电除尘器课件

第5章电除尘器学习要点：1.了解电除尘器的工作原理、基本结构、分类和特点2.掌握电除尘器除尘效率的计算3.了解影响电除尘器电晕放电和除尘效率的主要因素第5章电除尘器学习要点：5.1电除尘器的工作原理1.概括而言，电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电，在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。5.1电除尘器的工作原理2、电除尘器中的净化过程

用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子，需四个步骤：气体电离粉尘荷电粉尘沉集清灰在电晕极与收尘极之间施加直流高电压(一般为负高压)，使电晕极附近的气体电离(即电晕放电)，生成大量正离子和自由电子。在电晕区(其范围一般限于距电晕极周围2～3mm处)内，正离子立即被电晕极(负极)吸引过去，自由电子被气流中的电负性气体分子俘获形成负离子，受电场力的驱使向收尘极(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，负离子与粉尘碰撞并附在其上，使粉尘荷电。荷电粉尘在电场中受库仑力的作用被驱向收尘极，到达收尘极后，放出负电荷并沉积在其上。2、电除尘器中的净化过程用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子4（1）.按集尘极的型式分管式和板式电除尘器类型4（1）.按集尘极的型式分管式和板式电除尘器类型5（2）按粒子荷电和沉降的空间位置不同可分为单区和双区电除尘器；5（2）按粒子荷电和沉降的空间位置不同可分为单区和双区电除尘66干式电除尘器湿式电除尘器（3）根据清灰方式干式电除尘器是通过振打等方法使电极上的积尘落人灰斗中的。这种方式粉尘后处理简单，便于综合利用，因而最为常用。但这种清灰方式易使沉积于收尘极上的粉尘再次扬起而进入气流中，造成二次扬尘，使除尘效率降低。湿式电除尘器是用喷雾或淋水、溢流等方式在收尘极表面形成水膜将粘附于其上的粉尘带走的，由于水膜的作用避免了二次扬尘，故除尘效率很高；同时没有振打设备，工作也较稳定；但是产生大量泥浆，如不加适当处理，将造成二次污染。干式电除尘器（3）根据清灰方式干式电除尘器是通过振打等方法使除尘器类型双区电除尘器－通风空气的净化单区电除尘器－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25～50m3/s以上除尘器类型9

电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于：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。(1)压力损失小，一般为100～200Pa；能耗低，0.2～0.4kWh/1000m3。电除尘器的特点9电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于10捕集效率高，特别是对亚微米的粒子有很大的优势

作用在粒子上的静电力相对较大，其驱进速度较大。150mm旋风除尘器中，取入口风速为25m/s，其离心沉降终末速度为2.0×10-4m/s，在电除尘器典型场强下，该粒子的终末沉降速度为5.0×10-2m/s。以0.2μm的粒子为例，对旋风除尘器和电除尘器进行比较：10捕集效率高，特别是对亚微米的粒子有很大的优势11处理烟气量大，可达105～106m3/h；可用于高温、高压和高湿的场合，能连续运行，并能完全实现自动化。设备庞大（气速较低，1m/s左右），耗钢量大，投资高（仅电除尘器本体就需7000元／1000m3/h)。除尘效率受粉尘比电阻影响较大，一般对比电阻小于104～105Ω·cm或大于1010～1011Ω·cm的粉尘，若不采用一定措施，除尘效率将受到影响。11处理烟气量大，可达105～106m3/h；“电子雪崩”过程示意图“电子雪崩”过程示意图13电晕放电：不完全电击穿，只发生在非均匀电场中放电极表面附近的小距离区域内。火花放电：在两电极之间有若干条狭窄的电击穿，瞬间电流急剧增大，气体压力和温度上升。弧光放电：两极间整个空间被击穿，两极间电压降低，电流很大，产生很高的温度和强烈的弧光，能烧坏设备，要避免。电压小大为了保证电除尘器的正常运行，电晕区的范围不宜过大，应局限于电晕极附近，避免过高的火化率，更要避免弧光放电。13电晕放电：不完全电击穿，只发生在非均匀电场中放电极表面附14电子的附着和空间电荷的形成电子雪崩自由电子正离子负极二次电子附着电负性气体气体负离子放电极形成空间电流形成空间电流

