第六章 除尘装置02电除尘器

1、大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院1第二节第二节 电除尘器电除尘器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使使尘粒荷电尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上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，与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒分离力直接作用在粒子上子上，而不是作用在整个气流上，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。大气污染控制工程大气污染控制工程

2、湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院2电除尘器电除尘器大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院3湘潭电厂电除尘器湘潭电厂电除尘器大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院4韶峰水泥厂电除尘器韶峰水泥厂电除尘器大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院5电除尘器电除尘器大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院6电除尘器电除尘器n电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点n压力损失小，一般为压力损失小，一般为20050

3、0Pan处理烟气量大，可达处理烟气量大，可达105106m3/hn能耗低，大约能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3n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99n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大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院7电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理 n三个基本过程三个基本过程n悬浮粒子荷电悬浮粒子荷电- -高压直流电晕高压直流电晕n带电粒子在电场内迁移和捕集带电粒子在电场内迁移和捕集- -延续的电晕电场延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的（单区电除尘器

4、）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）纯静电场（双区电除尘器）n捕集物从集尘表面上清除捕集物从集尘表面上清除- -振打除去接地电极上振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗的粉尘层并使其落入灰斗 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院8电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院9电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院10电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理n单区和双区电除尘器单

5、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大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院11电晕放电电晕放电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生大量电子-雪崩雪崩过程；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气体离子化区域气体离子化区域-电晕区电晕区；n自由电子自由电子和和气体负离子气体负离子

6、是粒是粒子荷电的电荷来源。子荷电的电荷来源。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院12电晕放电电晕放电大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院13电晕放电电晕放电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。n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：n起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸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（皮克经等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）验公式）n -

7、 -空气的相对密度空气的相对密度 nm 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 10102 2s s， 完全可以忽略不计，完全可以忽略不计，n所以，驱进速度所以，驱进速度p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )3240610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEd大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院26驱进速度驱进速度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

8、比与粒径成正比大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院27捕集效率捕集效率n捕集效率捕集效率- -德意希公式德意希公式 n德意希公式的假定德意希公式的假定:n除尘器中气流为湍流状态；除尘器中气流为湍流状态；n在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和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；气流分布是均匀的；n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；n忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响进入气流等影响 。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境

9、科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院28捕集效率捕集效率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/ /un积分积分n最终得最终得d(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院29有效驱进速度有效驱进速度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

10、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，应取某种形式的应取某种形式的平均平均驱进速度。驱进速度。n有效驱进速度有效驱进速度-实际中常常根据在一定的除尘器结构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，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表示表示 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院30有效驱进速度有效驱进速度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

11、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0.03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大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院31被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除 n电晕极和集

12、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。n在湿式电除尘器中在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板；，用水冲洗集尘极板；n在干式电除尘器中在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰。生的振动力清灰。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学

13、与工程学院32被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除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。要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 。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院33电除尘器结构电除尘器结构- -除尘器类型除尘器类型 n除尘器类型除尘器类型n双区电除尘器双区电除尘器- -通风空气的净化和某些轻工业部门；通风空气的净化和某些轻工业部门；n单区电除尘器单

14、区电除尘器- -控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。n管式电除尘器：管式电除尘器：用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用于气体流量小，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；n板式电除尘器板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为般为2550m3/s以上。以上。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院34电除尘器结构电除尘器结构- -电晕电极电晕电极n电晕电极电晕电极 n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

15、齿线、芒刺线等 n电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等维持准确的极距、易清灰等。 a.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线 c.锯齿线锯齿线 d.芒刺线芒刺线大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院35不同的放电电极不同的放电电极1 电线电极电线电极2 星型电线电极星型电线电极3 带式电极加刺（在带式电极加刺（在Schwazer Pumper使用）使用）4 弹簧电极（在弹簧电极（在KW Lippendorf 和和Boxberg IV使用）使用）5 带刺的

16、管电极带刺的管电极6 板式电极板式电极大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院36电除尘器结构电除尘器结构- -电晕电极电晕电极n电晕电极电晕电极 n电晕线固定方式电晕线固定方式n重锤悬吊式重锤悬吊式n管框绷线式管框绷线式 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院37电除尘器结构电除尘器结构- -集尘极集尘极n集尘极集尘极n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404050%50%）有很大影响）有很大影响n性能良好的集尘极应

17、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n振打时粉尘的二次扬起少振打时粉尘的二次扬起少n单位集尘面积消耗金属量低单位集尘面积消耗金属量低n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，应有一定的刚性，不易变形n振打时易于清灰，造价低振打时易于清灰，造价低大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院38电除尘器结构电除尘器结构- -集尘极集尘极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进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间距可：现已公认，在某些情况下板间距可比平常增加比平常增加5050100%100%

18、，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大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院39电除尘器结构电除尘器结构- -高压供电设备高压供电设备n高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和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电晕电流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70l000kV，电，电流为流为1002000mA n增加供电机组的数目，减少每个机组供

19、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投资两方面因素大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院40电除尘器结构电除尘器结构- -气流分布板气流分布板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，进口变径管内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应设气流分布板n最常见的气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板

20、分布格子、槽形钢式和有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板栏杆型分布板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%。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院41电除尘器结构电除尘器结构- -气流分布板气流分布板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FV0VPP F通过率通过率

21、大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院42粉尘比电阻粉尘比电阻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1010（/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1010（/cm）1，即，即电阻率大于电阻率大于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等电场强度等 ；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在评价电

22、除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据电阻数据 。大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院43粉尘比电阻粉尘比电阻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大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院44粉尘比电阻粉尘比电阻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 n高比电阻高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降n低于低于10101010/cm时时，比电阻几乎对除尘器操作和

23、性，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响能没有影响n比电阻介于比电阻介于10101011/cm之间时之间时，火花率增加，火花率增加，操作电压降低操作电压降低n高于高于1011/cm时，产生明显反电晕时，产生明显反电晕大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院45粉尘比电阻粉尘比电阻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 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院46粉尘比电阻粉尘比电阻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 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南

24、大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院47粉尘比电阻粉尘比电阻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 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院48粉尘比电阻粉尘比电阻n克服高比电阻影响的方法克服高比电阻影响的方法 n保持电极表面尽可能清洁保持电极表面尽可能清洁n采用较好的供电系统采用较好的供电系统n烟气调质烟气调质n增加烟气湿度，或向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等化合等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是物，使粒子导电性增加。最常用的化学调

25、质剂是SOSO3 3 n改变烟气温度改变烟气温度n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n发展新型电除尘器发展新型电除尘器 大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院49烟气调质烟气调质nS含量对粉尘比电阻的影响含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity, cm大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院50电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计 n电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法 参数参数符号

26、符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速度驱进速度318cm/s比集尘极表面积比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min）气流速度气流速度v12m/s长高比长高比L/H0.51.5比电晕功率比电晕功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min)电晕电流密度电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度平均气流速度 烟煤锅炉烟煤锅炉v1.11.6m/s褐煤锅炉褐煤锅炉v1.82.6m/s大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院51电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计n比集尘表面积的确定比集尘表面积的确定 n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/Qn长高比的确定长高比的确定n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n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。ee11111/ln()ln()A QP大气污染控制工程大气污染控制工程湖南大学环境科学与工程学院湖南大学环境科学与工程学院52电除尘器的选择和