《大气污染物控制工程》电除尘器课件

1、卧式立式电除尘器第1页，共53页。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;压力损失小，一般为200500Pa处理烟气量大，可达105106m3/h能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3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 一次投资成本高、安装精度要求高、对粉尘比电阻有要求。电除尘器的特点第2页，共53页。6-3电晕放电和粒子荷电第3页，共53页。电除尘器工作原理三个基本过程粉尘荷电带电粒子在电场 内迁移和捕集捕集物从集尘 表面上清除第4页，共53页。一、电晕放电 电晕放电发生在金属丝和金 属管之间 高压直流电晕荷电是使悬浮粒

2、子荷电最有效的方法第5页，共53页。一、电晕放电金属丝放出的电子 迅速向正极移动， 与气体分子撞击使 之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子-雪崩过程 电晕放电发生在金属丝和金 属管之间 高压直流电晕荷电是使悬浮粒子荷电最有效的方法第6页，共53页。一、电晕放电金属丝放出的电子 迅速向正极移动， 与气体分子撞击使 之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子-雪崩过程 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 气体离子化区域电晕区 电晕放电发生在金属丝和金 属管之间 高压直流电晕荷电是使悬浮粒子荷电最有效的方法第7页，共53页。一、电晕放电金属丝放出的电子 迅速向正极

3、移动， 与气体分子撞击使 之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子-雪崩过程 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 气体离子化区域电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源 电晕放电发生在金属丝和金 属管之间 高压直流电晕荷电是使悬浮粒子荷电最有效的方法第8页，共53页。一、电晕放电任一点的电场强度ba起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） r距电晕线中心的距离 a电晕线半径 b管式电除尘器的半径 V施加于电晕线和集尘电极之间的电压（6-29） - 空气的相对密度, =T0P/TP0 T0=298K，P0=1.0atm，T和P分别为操作温度和压力m - 导线光

4、滑修正系数，无因次 0.5m102s， 完全可以忽略不计所以，驱进速度第23页，共53页。荷电粒子的运动和捕集 驱进速度与粒径和场强的关系第24页，共53页。二、颗粒物的捕集效率 捕集效率德意希公式 德意希公式的假定: 除尘器中气流为湍流状态 在垂直于集尘表面的任一断面上粒子浓度和气流分布是均匀的 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等影响第25页，共53页。捕集效率德意希公式 第26页，共53页。捕集效率公式的说明：（1）适用条件：驱进速度不超过气流速度的1020 （2）效率的影响因素： 极板面积、气体流量、驱进速度：（3）在一定除尘效率条件下，

5、除尘器所需的收尘面积与该除尘器中荷电粉尘粒子的驱进速度成反比，与净化的烟气量成正比。第27页，共53页。6099.9899.999.899.599989590二、颗粒物的捕集效率5.010.0300.050.16099.9899.999.899.599989590捕集效率, %0.51.0颗粒物直径，微米检测方法 多级撞击器 光学计数器 扩散法检测方法 多级撞击器 光学计数器 扩散法Data from JAPCA除尘器操作温度：160除尘器操作温度：350实测电除尘器的捕集效率(a)安装在空气预热器后面的冷端电除尘器(ESPc)300.050.10.51.05.010.0颗粒物直径，微米(b)

6、安装在空气预热器前面的热端电除尘器(ESPh)第28页，共53页。三、有效驱进速度 Deustch方程只适用于粒径相同而且驱进速度不超过气流速度的 10%20%的颗粒物 作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的平均驱进速度 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e表示第29页，共53页。三、有效驱进速度粉尘种类驱进速度（m/s）粉尘种类驱进速度（m/s）煤粉(飞灰)0.100.14冲天炉(铁焦比10 )0.030.04纸浆及选纸0.08水泥生产(干法)0.060.07平炉0.06水泥生产(湿法)0.100

7、.11酸雾(H2SO4)0.060.08多层床式焙烧炉0.08酸雾(TiO2)0.060.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.160.20催化剂粉尘0.08二级高炉( 80生铁)0.125各种工业粉尘的有效驱进速度e第30页，共53页。四、被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积 粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般采取振打清灰方式清除 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振动产生的振动力清灰第31页，共53页。四、被捕集粉尘的清除现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰

8、。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常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 第32页，共53页。电阻率过低：沉积的粉尘又重返气流电阻率过高：产生反电晕、降低驱进速度五、粉尘比电阻对除尘效率的影响粉尘电阻率对除尘器伏安特性的影响电晕电流密度，mAcm-2施加电压，kV粉尘电阻率对有效驱进速度的影响驱进速度，cms-1电阻率, /cm粉尘层对有效电晕电压的影响电压，V板间距第33页，共53页。五、粉尘比电阻对除尘效率的影响1013101210111010109100300200温度电阻率, /cm5 ppmV SO310 ppmV SO3a.飞灰 b.水泥窑粉尘第34页，共53页。

9、五、粉尘比电阻对除尘效率的影响克服高比电阻影响的方法 烟气调质增加烟气湿度向烟气中加入SO3、NH3、Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3 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采用较好的供电系统：脉冲供电发展新型电除尘器 第35页，共53页。6-5电除尘器的结构和设计第36页，共53页。电除尘器类型 双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门 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小，含雾滴气体，或需要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，气体处理量一般为2550m3/s以上第37页，共53页。一、电

10、除尘器的类型含尘 气体集尘极 粒子荷电和捕集发生在同一个区域。 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。 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2550m3/s以上。电晕电极电晕区干净气体单区电除尘器双区电除尘器第38页，共53页。双区电除尘器 粉尘的荷电和驱进捕集过程分设在两个不同空间区域的电除尘器。 对于高电阻率粉尘，可以防止反电晕，并具有体形小、耗钢少、耗电少等特点。 主要用于空气调节系统的进气净化方面。一、电除尘器的类型荷电区域捕集区域第39页，共53页。二、电除尘器的结构第40页，共53页。电晕电极电晕电极安装在两集尘板之间，起到使颗粒荷电并驱使

11、带电颗粒向集尘板运动的作用。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 。二、电除尘器的结构第41页，共53页。圆形线星形线锯齿线芒刺线二、电除尘器的结构电晕电极圆形线、星形线、锯齿线、芒刺线第42页，共53页。二、电除尘器的结构电晕电极电晕线固定方式管框绷线式重锤悬吊式第43页，共53页。集尘极集尘极结构对于除尘器金属消耗量 （约占40%50%）及粉尘的二次扬起有很大影响性能良好的集尘极应满足下述要求振打时粉尘的二次扬起少；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；振打时易于清灰，造价低。二、电除尘器的结构第44页，共53页。

12、 集尘极：管式电除尘器集尘极二、电除尘器的结构第45页，共53页。二、电除尘器的结构集尘极：板式电除尘器集尘极长10 20m、高1015m，板间距0.2 0.4m第46页，共53页。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电流;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70 1000kV，电流为100 2000mA ；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，但投资增加。二、电除尘器的结构第47页，共53页。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；为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管

13、道，进口变径管 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、槽形钢 式和栏杆型分布板；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40%；在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差 25%。二、电除尘器的结构第48页，共53页。二、电除尘器的结构气流分布板气流分布不均匀时，电除 尘器通过率的校正系数FVP P0 FV第49页，共53页。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符号取值范围板间距S2328cm驱进速度318cm/s比集尘极表面积A/Q3002400m2/(1000m3min-1)气流速度v12m/s长高比L/H0

14、.51.5比电晕功率Pc/Q180018000W/(1000m3min-1)电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度烟煤锅炉 v1.11.6m/s褐煤锅炉 v1.82.6m/s三、电除尘器的选择和设计第50页，共53页。三、电除尘器的选择和设计（1）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e ，按德意希方程求得比集尘表面积A/Q（2）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次扬尘的多少当要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.01.5。第51页，共53页。三、电除尘器的选择和设计（3）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阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加（4）气体的含尘浓度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第52页，共53页。三、电除尘器的选择和设计电除尘器的辅助设计因素 电晕电极：支撑方式和方法集尘电极：