电子附着对保持稳定的负电晕是很重要的。电除尘所遇到的气体中，一般都存在着数量足够的电负性气体，如O2、Cl2、CCl4、HF、SO2等，因而有良好的电子附着性质，也有良好的负电晕特性。黑字表示负电晕，红字表示正电晕14电子的附着和空间电荷的形成电子雪崩自由电子正离子负极二15为什么工业电除尘器一般都采用负电晕？通常负电晕产生的负离子的迁移率（即电场强度为1V/m时离子的迁移速度）比正电晕产生的正离子的高。高离子迁移率形成的离子电流也高；而且离子迁移率愈高，在电场中与粉尘碰撞的机会也愈多，对粉尘的荷电有利。负电晕的起始电晕电压低而击穿电压高，因而负电晕的有效工作电压范围比正电晕宽，有利于电除尘器的运行。一般气体中有足够的电负性气体分子以形成负离子，所以工业电除尘器一般都采用负电晕。为什么空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕？但负电晕放电时，产生速度很高的自由电子和负离子，在碰撞电离过程中会产生比正电晕多得多的臭氧（O3）和氮氧化物（NOx），所以空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕。15为什么工业电除尘器一般都采用负电晕？16离子迁移率

荷电离子在电场中的运动速度vi与电场强度E成正比，即粒子迁移率Ki：单位场强下的离子运动速度。Ki与气体温度T（K）和压力P(Pa)的关系为Ki＝Ki0

，式中Ki0—标态（＝1.013×105Pa）时的离子迁移率。16离子迁移率荷电离子在电场中的运动速度vi与电场17

对空气中圆极线的负电晕，皮克（Peek）提出了计算起晕场强的经验公式，即式中:

T，P—分别为运行工况下的空气温度和压力；To＝293K，Po＝1.013×105Pa；

m—电晕线表面的粗糙度系数，光洁电晕线m＝1，实际中所遇到的电晕线可取m＝0.6～0.7。起晕电压和伏安特性

起晕电压Vc：开始发生电晕放电时的电压；与之相应的电场强度称为起晕场强Ec。1.管式电除尘器：Ec决定于气体的性质、电晕线的尺寸及其表面粗糙度。17对空气中圆极线的负电晕，皮克（Peek）18管式电除尘器经简化的伏安特性（电压－电流关系）式中：εo—真空介电常数，εo＝8.85×10-12C2/(N·m2)；

Ki—离子迁移率［m2/(V·s)］；

i—电流线密度，即每米长电晕线发出的电流（A/m）；

r1—电晕极半径（m）；

r2—集尘极半径（m）。18管式电除尘器经简化的伏安特性（电压－电流关系）19板式电除尘器的伏安特性（电压－电流关系）式中C—两根极线中心距离的一半（m）；

j—集尘极板的平均电流密度（A/m2）；

Sx—两块平行极板之间距离的一半（m）；

α—参数（m）α值根据Sx/C确定：Sx/C≤0.6时，α＝4Sx/π；Sx/C≥2.0时，α＝（C/π

）exp(πSx/2C);0.6<Sx/C<2.0时，由上图确定。

19板式电除尘器的伏安特性（电压－电流关系）20影响电晕放电的因素

1.气体的组成不同气体分子形成气体负离子的能力不同。不同种类气体离子的迁移率是不同的。图5-6N2和SO2混合物的负电晕曲线(150mm圆管，2.7mm极线)1－100%N2,37kV、16mA时火花放电；2－100%CO2，火花放电；3-1.7%SO2，火花放电；4-5%SO2；5-40%SO2；6-100%SO2。20影响电晕放电的因素图5-6N2和SO2混合物的负电晕2.气体的温度和压力气体压力升高或温度降低时，气体密度增加，起晕电压升高。温度和压力的变化也影响离子的迁移率，从而改变了伏安特性。3.放电极的尺寸和形状极线愈细，起晕电压愈低。此外，管式电除尘器的圆管直径，板式电除尘器的极板间距，电源电压的波形和电极上的粉尘层等也对电晕放电产生一定的影响。图5-8气体温度对伏安特性的影响2.气体的温度和压力图5-8气体温度对伏安特性的影响粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电——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。扩散荷电——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。粒子的主要荷电过程取决于粒径大于1m的微粒，以电场荷电为主小于0.2m的微粒，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。粒子荷电两种机理电场荷电粒子获得的饱和电荷

