第九章静电应用之静电除尘技术

1、第九章第九章 静电应用之静电静电应用之静电除尘技术除尘技术1 1第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术 本章主要介绍粉尘的性质，静电除尘本章主要介绍粉尘的性质，静电除尘器的工作原理、结构、性能影响因素等。并简器的工作原理、结构、性能影响因素等。并简单介绍静电除尘器的几种应用。单介绍静电除尘器的几种应用。9-2 9-2 静电除尘器的工作原理静电除尘器的工作原理9-1 9-1 粉尘的来源及性质粉尘的来源及性质9-3 9-3 静电除尘器的基本结构静电除尘器的基本结构 9-4 9-4 静电除尘器性能的影响因素静电除尘器性能的影响因素9-5 9-5

2、 静电除尘器的应用静电除尘器的应用2 2第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术9-1 9-1 粉尘的来源及性质粉尘的来源及性质一、粉尘的来源及类别u 粉尘的定义粉尘的定义为：为：“由自然力或机械力产生的，能够由自然力或机械力产生的，能够悬浮于空气中的固体微小颗粒。（国家采暖通风与空气悬浮于空气中的固体微小颗粒。（国家采暖通风与空气调节术语标准调节术语标准(GB5015592)(GB5015592)） 国际上将粒径小于国际上将粒径小于7575m m的固体悬浮物定义为粉尘。的固体悬浮物定义为粉尘。在通风除尘技术中，一般将在通风除尘技术中，一般将1 1200200m m乃至更大粒径

3、的固乃至更大粒径的固体悬浮物均视为粉尘。本课程所述粉尘均在此定义范围体悬浮物均视为粉尘。本课程所述粉尘均在此定义范围之内。之内。第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术3 3第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术粉尘的分类粉尘的分类： 按粉尘粒径大小可以分为按粉尘粒径大小可以分为： (1)(1)可见粉尘。可见粉尘是指用肉眼可见、粒径大于可见粉尘。可见粉尘是指用肉眼可见、粒径大于10 10 m m以上的粉尘。以上的粉尘。 (2)(2)显微粉尘。显微粉尘是指粒径为显微粉尘。显微粉尘是指粒径为0.250.2510 10 m m，可用，可用一般光学

4、显微镜观察的粉尘。一般光学显微镜观察的粉尘。 (3)(3)超显微粉尘。超显微粉尘是指粒径小于超显微粉尘。超显微粉尘是指粒径小于0.25 0.25 m m，只，只有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的粉尘。有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的粉尘。 按粉尘的物性可以分为按粉尘的物性可以分为： (1)(1)亲水性粉尘、疏水性粉尘；亲水性粉尘、疏水性粉尘； (2)(2)不粘粉尘、微粘粉尘、中粘粉尘、强粘粉尘；不粘粉尘、微粘粉尘、中粘粉尘、强粘粉尘； (3)(3)可燃粉尘、不燃粉尘；可燃粉尘、不燃粉尘； (4)(4)高比电阻粉尘、一般比电阻值粉尘、导电性粉尘；高比电阻粉尘、一般比电阻值粉尘、导电性粉

5、尘； (5)(5)纤维性粉尘、颗粒性粉尘。纤维性粉尘、颗粒性粉尘。4 4第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术粉尘来源粉尘来源 粉尘来源可分为两大类：一是人类活动引起的，二是粉尘来源可分为两大类：一是人类活动引起的，二是自然过程引起的。人类活动引起的粉尘主要来源于自然过程引起的。人类活动引起的粉尘主要来源于3 3个方个方面，即工业生产污染源、生活活动污染源及交通运输污染面，即工业生产污染源、生活活动污染源及交通运输污染源。源。 (1)(1)工业生产污染源。如火力发电厂、钢铁厂、化工厂、矿山作业区工业生产污染源。如火力发电厂、钢铁厂、化工厂

6、、矿山作业区等工业部门的生产及燃料燃烧过程，都向大气中排入大量的粉尘及其等工业部门的生产及燃料燃烧过程，都向大气中排入大量的粉尘及其他有害成分。工业生产污染源是造成粉尘污染的他有害成分。工业生产污染源是造成粉尘污染的最主要最主要的来源。的来源。 (2)(2)生活污染源。城市和工矿企业住宅区、商业区千家万户的生活炉生活污染源。城市和工矿企业住宅区、商业区千家万户的生活炉灶、经营性炉灶以及采暖锅炉的烟囱，同样会向大气中排入烟尘。这灶、经营性炉灶以及采暖锅炉的烟囱，同样会向大气中排入烟尘。这些污染源分布广，污染物总量大，对局部的大气环境质量常有很大影些污染源分布广，污染物总量大，对局部的大气环境质量

