颗粒物污染控制技术电除尘器

1、n旋风除尘器对于旋风除尘器对于 dp 5m的粒子效率低，必须借助外的粒子效率低，必须借助外 力（电场力等）捕集更小的粒子；力（电场力等）捕集更小的粒子； n使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上；使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上； n与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒 子上，而不是作用在整个气流上；子上，而不是作用在整个气流上； n具有耗能小、气流阻力小的特点。具有耗能小、气流阻力小的特点。 n电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点 存在问题：存在问题： 压力损失小，一般为压力损失小，一般为200500Pa； 处理烟气量大，

2、可达处理烟气量大，可达105106m3/h； 能耗低，大约能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3； 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99； 可在高温或强腐蚀性气体下操作。可在高温或强腐蚀性气体下操作。 n三个基本过程三个基本过程 悬浮粒子荷电高压直流电晕；悬浮粒子荷电高压直流电晕； 带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单带电粒子在电场内迁移和捕集延续的电晕电场（单 区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场 （双区电除尘器）；（双区电除尘器）； 捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉捕集物从集尘

3、表面上清除振打除去接地电极上的粉 尘层并使其落入灰斗。尘层并使其落入灰斗。 Source: n单区和双区电除尘器单区和双区电除尘器 双区电除尘器双区电除尘器 单区电除尘器单区电除尘器 n金属丝放出的电子迅速向正金属丝放出的电子迅速向正 极移动，与气体分子撞击使极移动，与气体分子撞击使 之离子化；之离子化； n气体分子离子化的过程又产气体分子离子化的过程又产 生大量电子雪崩过程；生大量电子雪崩过程； n远离金属丝，电场强度降低，远离金属丝，电场强度降低， 气体离子化过程结束，电子气体离子化过程结束，电子 被气体分子捕获；被气体分子捕获； n气体离子化区域电晕区；气体离子化区域电晕区； n自由电子

4、和气体负离子是粒自由电子和气体负离子是粒 子荷电的电荷来源。子荷电的电荷来源。 n起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压。起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压。 管式电除尘器内任一点的电场强度：管式电除尘器内任一点的电场强度： a a电晕线半径；电晕线半径； b b管式电除尘器半径；管式电除尘器半径； V V外加电压；外加电压； r r距电晕线中心的距离。距电晕线中心的距离。 起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因 素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）：素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）： 一空气的相对密度；一空

5、气的相对密度； m m导线光滑修正系数，无因次，导线光滑修正系数，无因次，0.50.5m m1.0 1010 2 2s s， ， 完全可以忽略不计完全可以忽略不计 所以，驱进速度所以，驱进速度 p 3 () p p (1 e)cm/s 3 d t m qE d 4 3 ppp 242 p 11818 1.8 10 3/3/( )3240 610 101 （） dmdd d p 3 () e d t m pp /(3)qEd n驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系 n当颗粒直径为当颗粒直径为250 m时，时， 与粒径成正比与粒径成正比 n捕集效率捕集效率德意希公式德意希公式 德意

6、希公式的假定德意希公式的假定: 除尘器中气流为湍流状态；除尘器中气流为湍流状态； 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布 是均匀的；是均匀的； 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程；粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程； 忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流 等影响。等影响。 ndt时间内在长度为时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为：的空间所捕集的粉尘量为： n由由d dtd dx/ /u n积分积分 n最终得最终得 d(d )(d )dd iii naxtF x d d ii

7、 i a x Fu 2 1 2 1 d d ln i i C i C i i i a x Fu A Q 2 1 11 exp() i ii i A Q n捕集效率随粒径的变化捕集效率随粒径的变化 n当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的 1020时，德意希方程理论上才是成立的；时，德意希方程理论上才是成立的； n作为除尘总效率的近似估算，作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的平均应取某种形式的平均 驱进速度；驱进速度； n有效驱进速度实际中常常根据在一定的除尘器结构有效驱进速度实际中常常根据在一定的除尘器结构 型式和运行条件下测得的总捕集效率值，

8、代入德意希型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希 方程式中反算出的相应驱进速度值，以方程式中反算出的相应驱进速度值，以e e表示。表示。 粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1 煤粉（飞灰）煤粉（飞灰）0.100.14冲天炉（铁焦比冲天炉（铁焦比10）0.030.04 纸浆及造纸纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）水泥生产（干法）0.060.07 平炉平炉0.06水泥生产（湿法）水泥生产（湿法）0.100.11 酸雾（酸雾（H2SO4） 0.060.08多层床式焙烧炉多层床式焙烧炉0.08 酸雾（酸雾（TiO2） 0.060.08红磷红磷0.

9、03 飘旋焙烧炉飘旋焙烧炉0.08石膏石膏0.160.20 催化剂粉尘催化剂粉尘0.08二级高炉（二级高炉（80生铁）生铁）0.125 n电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积；电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积； n粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性， 一般方法采取振打清灰方式清除；一般方法采取振打清灰方式清除； n从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重 新进入气流。新进入气流。 在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板；在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板； 在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极

10、振动产生在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生 的振动力清灰。的振动力清灰。 n现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要 求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率；求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率； n常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。 n除尘器类型除尘器类型 双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门；双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门； 单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。 管式电除尘器用于气体流量

11、小，含雾滴气体，或需要管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要 用水洗刷电极的场合用水洗刷电极的场合立（竖）式电除尘器立（竖）式电除尘器； 板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量 一般为一般为2550m3/s以上以上卧式电除尘器卧式电除尘器。 n电晕电极电晕电极 常用的有直径常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等；左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等； 电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维 持准确的极距、易清灰等。持准确的极距、易清灰等