影响电场荷电的因素粒径dp和电场强度E0一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷两极间平均场强,V/m电场荷电粒子获得的饱和电荷影响电场荷电的因素两极间平均电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围（0.2～1.0μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致。电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围（0.2～1.0μ255.3.2扩散荷电

扩散荷电是离子做不规则热运动和粒子相碰的结果。它是小于0.2μm左右粒子的主要荷电机制。怀特（White）导出不考虑电场影响的扩散荷电电量计算公式为式中k—波尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K；

T—气体温度（K）；

m—离子质量（kg）；

t—时间（s）。N0—电场中离子密度e—电子电量255.3.2扩散荷电式中k—波尔兹曼常数，k=1.3826粒子荷电后，将排斥后来的离子。但由于热运动的不规则性，总会有些离子具有能够克服排斥力的扩散速度，因而扩散荷电不存在理论上的饱和荷电。小于0.2μm左右的粒子可仅考虑扩散荷电；大于1.0μm的粒子可仅考虑电场荷电；对0.2～1.0μm的粒子，其总荷电量可近似取电场荷电量与扩散荷电量之和。26粒子荷电后，将排斥后来的离子。但由于热运动的不规则性，总275.4.1捕集效率方程基本假定紊流；粒子浓度和气流分布均匀；瞬间达到饱和荷电；不存在二次飞扬

2.公式的推导5.4粒子的捕集式中A─集尘极面积（m2）；Q─气流量（m3/s）；

w─粒子的驱进速度（m/s）。275.4.1捕集效率方程5.4粒子的捕集式中A─集285.4.2粒子驱进速度1.理论粒子驱进速度电场中运动着的荷电粒子所受库仑力Fe=qEp和斯托克斯阻力FD=3πμdpw达到平衡时，荷电粒子便达到了一个极限速度或终末沉降速度——驱进速度w，其值为

按上式计算的粒子驱进速度称为理论驱进速度，它仅是粒子平均驱进速度的近似值。285.4.2粒子驱进速度按上式计算的粒子驱进29对较大粒子，以电场荷电为主，驱进速度为若粒子粒径小于1.0μm，计算出的驱进速度应乘以肯宁汉修正系数Cu。实测的驱进速度仅为按以上理论计算值的1/2~1/10，

29对较大粒子，以电场荷电为主，驱进速度为302.有效驱进速度根据在一定的除尘器结构形式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入多依奇方程反算出相应的驱进速度值，称为有效驱进速度，用ωp表示。这里，ωp实际上已成为一个把集尘极总面积和气体处理量以外的各种影响捕集效率的因素包括在内的参数。302.有效驱进速度315.4.3影响捕集效率的因素1.粉尘比电阻电除尘器运行的最佳比电阻范围一般为104～2×1010Ω·cm。粒子比电阻过低，粒子沿着极板表面跳动着前进，最后被气流带出除尘器。如石墨、炭黑和金属粉末等。粒子比电阻很高，出现反电晕。315.4.3影响捕集效率的因素

比电阻过低如果灰尘的比电阻小于103--104Ω·cm，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。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。比电阻过低如果灰尘的比电阻小于103--克服高比电阻影响的方法调节烟气温度，使除尘器在适宜的比电阻范围内运行烟气调质向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

烟气喷雾增湿喷雾增湿，同时增加烟气湿度，增加粉尘的表面导电性和降低温度发展新型电除尘器克服高比电阻影响的方法S含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,Ω‧cmS含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,352.粒径粒径不同时，粒子荷电的机制（电场荷电和扩散荷电）和荷电量不同，理论驱进速度显著不同，因而在相同条件下的除尘效率也不一样。dp>1.0μm以后，效率随粒径迅速增加，因此，当含尘浓度不是太高时，不希望在电除尘器前设置机械除尘装置以除去粗尘。

dp<1.0μm的粒子，由于荷电量随粒径减小，w降低；同时由于肯宁汉修正系数随粒径减少迅速增大，使驱进速度有所增加。综合作用的结果，随粒径的减少效率变化不大。352.粒径dp>1.0μm以后，效率随粒径迅速增加，因此363.粉尘浓度