7、常有很大影响。响。 (3)(3)交通运输污染源。汽车、火车、轮船、飞机等交通工具排故的尾交通运输污染源。汽车、火车、轮船、飞机等交通工具排故的尾气及行走二次扬尘都含有粉尘污染物。在交通运输业十分发达的今天，气及行走二次扬尘都含有粉尘污染物。在交通运输业十分发达的今天，尤其在城市，它已成为粉尘污染的重要来源之一。尤其在城市，它已成为粉尘污染的重要来源之一。5 5第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术二、粉尘的性质 尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性，尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性，还具有磨损性、荷电性、湿润性、粘

8、着性以及爆炸性等重还具有磨损性、荷电性、湿润性、粘着性以及爆炸性等重要性质。这些都是除尘技术的重要内容。要性质。这些都是除尘技术的重要内容。1.1.粉尘颗粒的形状表征粉尘颗粒的形状表征 粉尘颗粒的形状是指一个尘粒的轮廓或表面上各点所粉尘颗粒的形状是指一个尘粒的轮廓或表面上各点所构成的图像。由于在工业和自然界中遇到的粉尘形状千差构成的图像。由于在工业和自然界中遇到的粉尘形状千差万别，下表定性地描述了尘粒形状。万别，下表定性地描述了尘粒形状。6 6第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术 2. 2.粉尘的物理性质粉尘的物理性质 粒径粒径 粒径是

9、表征粉尘颗粒状态的重要参数。一个光滑圆球粒径是表征粉尘颗粒状态的重要参数。一个光滑圆球的直径能被精确地测定，而对通常碰到的非球形颗粒，精的直径能被精确地测定，而对通常碰到的非球形颗粒，精确地测定它的粒径则是困难的。事实上，粒径是测量方向确地测定它的粒径则是困难的。事实上，粒径是测量方向与测量方法的函数。下表示常见的测量方法。与测量方法的函数。下表示常见的测量方法。7 7第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 （1）显微镜法）显微镜法 定向直径定向直径dF，也称菲雷特直径（，也称菲雷特直径（Feret 直径）：为各直径）：为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度颗粒在投影图中

10、同一方向上的最大投影长度 定向面积等分直径定向面积等分直径dM，也称马丁（，也称马丁（Martin直径）：直径）：为各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等为各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度分的线段长度 投影面积直径投影面积直径dA，也称黑乌德（，也称黑乌德（Heywood直径）：直径）：为与颗粒投影面积相等的圆的直径为与颗粒投影面积相等的圆的直径 Heywood测定分析表明，同一颗粒的测定分析表明，同一颗粒的dFdAdMa-定向直径定向直径b-定向面积等分直径定向面积等分直径c-投影面积直径投影面积直径第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术8 8第九章静电应用之静电除

11、尘技术第九章静电应用之静电除尘技术（2）筛分法）筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛孔的大小用筛孔的大小用“目目”表示：每英寸长度上筛孔的个数表示：每英寸长度上筛孔的个数通常用通常用圆球度圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比比s s（ s1s1）第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术9 9第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 分散度分散度 粉尘的粉径分布称为分散度。粉尘的粉径分布称为分散度

12、。 粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。粒径分布可用表格、图形和函数面积）所占的比例。粒径分布可用表格、图形和函数表示。表示。 个数分布个数分布:每一间隔内的颗粒个数每一间隔内的颗粒个数 个数频度：第个数频度：第i个间隔中的颗粒个数个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数与颗粒总数ni之之比比 由计算结果可绘出频度分布由计算结果可绘出频度分布f的直方图，用粒径间隔中的直方图，用粒径间隔中值可绘出频度分布曲线值可绘出频度分布曲线i1iiNinfn第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1010第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应

13、用之静电除尘技术 （3）光散射法光散射法 等体积直径等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径：与颗粒体积相等的球体的直径（4）沉降法沉降法 斯托克斯（斯托克斯（Stokes）直径）直径ds：同一流体中与颗粒密度：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径相同、沉降速度相等的球体直径 空气动力学当量直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径力学行

