第7章3电除尘装置

1、n电除尘器使电除尘器使尘粒荷电尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘并在电场力的作用下沉积在集尘极上，可以极上，可以捕集到很小的粒子捕集到很小的粒子 n电除尘器与其他除尘器的根本区别在于，电除尘器与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接分离力直接作用在粒子上作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，而不是作用在整个气流上n电除尘器具有电除尘器具有耗能小、气流阻力小耗能小、气流阻力小的特点的特点集尘极集尘极集尘极振打装集尘极振打装置置电晕极电晕极电晕极振打装电晕极振打装置置进气均布装置进气均布装置支撑装置支撑装置控制装置控制装置n电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点压力损失小，一般为压力损失小，一般为2

2、00500Pa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（对细粉尘（0.1 m m ）有很高的捕集效率，可高于）有很高的捕集效率，可高于99可在高温（可在高温（350度以下）高压或腐蚀性气体下操作度以下）高压或腐蚀性气体下操作n电除尘器的主要缺点电除尘器的主要缺点卧式体积大，占地面积大，钢材消耗大，一次性投资大，卧式体积大，占地面积大，钢材消耗大，一次性投资大，不适宜处理高比电阻粉尘及强腐蚀性气体。不适宜处理高比电阻粉尘及强腐蚀性气体。电除尘器的应用电除尘器的应用主要用于大烟气量的细收尘或单级除尘。主要用于大烟气量的

3、细收尘或单级除尘。n三个基本过程：三个基本过程：悬浮粒子荷电悬浮粒子荷电高压直流电晕（高压电极与接地极之高压直流电晕（高压电极与接地极之 间，电极之间形成高浓度的气体离子）间，电极之间形成高浓度的气体离子）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（单延续的电晕电场（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）的纯静电场（双区电除尘器）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的粉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 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

4、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极移动，与气体分子撞金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞 击使之离子化击使之离子化n气体分子离子化的过程又产生大量电子气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程雪崩过程n远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，远离金属丝，电场强度降低，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自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源 1）电晕放电机理）电晕放电机理1 空气离子被加速空气离子被加速 2 达到饱和状态达到饱和状态3 电压达到

5、电压达到U0产生电离，形成电晕放电产生电离，形成电晕放电4 电压达到电压达到Us，电场被击穿，电场被击穿 2 2）起始电晕电压）起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的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管式电除尘器内任一点的 电场强度电场强度：起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有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，关，起始电晕所需要电场强度起始电晕所需要电场强度 一空气的相对密度一空气的相对密度, , =T0P/TP0 m导线光滑修正系数，无因次，导线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0 实际取实际取0.60.7在在 r =a 时（电晕电极表面上

6、），时（电晕电极表面上），起始电晕电压起始电晕电压： )/ln()(abrVrE6c3 10(0.03/ )Ema63 10(0.03)ln()cbVamaa 由上式可见，电晕线由上式可见，电晕线a越细，起始电晕所需电压越小越细，起始电晕所需电压越小皮克经验公式皮克经验公式 n 电流随电压增加至电流随电压增加至击穿电压击穿电压VSPSP，电晕电晕区区范围逐渐扩大致使范围逐渐扩大致使 极间空气全部电离称为极间空气全部电离称为电场击穿电场击穿；除尘器停止工作。除尘器停止工作。n 在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击 穿电压也高得多，操

7、作范围大穿电压也高得多，操作范围大 n 工业气体净化工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的 负电晕极；负电晕极；n 空气调节系统空气调节系统采用正电晕极，好处在于其采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧产生臭氧和氮氧 化物的量低化物的量低u 正电晕极、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线正电晕极、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线 3 3）影响电晕特性的因素）影响电晕特性的因素 电极的形状电极的形状、电极间距离、电极间距离 气体组成、压力、温度气体组成、压力、温度l不同气体对电子的亲合力、迁移率不同不同气体对电子的亲合力、迁移率不同 （氢、氮

8、、氩等对电子无亲和力；氢、氮、氩等对电子无亲和力；O2、SO2对电子对电子亲和力强；亲和力强；CO2、H2O-与高速电子碰撞离解出氧与高速电子碰撞离解出氧原子，再俘获电子形成负离子）原子，再俘获电子形成负离子）l气体温度和压力的不同导致气体密度改变，进而气体温度和压力的不同导致气体密度改变，进而影响电子平均自由程和加速电子以及产生碰撞电影响电子平均自由程和加速电子以及产生碰撞电离所需要的电压离所需要的电压 气流中要捕集的粉尘浓度、粒度、气流中要捕集的粉尘浓度、粒度、比电阻比电阻以及在电以及在电晕极和集尘极上的沉积晕极和集尘极上的沉积 电压的波形电压的波形 （全波和半波电压）影响很大，参见（全波

9、和半波电压）影响很大，参见下页图示下页图示电压波形对电晕特征的影响电压波形对电晕特征的影响n两种机理两种机理电场荷电或碰撞荷电电场荷电或碰撞荷电正负离子在静电力作用下做定向正负离子在静电力作用下做定向 运动，与粒子碰撞而使粒子荷电运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电扩散荷电正负离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；正负离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程； 依赖于离子的热能，而不是依赖于电场依赖于离子的热能，而不是依赖于电场 n粒子的主要荷电过程取决于粒径：粒子的主要荷电过程取决于粒径：大于大于0.5 m的微粒，以电场荷电为主的微粒，以电场荷电为主小于小于0.15 m的微粒，以扩散荷电为主的微粒，

