电除尘理论基础

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压力损失小，一般为压力损失小，一般为200500Pa处理烟气量大，可达处理烟气量大，可达105106m3/h能耗低，大约

2、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: ww

3、w.state.ia.usn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

4、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 m1.010102 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p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )324

5、0610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEdn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捕集效率一德意希公式捕集效率一德意希公式 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

6、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/ /un积分积分n最终得最终得d(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ 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

7、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 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.

8、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）0.125n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

9、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

10、烧烟气污染 管式电除尘器用于气体流量小，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 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 a.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线

11、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404050%50%）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

12、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1

13、002000mA 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

14、 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FV0VPP Fn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，即电阻，即电阻率大于率大于1010/cm的粉尘的粉尘n影响粉尘层比电阻除粒子温

15、度和组成之外，还包括粒子大小和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等形状，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，导致除尘效率下降低于低于10101010/cm时，

16、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10101011/cm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1011/cm时，产生明显反电晕时，产生明显反电晕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，或向烟气中加

17、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 nS含量对粉尘比电阻的影响含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity, cmn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 参数参数符号符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速

18、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/sn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/Qn长高比的确定长高比的确定集尘板有效

19、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。ee11111/ln()ln()A QPn气流速度的确定气流速度的确定通常由处理烟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平均流速高于某一临界速度临界速度时，作用在粒子上的空气时，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气体的含尘浓度气体的含尘浓度如果气