14、为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1111第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术3.粉尘的密度粉尘的密度 单位体积粉尘的质量，单位体积粉尘的质量，kg/m3或或g/cm3 由于粉尘与粉尘之间有许多空隙，有些颗粒本身还有孔由于粉尘与粉尘之间有许多空隙，有些颗粒本身还有孔隙，所以粉尘的密度有如下几种表述方法。隙，所以粉尘的密度有如下几种表述方法。真密度真密度：若所指体积不包含粉尘颗粒之间和颗粒内部的空：若所指体积不包含粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真

15、实体积求得的密度称为粉尘的真密度。积求得的密度称为粉尘的真密度。堆积密度堆积密度:粒尘的颗粒与颗粒间有许多空隙，在粒群自然堆粒尘的颗粒与颗粒间有许多空隙，在粒群自然堆积时，单位体积的质量就是堆积密度，计算粉尘堆积容积时，单位体积的质量就是堆积密度，计算粉尘堆积容积时都用它。积时都用它。空隙率：粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比值空隙率：粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比值 对于一定种类的粉尘，其真密度为一定值，而堆积密度对于一定种类的粉尘，其真密度为一定值，而堆积密度随随而变化。而变化。bp(1) 第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术pb1212第九章静电应用之静电除尘技术第

16、九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术例如粉煤燃烧产生的飞灰颗粒含有煤泡，其堆例如粉煤燃烧产生的飞灰颗粒含有煤泡，其堆积密度约为积密度约为1070kg/m1070kg/m3 3, ,真密度约为真密度约为2200kg/m32200kg/m31313第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 4.粉尘的安息角与滑动角粉尘的安息角与滑动角 安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角（也叫休止角或堆积角）面的夹角（也叫休止角或堆积角） 滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉

17、滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角尘开始发生滑动的平板倾角 安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标。安息角小的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标。安息角小的粉尘，流动性好；安息角大的粉尘，流动性差。粉尘，流动性好；安息角大的粉尘，流动性差。 安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性颗粒表面光滑程度、粉尘粘性 粒径越小，安息角越大；粉尘含水量增加，安息角越大；表面粒径越小，安息角越大；粉尘含水量增加，安息角越大；表面越光滑和越接近球形，安息角越小。

18、越光滑和越接近球形，安息角越小。1414第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术5、粉尘的比表面积、粉尘的比表面积 单位体积粉尘所具有的表面积单位体积粉尘所具有的表面积 以质量表示的比表面积以质量表示的比表面积 以堆积体积表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积23VSV6 (cm /cm )SSVd2mppSV6 (cm /g)SSVd23bVSV(1)6(1)(1) (cm /cm )SSSVd粉尘的比表面积变粉尘的比表面积变化范围很广，大部化范围很广，大部分烟尘在分烟尘在1000cm1000cm2 2/g/g（粗烟）（粗烟）到到10000cm10000cm2 2/g/g（细

19、（细烟）烟）粉尘的平均净体积粉尘的平均表面积；VS第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术粉尘比表面积增大，其物理和化学活性增强。在粉尘比表面积增大，其物理和化学活性增强。在除尘技术中，对同一粉尘来说，比表面积越大越除尘技术中，对同一粉尘来说，比表面积越大越难捕集。难捕集。1515第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术6.粉尘的含水率粉尘的含水率 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分. 含水率含水率:水分质量与粉尘总质量之比水分质量与粉尘总质量之比 含水率

20、影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性特性 粉尘的含水率与粉尘的吸湿性有关，即粉尘从周围粉尘的含水率与粉尘的吸湿性有关，即粉尘从周围空气中吸收水分的能力。空气中吸收水分的能力。第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1616第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 7.润湿性润湿性 润湿性润湿性:粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质。程度的性质。 一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘分为容易被润湿一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘分为容易被润湿的的亲水性粉尘亲水性粉尘和

21、难以被润湿的和难以被润湿的疏水性粉尘疏水性粉尘。 润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。例如：张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。例如：水对飞灰的润湿性要比对滑石粉好得多；球型颗粒的润湿水对飞灰的润湿性要比对滑石粉好得多；球型颗粒的润湿性要比形状不规则表面粗糙的颗粒差；粉尘越细，润湿性性要比形状不规则表面粗糙的颗粒差；粉尘越细，润湿性越差。越差。 粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度