10、以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。粒子荷电量随时间和粒径的变化关系粒子荷电量随时间和粒径的变化关系 沉积在集尘极表面的沉积在集尘极表面的高比电阻粒子高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放导致在低电压下发生火花放 电或在集尘极发生电或在集尘极发生反电晕反电晕现象现象( (P374),),破坏正常电晕过程。破坏正常电晕过程。 比电阻高于比电阻高于2101010 10 m时易发生时易发生气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大， 可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电

11、流的产生可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生, , 尘粒荷电量不足，除尘效率显著下降尘粒荷电量不足，除尘效率显著下降-发生在发生在1 1微米左右尘粒微米左右尘粒 很多时很多时当当含尘量大含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本 得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即 -电晕闭塞电晕闭塞 。故含尘浓度较大时应进行预收尘。故含尘浓度较大时应进行预收尘注注： 气体离子运动速度（约为气体离子运动速度（约为60100m/s）大大高于带电尘）大大高于带电尘粒的运动速度（一般

12、在粒的运动速度（一般在6cm/s以下）以下） 1 1）驱进速度）驱进速度 受力关系受力关系: 荷电粒子运动时主要受电场力和流体阻力荷电粒子运动时主要受电场力和流体阻力pCFqEp3DFd电场力：电场力：流体阻力：流体阻力：即驱进速度：即驱进速度：pp/(3)qEd当电场力当电场力=流体阻力流体阻力,荷电粒子在电场方向上作等速运动，荷电粒子在电场方向上作等速运动，注意注意：在一般电除尘器中，荷电（电晕）在一般电除尘器中，荷电（电晕）E0电场强度和集尘区电场强度和集尘区 电场强度电场强度Ep是近似相等的，即：是近似相等的，即： 斯托克斯阻力计算仅适于斯托克斯阻力计算仅适于Rep0.1 m m ）有

13、很高的捕集效率，可高于）有很高的捕集效率，可高于99 可在高温（可在高温（350度以下）高压或腐蚀性气体下操作度以下）高压或腐蚀性气体下操作n电除尘器的主要缺点电除尘器的主要缺点 卧式体积大，占地面积大，钢材消耗大，一次性投资大，不卧式体积大，占地面积大，钢材消耗大，一次性投资大，不 适宜处理高比电阻粉尘及强腐蚀性气体。适宜处理高比电阻粉尘及强腐蚀性气体。电除尘器的应用电除尘器的应用主要用于大烟气量的细收尘或单级除尘。主要用于大烟气量的细收尘或单级除尘。 粒子荷电粒子荷电 迁移和捕集迁移和捕集 捕集物清除捕集物清除 （1） 电晕放电机理电晕放电机理起始电晕电压起始电晕电压63 10(0.03)

14、ln()cbVamaa （2）粒子荷电）粒子荷电电场荷电或碰撞荷电、扩散荷电电场荷电或碰撞荷电、扩散荷电异常荷电现象（反电晕、电晕封闭）异常荷电现象（反电晕、电晕封闭）（3 3） 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集斯托克斯区斯托克斯区pp/(3)qEd湍流区湍流区德意希方程：德意希方程： 2111 exp()iiiiAQ 2111 exp () 0.5kiiiiAQk 一般为或或 （4 4） 被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除清灰装置清灰装置 3. 3. 电除尘器结构类型电除尘器结构类型（电晕极、集尘极、供电设备、气流分布板电晕极、集尘极、供电设备、气流分布板）4. 4. 粉尘比电阻粉尘比

15、电阻 最佳的比电阻为最佳的比电阻为1041010/cm 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 烟气调质烟气调质（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等等 化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是化合物，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） 5. 5. 电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计（1 1）比集尘表面积的确

16、定：）比集尘表面积的确定： （2 2）长高比的确定：至少为）长高比的确定：至少为1.0 1.5（3 3）气流速度的确定：在临界速度（）气流速度的确定：在临界速度（1.52.0m/s）以下）以下（4 4）气体含尘浓度的影响：）气体含尘浓度的影响：含尘浓度超过含尘浓度超过30g/m3时，宜时，宜 设预净化设备设预净化设备（5）对定型产品可根据除尘效率和废气的特点先确定其）对定型产品可根据除尘效率和废气的特点先确定其 类型，再依据其气流量及有关参数选取其规格即可类型，再依据其气流量及有关参数选取其规格即可ee11111/ln()ln()A QP计算出集尘板的总面积计算出集尘板的总面积A后，根据选定的集尘板间距后，根据选定的集尘板间距2b、高度高度H及长度及长度L确定所需的通道数确定所需的通道数n，再计算其他参数，再计算其他参数（1）通道数）通道数n = A/2HL（双面集尘）（双面集尘）（2）通道横断面积：）通道横断面积： F = 2bHn（3）处理气量或流速：）处理气量或流速：Q = F v = 2bHnv 或或 （4）处理时间：）处理时间： t = L/v（5）除尘效率：）除尘效率： 2QvbHn1exp()1exp()eeLtbvb 管式除尘器