进口浓度过高，会发生电晕阻塞。为防止电晕阻塞，对浓度很高的含尘气体，应使含尘浓度降到30g/m3以下再进入电除尘器。4.供电参数除尘效率与电晕功率Pc的关系为效率随电晕功率而增加。363.粉尘浓度375.5电除尘器的基本结构和选择设计5.5.1电除尘器的基本结构

电除尘器一般由放电极、集尘极、清灰装置、气流分布装置、壳体、输灰装置和供电装置。图5－12板式电除尘器示意1－低压电源控制柜；2－高压电源控制柜；3－电源变压器；4－电除尘器本体；5－下灰斗6－螺旋除灰机；7－放电极；8－集尘极；9－集尘极振打清灰装置；10－放电极振打清灰装；11－进气气流分布板；12－出气气流分布板375.5电除尘器的基本结构和选择设计5.5.1电除尘器38电晕线的固定方式有重锤悬吊式(a)、管框绷绕式(b)38电晕线的固定方式有重锤悬吊式(a)、管框绷绕式(b)391.放电极对放电极的要求是：①起晕电压低，放电强度高，电晕电流大；②机械强度高，钢性好，不易变形，能维持准确的极间距；③易清灰。

常见的电晕线型式有光圆线、星形线、螺旋形线、芒刺线、锯齿线、麻花线和蒺藜丝线等391.放电极常见的电晕线型式有光圆线、星形线、螺402.集尘极要求：有利于微粒物沉积，减少再飞扬，便于清灰，对气流阻力小，足够的刚度，节省材料，便于制造。

型板在捕集效率、钢耗、振打清灰等方面性能优良，使用最多。平板式清灰时二次扬尘严重，刚度较差。在通常60～72kV供电压时，板间距一般取200～350mm。402.集尘极型板在捕集效率、钢耗、振打清灰等方面413.清灰装置湿式清灰413.清灰装置湿式清灰42

干式电除尘器清灰的方法是振打电极，通常振打方式有捶击振打、跌落振打和电磁振动三种。42干式电除尘器清灰的方法是振打电极，通434.气流分布装置一般是在气流进入除尘器电场之前设置1～3块气流分布板。气流分布板有圆孔板、方孔板和格栅式分布板等。5.壳体电除尘器的壳体应尽量避免漏气。在处理高湿和含SO3的烟气时，电除尘器内的烟气温度应高于露点20℃以上。必要时要求外壳保温，以防凝结腐蚀和粉尘粘结。434.气流分布装置44

在发生火花放电的一瞬间，正、负极间电压下降，火花放电的扰动使极板上产生二次扬尘。6.供电设备应尽可能在较高电压下运行，因为电压升高，有效驱进速度和除尘效率都大幅提高。但火花放电会对除尘效率有一定影响，故存在一最佳火花率。电除尘器所用电源为脉动直流电源，一般其输出的峰值电压为70～100kV。44在发生火花放电的一瞬间，正、负极间电压下降控制柜升压变压器控制柜升压变压器465.5.2电除尘器的选择设计1.电除尘器的设计步骤：（1）确定或计算有效驱进速度；（2）计算集尘极面积；（3）计算电场断面面积：管式电除尘器取0.5～2.5m/s，板式电除尘器取1～1.5m/s。根据小试或相似工业装置数据根据有关资料和影响因素465.5.2电除尘器的选择设计管式电除尘器取0.5～2.47（4）通道数或集尘极与放电极的间距和排数