22、升高而下降粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降 润湿速度润湿速度2020(mm/min)20Lv第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1717第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术8.粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性和导电性 （1）粉尘的荷电性）粉尘的荷电性 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷。天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷。 荷电因素荷电因素:电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被颗粒捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦过程中产生子被颗粒捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦过程中产生荷电荷电 颗粒获得的电荷受周围介质的击穿

23、强度影响。在干燥空颗粒获得的电荷受周围介质的击穿强度影响。在干燥空气下，粉尘表面的最大荷电量约为气下，粉尘表面的最大荷电量约为1.66*1010电子电子/cm2. 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关且与化学组成有关第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1818第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 （2 ）粉尘的导电性）粉尘的导电性 比电阻比电阻 V-通过粉尘层的电压；通过粉尘层的电压；J通过粉尘层的电

24、流密度，通过粉尘层的电流密度， 粉尘层厚度，粉尘层厚度，cm 导电机制：导电机制：有两种，取绝于粉尘、气体的温度和组成成分。不仅靠粉有两种，取绝于粉尘、气体的温度和组成成分。不仅靠粉尘颗粒内的电子或离子发生所谓体积导电，还靠颗粒表面吸附的水分和尘颗粒内的电子或离子发生所谓体积导电，还靠颗粒表面吸附的水分和化学膜发生所谓表面导电。化学膜发生所谓表面导电。 高温（高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子以上），粉尘本体内部的电子和离子体积比电阻。体积比电阻。 低温（低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻电阻 中间温度

25、，同时起作用中间温度，同时起作用 比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围 1041010 在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测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得的粉尘比电阻数据 d ( cm)Vjcm 1919第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 典型温度比电阻曲线典型温度比电阻曲线第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术2020第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 温度和相对湿度对粉尘比电阻的影响温度和相对湿度对粉尘比电阻的影响n 较为干燥的粉尘的比电阻在较为干燥的粉尘的比电阻在42

26、0K左右达到最大值左右达到最大值第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术2121第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术9.粉尘的粘附性粉尘的粘附性 粉尘颗粒附着在固体表面上，或者颗粒彼此相互附着粉尘颗粒附着在固体表面上，或者颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。后者也称为自粘。的现象称为粘附。后者也称为自粘。 粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用在粉尘粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用在粉尘重心上）重心上） 粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）仑力） 断裂强度表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所断裂强度表征粉尘自

27、粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积需的力除以其断裂的接触面积 分类：根据粉尘层断裂强度的大小，粉尘分为四类：分类：根据粉尘层断裂强度的大小，粉尘分为四类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性 影响粉尘粘附性的因素很多，一般情况下，粉尘粒径影响粉尘粘附性的因素很多，一般情况下，粉尘粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好和小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好和荷电量大时，易于产生粘附现象。粘附现象还与周围荷电量大时，易于产生粘附现象。粘附现象还与周围介质的性质有关、与气体的运动状态有关。介质的性质有关、与气体的运动状态有关。第九章第九

28、章 静电除尘技术静电除尘技术2222第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术10. 粉尘的自然性和爆炸性粉尘的自然性和爆炸性 自燃自燃 自然发热的原因自然发热的原因:(1)氧化热氧化热：因吸收氧而发热的粉尘，包括金属类（锌、：因吸收氧而发热的粉尘，包括金属类（锌、铝、锡、铁等及其合金的粉末），碳素粉末类（活性铝、锡、铁等及其合金的粉末），碳素粉末类（活性碳、木炭等）碳、木炭等）(2)分解热分解热：因自然分解而发热的粉尘，包括漂白粉等。：因自然分解而发热的粉尘，包括漂白粉等。(3) 聚合热：聚合热：因发生聚合而发热的粉料，苯乙烯等因发生聚合而发热的粉料，苯乙烯等(4)发酵热发酵热

29、 ：因微生物和酶的作用而发热的物质。如干草：因微生物和酶的作用而发热的物质。如干草、饲料等。、饲料等。 影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境和环境存放过程中自然发热存放过程中自然发热热量积累热量积累达到燃点达到燃点燃烧燃烧第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术2323第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 可燃性悬浮粉尘在可能引起爆炸的浓度范围与空气混可燃性悬浮粉尘在可能引起爆炸的浓度范围与空气混合，当有能量足够的火源时就会发生爆炸。合，当有能量足够的火源时就会发生爆炸。 粉尘发生爆炸必备的条件：粉尘发生爆炸必备的