12、。 a.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线 c.锯齿线锯齿线 d.芒刺线芒刺线 n电晕电极电晕电极 电晕线固定方式电晕线固定方式 重锤悬吊式重锤悬吊式 管框绷线式管框绷线式 n集尘极集尘极 集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量 （约占总耗量的（约占总耗量的4050%）有很大影响。）有很大影响。 性能良好的集尘极应满足下述基本要求。性能良好的集尘极应满足下述基本要求。 振打时粉尘的二次扬起少；振打时粉尘的二次扬起少； 单位集尘面积消耗金属量低；单位集尘面积消耗金属量低； 极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形；极板高度较大时，应有一定的刚

13、性，不易变形； 振打时易于清灰，造价低。振打时易于清灰，造价低。 n常用板式电除尘器集尘极常用板式电除尘器集尘极 n进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可比 平常增加平常增加5050100%100%，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有，然而除尘器性能并未改变。其原理还没有 完全解释清楚。完全解释清楚。 n高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电 晕电流；晕电流； n供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上；供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上； n通常高

14、压供电设备的输出峰值电压为通常高压供电设备的输出峰值电压为70l00kV，电流，电流 为为1002000mA； n增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数， 能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投能改善电除尘器性能，但投资增加。必须考虑效率和投 资两方面因素。资两方面因素。 n电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响；电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响； n为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变 径管内应设气流分布板；径管内应设气流分布板； n最常见的气流分布板有

15、百叶窗式、多孔板分布格子、槽形最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形 钢式和栏杆型分布板。钢式和栏杆型分布板。 n 对气流分布的具体要求是：对气流分布的具体要求是： 任何一点的流速不得超过该断面平均流速的任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40%40%； 在任何一个测定断面上，在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速以上测点的流速与平均流速 不得相差不得相差 25%。 n气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数FV 0V PP F n比电阻比电阻( (又称又称电阻率电阻率) )：用某种材料制成的长为用某种材料制成的长为1m

16、、横截面积为、横截面积为lm2的导的导 体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率，单位为体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率，单位为 cm； n通常所需要的粉尘的最小导电率是通常所需要的粉尘的最小导电率是10- -10( cm) )- -1； ； n高比电阻粉尘高比电阻粉尘: :导电率低于大约导电率低于大约10- -10( cm) )- -1 ，即电阻率（或比，即电阻率（或比 电阻）大于电阻）大于1010 cm的粉尘；的粉尘； n影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状， 粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度

17、等；粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等； n在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据。在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据。 n烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响 a.飞灰飞灰 b.水泥窑粉尘水泥窑粉尘 n高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响：高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响： 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降 10104 4101010 10 cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能时，比电阻几乎对除尘器操作和性能 没有影响；没有影响； 比电阻介于比电阻介于10101

18、011cm之间时，火花率增加，操之间时，火花率增加，操 作电压降低；作电压降低； 高于高于1011cm时，产生明显反电晕；时，产生明显反电晕； 低于低于104cm时，产生跳跃，时，产生跳跃，除尘效率下降。除尘效率下降。 n粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响 n粉尘比电阻对有效驱进速度的影响：粉尘比电阻对有效驱进速度的影响： n粉尘比电阻对场强分布的影响：粉尘比电阻对场强分布的影响： n克服高比电阻影响的方法：克服高比电阻影响的方法： 保持电极表面尽可能清洁；保持电极表面尽可能清洁； 采用较好的供电系统；采用较好的供电系统； 烟气调质；烟气调质； 增加烟气湿度，或向

19、烟气中加入增加烟气湿度，或向烟气中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等化等化 合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SOSO3 3 改变烟气温度；改变烟气温度； 向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度 发展新型电除尘器。发展新型电除尘器。 出口入口 双C型收尘极板星型线放电电极 图图3 HWSCESP 收尘器截面示意图收尘器截面示意图 Fig.3 Section sketch map of HWSCESP n硫硫S含量对粉尘比电阻的影响含量对粉尘比电阻的影响 Log1

20、0resistivity, cm n比集尘表面积的确定比集尘表面积的确定 根据运行和设计经验，确定有效驱进速度根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e e按德意希按德意希 方程求得比集尘表面积方程求得比集尘表面积A/Q n长高比的确定长高比的确定 集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二 次扬尘的多少次扬尘的多少 要求除尘效率大于要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要时，除尘器的长高比至少要 1.01.5。 ee 1111 1 /ln()ln()A Q P n气流速度的确定（通常取气流速度的确定（通常取0.61.6m/s） 通常由处理烟

21、气量和电除尘器过气断面积，计算烟气通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气 的平均流速；的平均流速； 平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气 动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增 加；加； n气体的含尘浓度（通常取气体的含尘浓度（通常取100g/m3） 如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高， 易发生电晕闭塞；易发生电晕闭塞； 应对措施提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电应对措施提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电 晕极，电除尘器前增设预净化设备等。晕极，电除尘器前增设预净化设备等。 n(1)根据设计条件求出收尘效率根据设计条件求出收尘效率 和驱进速度和驱进速度； n(2)从式从式f=1/1/(1- ) 算出比收尘面积算出比收尘面积f, 也可由除尘效率与比收尘面积和驱进速度的关系图求出；也可由除尘效率与比收尘面积和驱进速度的关系图求出； n(3)从从A=fQ 式算出收尘面积式算出收尘面积A； n(4)从从A=2 nLH 算出通道数算出通道数n； n(5)从从v=Q / (WnH) 算出气体流速算出气体流速v； n(6)从从t=L / v算出停留时间算出停留时间t；