集尘极排数为n+1，通道数和放电极排数为n。（5）电场长度t可取3～10s单一电场长度L为2～4m47（4）通道数或集尘极与放电极的间距和排数t可取3～10s例1：某钢铁厂一座烧结机尾电除尘器的实测结果如下：电除尘器进口含尘浓度为26.8g/m3，出口含尘浓度为0.133g/m3，进口烟气流量为16×104m3／h。该除尘器采用Z型极板和星型电晕线，集尘极总面积为1982m2。试参考以上数据设计另一新建烧结机尾的电除尘器，要求除尘效率达99.8％，工艺设计给出的总烟气量为25×104m3／h。（取v=1.1m/s，通道宽为300mm，高为9m）【例2】设计一电除尘器用来处理石膏粉尘。若处理风量为129600m3/h，入口含尘浓度为3×10-2kg/m3，要求出口含尘浓度降至1.5×10-4kg/m3。试计算该除尘器所需极板面积、电场断面积、通道数和电场长度。(取v=1.0m/s,通道宽300mm，高h=6m)例1：某钢铁厂一座烧结机尾电除尘器的实测结果如下：电除尘器进49例1：某钢铁厂一座烧结机尾电除尘器的实测结果如下：电除尘器进口含尘浓度为26.8g/m3，出口含尘浓度为0.133g/m3，进口烟气流量为16×104m3／h。该除尘器采用Z型极板和星型电晕线，集尘极总面积为1982m2。试参考以上数据设计另一新建烧结机尾的电除尘器，要求除尘效率达99.8％，工艺设计给出的总烟气量为25×104m3／h。（取v=1.1m/s，通道宽为300mm，高为9m）解：49例1：某钢铁厂一座烧结机尾电除尘器的实测结果如下：电除尘50取v=1.1m/s，取通道宽为300mm，高为9m，则所需通道数为所需除尘器有效长度为：根据以上参数，可在手册中查选合适的电除尘器。50取v=1.1m/s，【例2】设计一电除尘器用来处理石膏粉尘。若处理风量为129600m3/h，入口含尘浓度为3×10-2kg/m3，要求出口含尘浓度降至1.5×10-4kg/m3。试计算该除尘器所需极板面积、电场断面积、通道数和电场长度。(取v=1.0m/s,通道宽300mm，高h=6m)解：查表知石膏粉尘的有效驱进速度为0.18m/s(平均值)处理风量为：除尘效率为：极板面积：8电除尘器【例2】设计一电除尘器用来处理石膏粉尘。若处理风量为1296

取电场风速v=1.0m/s,则电场断面积为：取通道宽300mm，高h=6m,则通道数为：电场长度为：取电场风速v=1.0m/s,则电场断面积为：取通道宽第5章电除尘器学习要点：1.了解电除尘器的工作原理、基本结构、分类和特点2.掌握电除尘器除尘效率的计算3.了解影响电除尘器电晕放电和除尘效率的主要因素第5章电除尘器学习要点：5.1电除尘器的工作原理1.概括而言，电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电，在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。5.1电除尘器的工作原理2、电除尘器中的净化过程

用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子，需四个步骤：气体电离粉尘荷电粉尘沉集清灰在电晕极与收尘极之间施加直流高电压(一般为负高压)，使电晕极附近的气体电离(即电晕放电)，生成大量正离子和自由电子。在电晕区(其范围一般限于距电晕极周围2～3mm处)内，正离子立即被电晕极(负极)吸引过去，自由电子被气流中的电负性气体分子俘获形成负离子，受电场力的驱使向收尘极(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，负离子与粉尘碰撞并附在其上，使粉尘荷电。荷电粉尘在电场中受库仑力的作用被驱向收尘极，到达收尘极后，放出负电荷并沉积在其上。2、电除尘器中的净化过程用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子56（1）.按集尘极的型式分管式和板式电除尘器类型4（1）.按集尘极的型式分管式和板式电除尘器类型57（2）按粒子荷电和沉降的空间位置不同可分为单区和双区电除尘器；5（2）按粒子荷电和沉降的空间位置不同可分为单区和双区电除尘586干式电除尘器湿式电除尘器（3）根据清灰方式干式电除尘器是通过振打等方法使电极上的积尘落人灰斗中的。这种方式粉尘后处理简单，便于综合利用，因而最为常用。但这种清灰方式易使沉积于收尘极上的粉尘再次扬起而进入气流中，造成二次扬尘，使除尘效率降低。湿式电除尘器是用喷雾或淋水、溢流等方式在收尘极表面形成水膜将粘附于其上的粉尘带走的，由于水膜的作用避免了二次扬尘，故除尘效率很高；同时没有振打设备，工作也较稳定；但是产生大量泥浆，如不加适当处理，将造成二次污染。干式电除尘器（3）根据清灰方式干式电除尘器是通过振打等方法使除尘器类型双区电除尘器－通风空气的净化单区电除尘器－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25～50m3/s以上除尘器类型61