30、条件： 可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度的浓度 最低可燃物浓度爆炸浓度下限最低可燃物浓度爆炸浓度下限 爆炸浓度上限爆炸浓度上限 存在能量存在能量,足够的火源足够的火源粉尘的爆炸性粉尘的爆炸性2424第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 除尘装置的类型：除尘装置的类型：（1）机械式除尘器：重力沉降室、旋风除尘器、惯性除尘器）机械式除尘器：重力沉降室、旋风除尘器、惯性除尘器（2）洗涤式除尘器：喷淋洗涤器、文丘里洗涤器、水膜除尘器）洗涤式除尘器：喷淋洗涤器、文丘里洗涤器、水膜除尘器（3）过滤式除尘器：袋式除尘器、颗粒层除尘

31、器）过滤式除尘器：袋式除尘器、颗粒层除尘器（4）电除尘器）电除尘器 电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置。电除尘器的与其它除尘器的根本粒或液滴）的装置。电除尘器的与其它除尘器的根本区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。9-2 9-2 静电除尘器工作原理静电除尘器工作原理第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术2525第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术电除尘器的主要优点电除尘器的主

32、要优点： 处理烟气量大，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缺点缺点: 1、一次性投资高、一次性投资高 2、安装精度要求高、安装精度要求高 3、对粉尘比电阻有一定要求、对粉尘比电阻有一定要求第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术2626第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术电除尘发展简介：电除尘发展简介： 早在公元前早在公元前600年，希腊人就知道被摩擦过的琥珀对细粒子和年，希腊人就知道

33、被摩擦过的琥珀对细粒子和纤维的静电吸引作用，库仑发现的平方反比定律称为静电学纤维的静电吸引作用，库仑发现的平方反比定律称为静电学的科学基础，它也是电除尘理论的出发点。的科学基础，它也是电除尘理论的出发点。 威廉描述到：电能吸引由熄灭的火花产生的烟。威廉描述到：电能吸引由熄灭的火花产生的烟。1745年，富年，富兰克林开始研究尖端放电，他似乎是首先研究我们现在所涉兰克林开始研究尖端放电，他似乎是首先研究我们现在所涉及到的发电尖端的电晕放电。及到的发电尖端的电晕放电。 最早有关烟尘电力吸引的文学叙述出自英国的宫廷内科医生最早有关烟尘电力吸引的文学叙述出自英国的宫廷内科医生威廉吉伯特，时间是威廉吉伯特

34、，时间是1600年。年。 1772年，贝卡利亚对于大量烟雾的气体中的放电、电风现象年，贝卡利亚对于大量烟雾的气体中的放电、电风现象进行了试验以后，进行了试验以后，1824-1908年，一些人做了一些有关净化过年，一些人做了一些有关净化过程中烟雾、烟草中的烟等试验。程中烟雾、烟草中的烟等试验。1908年，柯特雷尔发表了他年，柯特雷尔发表了他的第一个专利，并在赛尔拜冶炼厂电除尘成功地回收了过去的第一个专利，并在赛尔拜冶炼厂电除尘成功地回收了过去很难处理的硫酸雾。后来在他的学生施密特协助下又进行了很难处理的硫酸雾。后来在他的学生施密特协助下又进行了发展，为在冶金和水泥工业中迅速广泛地采用电除尘，成功

35、发展，为在冶金和水泥工业中迅速广泛地采用电除尘，成功地控制空气污染奠定了基础，从本世纪二十年代到四十年代地控制空气污染奠定了基础，从本世纪二十年代到四十年代开始应用于其它工业。开始应用于其它工业。2727第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 电除尘器外观图电除尘器外观图2828第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 电除尘器电除尘器2929第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术3030第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术电除尘器烟道气烟道气烟道气烟道气收集的粉尘收集的粉尘风板的风板的距离距离清洁气体清洁气体3131第九

36、章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术一、电除尘器的分类一、电除尘器的分类 3232第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术3333第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术3434第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术二、电除尘器的工作原理 第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术管管式式电电除除尘尘器器3535第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术板板极极式式电电

