷飽和（1）荷電量的計算18ppt課件1.電場荷電（續(xù)）粒子獲得的飽和電荷（2）影響電場荷電的因素

粒徑dp和介電常數(shù)ε電場強度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時間僅為0.1s，相當于氣流在除塵器內(nèi)流動10～20cm所需要的時間，一般可以認為粒子進入除塵器后立刻達到了飽和電荷19ppt課件

2.擴散荷電與電場電荷過程相反，不存在擴散荷電的最大極限值（根據(jù)分子運動理論，不存在離子動能上限）

荷電量取決于離子熱運動的動能、粒子大小和荷電時間

擴散荷電理論方程

20ppt課件3.電場荷電和擴散荷電的綜合作用處于中間范圍

（0.15～0.5μm）的粒子，需同時考慮電場荷電和擴散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡單地將電場荷電和擴散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過程綜合作用時的荷電量，與實驗值基本一致21ppt課件4、異常荷電現(xiàn)象

（1）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,通常當高比電阻高于2×1010Ωm時，較易發(fā)生火花放電或反電暈，破壞正常電暈過程（2）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，使塵粒不能獲得足夠的電荷（3）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

22ppt課件二、電除塵器的工作原理(三)荷電粒子的遷移和捕集1.驅(qū)進速度

（1）電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力

Fe=q?E

式中：q為粉塵顆粒的荷電量，c；E為粉塵顆粒所處位置的電場強度，v/m。（2）粉塵粒子的集塵極遷移時受到的介質(zhì)阻力假設粉塵粒子的運動遵循斯托克定律，則粉塵粒子受到介質(zhì)阻力為：式中：μ為氣體介質(zhì)的動力粘度，Pa·s；dp為粉塵粒子的直徑，m；w為荷電粉塵粒子在電場中的驅(qū)進速度。（3）當二力平衡時，粒子便達到了終未沉降速度，即驅(qū)進速度：23ppt課件24ppt課件

2.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）0.12525ppt課件二、電除塵器的工作原理2.捕集效率方程(1)德意希（Deutsch）方程假定：除塵器含塵氣流為紊流在垂直于集塵極表面的任一截面上粒子濃度和氣流分布均勻粒子進入電除塵器后立即荷電忽略電風、氣流分布不均勻及被捕集粒子重新進入氣流等影響方程：26ppt課件二、電除塵器的工作原理線板式電除塵器線管式電除塵器式中：L為電場長度，m；b為電暈極與集塵極之間的距離，m；w為粉塵粒子的驅(qū)進速度，m/s。27ppt課件二、電除塵器的工作原理被捕集粉塵的清除現(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)生高強度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強度和頻率常用的振打器有電磁型和撓臂錘型

28ppt課件三、電除塵效率的影響因素

1.顆粒粒徑的影響

dp＞1μm的顆粒，隨著粒徑的增大，除塵效率升高；dp＜0.2μm的顆粒，隨著粒徑的減小，除塵效率升高；0.2μm＜dp＜1μm的顆粒，除塵效率幾乎不受粒徑的影響。2.粉塵比電阻的影響粉塵比電阻定義：在厚1cm，覆蓋層1cm2集塵面積的粉塵電阻。式中：ρ為粉塵比電阻，Ω·cm；A為集塵極面積，cm2；Rm為平均比電阻，Ω；為顆粒層厚度，cm。電除塵器運行最適合的比電阻的范圍大約是104～2×1010Ω·cm。29ppt課件三、電除塵效率的影響因素3.除塵器結構對除塵效率的影響比集塵面積A/Q的影響極板間距離的影響長高比的影響4.靜電除塵器供電質(zhì)量的影響5.氣流速度及分布的影響

一般氣流流速取0.6~1.5m/s

氣流分布不均勻，總效率下降

粉塵比電阻對除塵效率的影響

30ppt課件四、電除塵器的結構

(一)放電電極/電暈電極

常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等

電暈線的一般要求：起暈電壓低，電暈電流大，機械強度高，能維持準確的極距以及易清灰等。a.圓形線

b.星形線

c.鋸齒線

d.芒刺線31ppt課件32ppt課件四、電除塵器的結構電暈線固定方式重錘懸吊式管框繃線式33ppt課件四、電除塵器的結構(二)集塵極對集塵電極的一般要求：有利于粉塵在極面上沉積，二次揚塵??；易于清灰，形狀簡單易于制作并有足夠的剛度和強度。集塵極形式：板式、管式常用板式電除塵器集塵極34ppt課件

核心部件圖集塵極形式35ppt課件四、電除塵器的結構(三)電極清灰裝置干式電除塵器的清灰方式有機械振打、電磁振打、刮板清灰及壓縮空氣振打等。濕式電除塵器采用噴霧式或溢流方式，在集塵極表面形成一層水膜，使沉積在集塵板上的粉塵和水一起流到除塵器的下部而排出。36ppt課件四、電除塵器的結構(四)氣流分布裝置對氣流分布裝置的要求是分布均勻性好，阻力損失小。為了減少渦流，保證氣流分布均勻，在進出口處應設漸擴管和漸縮管。進口漸擴管內(nèi)應設2~3層氣流分布板。最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板、分布格子、槽型鋼式和欄桿型分布板等。多孔板使用最為廣泛，通常采用厚度3~3.5mm鋼板制作，孔徑30~50mm，開孔率為25~50%。37ppt課件四、電除塵器的結構(五)外殼除塵器外殼必須保證嚴密，減少漏風。漏風將使進入除塵器的風量增加，風機負荷加大，電場內(nèi)風速過高，除塵效率下降。處理高溫濕煙氣時，冷空氣漏入會使煙氣溫度降至露點以下，導致除塵器內(nèi)構件粘灰和腐蝕。電除塵器的漏風率控制在3%以下。除塵器外殼材料，通常使用的材料有鋼板、鉛板、鋼筋混凝土及磚等。38ppt課件(六)排灰系統(tǒng)要求排灰系統(tǒng)密封性能好，在灰輸送過程中，盡量減少二次揚塵。有鏈式輸灰和螺旋輸灰兩種(七)供電設備1.使用壽命在20年以上2.輸出的峰值70-1000KV3.電流100-2000mA39ppt課件五、電除塵器的選擇設計與應用

(一)電除塵器的選擇1．了解資料（1）煙塵的來源、濃度、比電阻以及要達到的η；（2）煙塵的成分、狀態(tài)、粒徑分布；（3）含塵氣流的腐蝕性；（4）類比調(diào)查，獲得同行業(yè)除塵器的性能。2．確定有效驅(qū)進速度wp3．電除塵器的型號的選擇根據(jù)德意希方程確定A，再根據(jù)A選擇電除塵器的型號。4．校核η40ppt課件五、電除塵器的選擇設計與應用(二)電除塵器的設計1．氣流分布板的設計（1）分布板的形式（阻力、開孔率）（2）分布板層數(shù)的確定根據(jù)工作式截面積F、進氣管截面積Fi來確定：當F/Fi<6時,n=1；當F/Fi<20時,n=2；當F/Fi>20時,n=5。（3）分布板的開孔率：式中：N0為氣流在入口處的速度場系數(shù)，N0=1.2～2.0；為阻力系數(shù)：式中：f為開孔率。41ppt課件五、電除