电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于：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。(1)压力损失小，一般为100～200Pa；能耗低，0.2～0.4kWh/1000m3。电除尘器的特点9电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于62捕集效率高，特别是对亚微米的粒子有很大的优势

作用在粒子上的静电力相对较大，其驱进速度较大。150mm旋风除尘器中，取入口风速为25m/s，其离心沉降终末速度为2.0×10-4m/s，在电除尘器典型场强下，该粒子的终末沉降速度为5.0×10-2m/s。以0.2μm的粒子为例，对旋风除尘器和电除尘器进行比较：10捕集效率高，特别是对亚微米的粒子有很大的优势63处理烟气量大，可达105～106m3/h；可用于高温、高压和高湿的场合，能连续运行，并能完全实现自动化。设备庞大（气速较低，1m/s左右），耗钢量大，投资高（仅电除尘器本体就需7000元／1000m3/h)。除尘效率受粉尘比电阻影响较大，一般对比电阻小于104～105Ω·cm或大于1010～1011Ω·cm的粉尘，若不采用一定措施，除尘效率将受到影响。11处理烟气量大，可达105～106m3/h；“电子雪崩”过程示意图“电子雪崩”过程示意图65电晕放电：不完全电击穿，只发生在非均匀电场中放电极表面附近的小距离区域内。火花放电：在两电极之间有若干条狭窄的电击穿，瞬间电流急剧增大，气体压力和温度上升。弧光放电：两极间整个空间被击穿，两极间电压降低，电流很大，产生很高的温度和强烈的弧光，能烧坏设备，要避免。电压小大为了保证电除尘器的正常运行，电晕区的范围不宜过大，应局限于电晕极附近，避免过高的火化率，更要避免弧光放电。13电晕放电：不完全电击穿，只发生在非均匀电场中放电极表面附66电子的附着和空间电荷的形成电子雪崩自由电子正离子负极二次电子附着电负性气体气体负离子放电极形成空间电流形成空间电流

电子附着对保持稳定的负电晕是很重要的。电除尘所遇到的气体中，一般都存在着数量足够的电负性气体，如O2、Cl2、CCl4、HF、SO2等，因而有良好的电子附着性质，也有良好的负电晕特性。黑字表示负电晕，红字表示正电晕14电子的附着和空间电荷的形成电子雪崩自由电子正离子负极二67为什么工业电除尘器一般都采用负电晕？通常负电晕产生的负离子的迁移率（即电场强度为1V/m时离子的迁移速度）比正电晕产生的正离子的高。高离子迁移率形成的离子电流也高；而且离子迁移率愈高，在电场中与粉尘碰撞的机会也愈多，对粉尘的荷电有利。负电晕的起始电晕电压低而击穿电压高，因而负电晕的有效工作电压范围比正电晕宽，有利于电除尘器的运行。一般气体中有足够的电负性气体分子以形成负离子，所以工业电除尘器一般都采用负电晕。为什么空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕？但负电晕放电时，产生速度很高的自由电子和负离子，在碰撞电离过程中会产生比正电晕多得多的臭氧（O3）和氮氧化物（NOx），所以空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕。15为什么工业电除尘器一般都采用负电晕？68离子迁移率

荷电离子在电场中的运动速度vi与电场强度E成正比，即粒子迁移率Ki：单位场强下的离子运动速度。Ki与气体温度T（K）和压力P(Pa)的关系为Ki＝Ki0

，式中Ki0—标态（＝1.013×105Pa）时的离子迁移率。16离子迁移率荷电离子在电场中的运动速度vi与电场69

对空气中圆极线的负电晕，皮克（Peek）提出了计算起晕场强的经验公式，即式中:

T，P—分别为运行工况下的空气温度和压力；To＝293K，Po＝1.013×105Pa；

m—电晕线表面的粗糙度系数，光洁电晕线m＝1，实际中所遇到的电晕线可取m＝0.6～0.7。起晕电压和伏安特性

起晕电压Vc：开始发生电晕放电时的电压；与之相应的电场强度称为起晕场强Ec。1.管式电除尘器：Ec决定于气体的性质、电晕线的尺寸及其表面粗糙度。17对空气中圆极线的负电晕，皮克（Peek）70管式电除尘器经简化的伏安特性（电压－电流关系）式中：εo—真空介电常数，εo＝8.85×10-12C2/(N·m2)；