37、除除尘尘器器3636第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术 含尘气体通过电除尘器时粉尘被捕集的过程如图含尘气体通过电除尘器时粉尘被捕集的过程如图5 53 3所示，首先是电极间产生不均匀电场，气体被电离，所示，首先是电极间产生不均匀电场，气体被电离，接着粉尘荷电，在电场力作用下到达集尘极，最后通过清接着粉尘荷电，在电场力作用下到达集尘极，最后通过清灰装置粉尘振落至灰斗。灰装置粉尘振落至灰斗。3737第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 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

38、子在电场内迁移和捕集：延续的电晕电场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（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）纯静电场（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捕集物从集尘表面上清除：振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗的粉尘层并使其落入灰斗3838第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 电晕放电 粉尘荷电 粉尘运动 （气体电离）放电金属线电晕极电晕极 含负离子区含负离子区区区 电晕区电晕区 金属管金属管集尘极集尘极 三步曲 电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理示意图：示意图：39

39、39第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 通常气体中只含有极其微量的自由电子和气通常气体中只含有极其微量的自由电子和气体离子，可视为绝缘体。在电除尘器中，当体离子，可视为绝缘体。在电除尘器中，当两电极之间的电压达到一定值时，两电极间两电极之间的电压达到一定值时，两电极间的气体将发生电离，由绝缘状态转变为传导的气体将发生电离，由绝缘状态转变为传导状态，即产生气体电离或电击穿，如电晕放状态，即产生气体电离或电击穿，如电晕放电、火花放电及电弧放电。电、火花放电及电弧放电。（一）气体电离和电晕放电（一）气体电离和电晕放电4040第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技

40、术 1.电晕放电机理电晕放电机理 金属丝放出的电子迅速向金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞正极移动，与气体分子撞击使之离子化击使之离子化 气体分子离子化的过程又气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程产生大量电子雪崩过程 远离金属丝，电场强度降远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获，电子被气体分子捕获 气体离子化区域电晕区气体离子化区域电晕区 自由电子和气体负离子是自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源粒子荷电的电荷来源4141第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 起始电晕电压：开始产生电晕电流所施加的电压起始电

41、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 10102 2s s， 完全可以忽略不计完全可以忽略不计 所以，驱进速度（电场力与空气阻力达到平衡）所以，驱进速度（电场力与空气阻力达到平衡）43ppp24 2p11818 1.8 103/3/( )

42、3240610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEd第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术5555第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术2.2.捕集效率捕集效率德意希公式德意希公式 德意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流分布是均匀的 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入气流等影响 565

43、6第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 dt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 由由d dtd dx/ /u 积分积分 最终得最终得a a为流动方向上每单位长度集尘极板面积为流动方向上每单位长度集尘极板面积d(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ F F为流动方向上电除尘器的截面积为流动方向上电除尘器的截面积A A为集尘极板面积为集尘极板面积Q Q为处理量为处理量 Q=FuQ=Fu5757第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之

44、静电除尘技术3.3.有效驱进速度有效驱进速度 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 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。 沿着气流方向，随着大颗粒的不断捕集，烟气中的颗沿着气流方向，随着大颗粒的不断捕集，烟气中的颗粒越来越小，也就变得越来越难以捕集。修正的徳意粒越来越小，也就变得越来越难以捕集。修正的徳意希方程希方程 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

45、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 e表示表示 e=0.22m/sK指数，一般取0.5kQwA)/exp(15858第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术（四）被捕集粉尘的清除（四）被捕集粉尘的清除 集尘极清灰方式有湿式和干式两种不同的方法。湿式电除集尘极清灰方式有湿式和干式两种不同的方法。湿式电除尘器中，集尘极板表面经常保持一层水膜，粉尘沉降在水尘器中，集尘极板表面经常保持一层水膜，粉尘沉降在水膜上随水膜留下。湿式清灰的优点是无二次扬尘，同时可膜上

46、随水膜留下。湿式清灰的优点是无二次扬尘，同时可净化部分有害气体，如净化部分有害气体，如SO2SO2，HFHF等；主要缺点是腐蚀结垢等；主要缺点是腐蚀结垢问题较严重，污泥需要处理。干式电除尘器由机械撞击或问题较严重，污泥需要处理。干式电除尘器由机械撞击或电磁振打产生的振动力清灰。电磁振打产生的振动力清灰。 现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打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。常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。频率。常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。 5959第九章静

47、电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术 除尘效率除尘效率： 电除尘器的除尘效率定义为捕集下来的粉尘电除尘器的除尘效率定义为捕集下来的粉尘量与进入除尘器烟气中含尘量之比率。一般地说，量与进入除尘器烟气中含尘量之比率。一般地说，影响除尘效率的主要因素有电源电压、供电方式、影响除尘效率的主要因素有电源电压、供电方式、烟气流速、粉尘浓度和粒度、比电阻、电场长度及烟气流速、粉尘浓度和粒度、比电阻、电场长度及电极的构造等。电极的构造等。6060第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术9-3 9-3 静电除尘器的基本结构静电除尘器的基本结构 除

48、尘器有很多种类，但是不论哪种类型的除尘器有很多种类，但是不论哪种类型的电除尘器。都必须有供电和除尘两大部分。供电电除尘器。都必须有供电和除尘两大部分。供电部分是变压整流装置。除尘部分有气流导向均布部分是变压整流装置。除尘部分有气流导向均布装置、电晕极、沉淀极和清灰装置等。装置、电晕极、沉淀极和清灰装置等。第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术6161第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术板卧式电除尘器的组成示意图板卧式电除尘器的组成示意图6262第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术

49、 一、电除尘器的内部构造 1 1沉淀极沉淀极 电除尘器内部主要有沉淀极和电晕极。在管式电除尘电除尘器内部主要有沉淀极和电晕极。在管式电除尘器中，沉淀极是圆筒形，如处理烟气量较大，则是多个圆器中，沉淀极是圆筒形，如处理烟气量较大，则是多个圆筒并联起来。在板式电除尘器中，沉淀极在每个场中成排筒并联起来。在板式电除尘器中，沉淀极在每个场中成排地顺气流排列，上端悬吊在横梁上。沉淀极每排按一定距地顺气流排列，上端悬吊在横梁上。沉淀极每排按一定距离装好之后，用扁钢固定。极板制作成各种形状以利于集离装好之后，用扁钢固定。极板制作成各种形状以利于集尘，如尘，如c c形、形、z z形、波浪形等。形、波浪形等。

50、沉淀极的结构形式的基本要求沉淀极的结构形式的基本要求： (1)(1)有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗减有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗减少二次扬尘；少二次扬尘； (2)(2)有利于极板的振打清灰，使振打加速度均匀地传有利于极板的振打清灰，使振打加速度均匀地传送到整个板面，提高清灰效果；送到整个板面，提高清灰效果； (3)(3)形状简单，制造容易便于安装；形状简单，制造容易便于安装； (4)(4)刚度好，不易变形；刚度好，不易变形； (5)(5)电气性能好。电气性能好。6363第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术 2 2电

51、晕极电晕极 电晕极是电除尘器中使气体产生电晕放电的电极，由电晕极是电除尘器中使气体产生电晕放电的电极，由电晕线、电晕框架、悬吊杆和支撑绝缘套管等组成。电晕线、电晕框架、悬吊杆和支撑绝缘套管等组成。 对电晕线的一般要求是：对电晕线的一般要求是：(1)(1)起晕电压低，放电强度高，起晕电压低，放电强度高，电晕电流大；电晕电流大；(2)(2)机械强度高，能维持推确的极距；机械强度高，能维持推确的极距；(3)(3)易易清灰，耐腐蚀。清灰，耐腐蚀。 电晕线的形式很多，常见的有光圆线、星形线、螺旋电晕线的形式很多，常见的有光圆线、星形线、螺旋线及芒刺线等如图线及芒刺线等如图5858所示。所示。6464第九

52、章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术各种电晕线的特点：各种电晕线的特点： 光圆线光圆线的放电强度随直径变化，即直径愈小，的放电强度随直径变化，即直径愈小，起晕电压愈低，放电强度愈高。起晕电压愈低，放电强度愈高。 星形电晕线星形电晕线四面带有尖角，起晕电压低，放电四面带有尖角，起晕电压低，放电强度高。比较耐用，且容易制作。强度高。比较耐用，且容易制作。 芒刺型电晕线芒刺型电晕线的形式有多种，如芒刺角钢，锯的形式有多种，如芒刺角钢，锯齿形等。芒刺形电晕线以尖端放电代替沿极线全齿形等。芒刺形电晕线以尖端放电代替沿极线全长上的放电，因而放电强度高，