Ki—离子迁移率［m2/(V·s)］；

i—电流线密度，即每米长电晕线发出的电流（A/m）；

r1—电晕极半径（m）；

r2—集尘极半径（m）。18管式电除尘器经简化的伏安特性（电压－电流关系）71板式电除尘器的伏安特性（电压－电流关系）式中C—两根极线中心距离的一半（m）；

j—集尘极板的平均电流密度（A/m2）；

Sx—两块平行极板之间距离的一半（m）；

α—参数（m）α值根据Sx/C确定：Sx/C≤0.6时，α＝4Sx/π；Sx/C≥2.0时，α＝（C/π

）exp(πSx/2C);0.6<Sx/C<2.0时，由上图确定。

19板式电除尘器的伏安特性（电压－电流关系）72影响电晕放电的因素

1.气体的组成不同气体分子形成气体负离子的能力不同。不同种类气体离子的迁移率是不同的。图5-6N2和SO2混合物的负电晕曲线(150mm圆管，2.7mm极线)1－100%N2,37kV、16mA时火花放电；2－100%CO2，火花放电；3-1.7%SO2，火花放电；4-5%SO2；5-40%SO2；6-100%SO2。20影响电晕放电的因素图5-6N2和SO2混合物的负电晕2.气体的温度和压力气体压力升高或温度降低时，气体密度增加，起晕电压升高。温度和压力的变化也影响离子的迁移率，从而改变了伏安特性。3.放电极的尺寸和形状极线愈细，起晕电压愈低。此外，管式电除尘器的圆管直径，板式电除尘器的极板间距，电源电压的波形和电极上的粉尘层等也对电晕放电产生一定的影响。图5-8气体温度对伏安特性的影响2.气体的温度和压力图5-8气体温度对伏安特性的影响粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电——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。扩散荷电——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。粒子的主要荷电过程取决于粒径大于1m的微粒，以电场荷电为主小于0.2m的微粒，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。粒子荷电两种机理电场荷电粒子获得的饱和电荷

影响电场荷电的因素粒径dp和电场强度E0一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷两极间平均场强,V/m电场荷电粒子获得的饱和电荷影响电场荷电的因素两极间平均电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围（0.2～1.0μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致。电场荷电和扩散荷电的综合作用处于中间范围（0.2～1.0μ775.3.2扩散荷电

扩散荷电是离子做不规则热运动和粒子相碰的结果。它是小于0.2μm左右粒子的主要荷电机制。怀特（White）导出不考虑电场影响的扩散荷电电量计算公式为式中k—波尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K；

T—气体温度（K）；

m—离子质量（kg）；

t—时间（s）。N0—电场中离子密度e—电子电量255.3.2扩散荷电式中k—波尔兹曼常数，k=1.3878粒子荷电后，将排斥后来的离子。但由于热运动的不规则性，总会有些离子具有能够克服排斥力的扩散速度，因而扩散荷电不存在理论上的饱和荷电。小于0.2μm左右的粒子可仅考虑扩散荷电；大于1.0μm的粒子可仅考虑电场荷电；对0.2～1.0μm的粒子，其总荷电量可近似取电场荷电量与扩散荷电量之和。26粒子荷电后，将排斥后来的离子。但由于热运动的不规则性，总795.4.1捕集效率方程基本假定紊流；粒子浓度和气流分布均匀；瞬间达到饱和荷电；不存在二次飞扬

2.公式的推导5.4粒子的捕集式中A─集尘极面积（m2）；Q─气流量（m3/s）；

w─粒子的驱进速度（m/s）。275.4.1捕集效率方程5.4粒子的捕集式中A─集805.4.2粒子驱进速度1.理论粒子驱进速度电场中运动着的荷电粒子所受库仑力Fe=qEp和斯托克斯阻力FD=3πμdpw达到平衡时，荷电粒子便达到了一个极限速度或终末沉降速度——驱进速度w，其值为