53、而起晕电压却比长上的放电，因而放电强度高，而起晕电压却比其他形式都低。由于芒刺线在尖端的伸出方向，其他形式都低。由于芒刺线在尖端的伸出方向，增强了电风，能减弱粉尘浓度大时出现的电晕封增强了电风，能减弱粉尘浓度大时出现的电晕封闭现象闭现象。因此芒刺形电晕线适于用在含尘浓度大。因此芒刺形电晕线适于用在含尘浓度大的场合。的场合。6565第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术6666第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术3.3.高压供电设备高压供电设备 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高压供电设备提供粒子荷电和

54、捕集所需要的高场强和电晕电流电流 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 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，电流为，电流为1002000mA 为使电除尘器能在高压下工作，避免过大的火花损失，高为使电除尘器能在高压下工作，避免过大的火花损失，高压电源不能太大，必须分组供电。增加供电机组的数目，压电源不能太大，必须分组供电。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。必须考虑效率和投资两方面因素。投资增加。必须考

55、虑效率和投资两方面因素。6767第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术4.4.气流分布板气流分布板 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 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 最常见的气流分布板有百叶窗式、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，而以多孔板使用最为广泛。通常采钢式和栏杆型分布板，而以多孔板使用最为广泛。通常采用厚度为用厚度为3-3.5mm的钢板，孔径为的钢板，孔径为

56、30-50mm，分布板层数，分布板层数为为2-3层。开孔率需要通过试验确定。层。开孔率需要通过试验确定。n 电除尘器正式投入运行之前，必须进行测试、调整、检查气电除尘器正式投入运行之前，必须进行测试、调整、检查气流分布是否均匀。流分布是否均匀。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以上测点的流速与平均流速不得相差流速不得相差 25%。6868第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术9-4 9-4 静电除尘器性能的影

57、响因素静电除尘器性能的影响因素 影响电除尘器的性能有很多因素，可影响电除尘器的性能有很多因素，可大致归纳为大致归纳为3 3个方面：个方面：烟尘性质烟尘性质、设备状况设备状况和和操作条件操作条件。这些因素之间的相互联系如图。这些因素之间的相互联系如图5-225-22所示。所示。 由图可知，各种因素的影响直接关系到电由图可知，各种因素的影响直接关系到电晕电流、粉尘比电阻、除尘器内的粉尘收集和晕电流、粉尘比电阻、除尘器内的粉尘收集和二次飞扬这二次飞扬这3 3个环节。而最后结果表现为除尘个环节。而最后结果表现为除尘效率的高低。效率的高低。第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术6969第九章静电应用之静

58、电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术7070第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术第九章第九章 静电除尘技术静电除尘技术1 1烟尘性质的影响烟尘性质的影响 (1)(1)粉尘的比电阻。适用于电除尘器的比电阻为粉尘的比电阻。适用于电除尘器的比电阻为10104 410101010cmcm。粉尘比电阻与除尘效率的关系如图。粉尘比电阻与除尘效率的关系如图5 52323所示。所示。7171第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术 比电阻过低 如果灰尘的比电阻小于如果灰尘的比电阻小于10103 3-10-104 4cmcm， 如果颗粒

59、比电阻很低，说明它易荷电，也易放电。荷电颗粒到达集尘极后会很快放出电荷，并立即因静电感应获得与集尘极同性的正电荷，被集尘极排斥到气流中。 形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。尘器。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。 解决途径解决途径：采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的办法来解决。7272第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术比电阻过高当灰尘的比电阻超过当灰尘的比电阻超过10101010cmcm，电除尘器的性能就随着比，电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降。电阻的增加而下降。

60、主要是由于比电阻过高的颗粒，既不容易荷电，也不容易放电，到达集尘极的颗粒释放电荷很慢，并残留着部分电荷。这不但会排斥随后而至的同性电荷的颗粒，影响其沉降；而且随着颗粒层变厚，会在颗粒层表面和极板之间造成一个很大的电压降，以致引起颗粒层空隙中的气体电离，发生电晕放电（反电晕现象反电晕现象）。反电晕放电的结果使集尘极附近的空间产生大量正离子，部分或全部中和颗粒所带的负电荷，使电除尘器的效率降低。7373第九章静电应用之静电除尘技术第九章静电应用之静电除尘技术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