按上式计算的粒子驱进速度称为理论驱进速度，它仅是粒子平均驱进速度的近似值。285.4.2粒子驱进速度按上式计算的粒子驱进81对较大粒子，以电场荷电为主，驱进速度为若粒子粒径小于1.0μm，计算出的驱进速度应乘以肯宁汉修正系数Cu。实测的驱进速度仅为按以上理论计算值的1/2~1/10，

29对较大粒子，以电场荷电为主，驱进速度为822.有效驱进速度根据在一定的除尘器结构形式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入多依奇方程反算出相应的驱进速度值，称为有效驱进速度，用ωp表示。这里，ωp实际上已成为一个把集尘极总面积和气体处理量以外的各种影响捕集效率的因素包括在内的参数。302.有效驱进速度835.4.3影响捕集效率的因素1.粉尘比电阻电除尘器运行的最佳比电阻范围一般为104～2×1010Ω·cm。粒子比电阻过低，粒子沿着极板表面跳动着前进，最后被气流带出除尘器。如石墨、炭黑和金属粉末等。粒子比电阻很高，出现反电晕。315.4.3影响捕集效率的因素

比电阻过低如果灰尘的比电阻小于103--104Ω·cm，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。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。比电阻过低如果灰尘的比电阻小于103--克服高比电阻影响的方法调节烟气温度，使除尘器在适宜的比电阻范围内运行烟气调质向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3

烟气喷雾增湿喷雾增湿，同时增加烟气湿度，增加粉尘的表面导电性和降低温度发展新型电除尘器克服高比电阻影响的方法S含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,Ω‧cmS含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity,872.粒径粒径不同时，粒子荷电的机制（电场荷电和扩散荷电）和荷电量不同，理论驱进速度显著不同，因而在相同条件下的除尘效率也不一样。dp>1.0μm以后，效率随粒径迅速增加，因此，当含尘浓度不是太高时，不希望在电除尘器前设置机械除尘装置以除去粗尘。

dp<1.0μm的粒子，由于荷电量随粒径减小，w降低；同时由于肯宁汉修正系数随粒径减少迅速增大，使驱进速度有所增加。综合作用的结果，随粒径的减少效率变化不大。352.粒径dp>1.0μm以后，效率随粒径迅速增加，因此883.粉尘浓度

进口浓度过高，会发生电晕阻塞。为防止电晕阻塞，对浓度很高的含尘气体，应使含尘浓度降到30g/m3以下再进入电除尘器。4.供电参数除尘效率与电晕功率Pc的关系为效率随电晕功率而增加。363.粉尘浓度895.5电除尘器的基本结构和选择设计5.5.1电除尘器的基本结构

电除尘器一般由放电极、集尘极、清灰装置、气流分布装置、壳体、输灰装置和供电装置。图5－12板式电除尘器示意1－低压电源控制柜；2－高压电源控制柜；3－电源变压器；4－电除尘器本体；5－下灰斗6－螺旋除灰机；7－放电极；8－集尘极；9－集尘极振打清灰装置；10－放电极振打清灰装；11－进气气流分布板；12－出气气流分布板375.5电除尘器的基本结构和选择设计5.5.1电除尘器90电晕线的固定方式有重锤悬吊式(a)、管框绷绕式(b)38电晕线的固定方式有重锤悬吊式(a)、管框绷绕式(b)911.放电极对放电极的要求是：①起晕电压低，放电强度高，电晕电流大；②机械强度高，钢性好，不易变形，能维持准确的极间距；③易清灰。

常见的电晕线型式有光圆线、星形线、螺旋形线、芒刺线、锯齿线、麻花线和蒺藜丝线等391.放电极常见的电晕线型式有光圆线、星形线、螺922.集尘极要求：有利于微粒物沉积，减少再飞扬，便于清灰，对气流阻力小，足够的刚度，节省材料，便于制造。

型板在捕集效率、钢耗、振打清灰等方面性能优良，使用最多。平板式清灰时二次扬尘严重，刚度较差。在通常60～72kV供电压时，板间距一般取200～350mm。402.集尘极型板在捕集效率、钢耗、振打清灰等方面933.清灰装置湿式清灰413.清灰装置湿式清灰94

干式电除尘器清灰的方法是振打电极，通常振打方式有捶击振打、跌落振打和电磁振动三种。42干式电除尘器清灰