除尘装置的资料

除尘装置的资料第1页/共206页除尘装置的分类从气体中除去或收集固/液态粒子的设备称为除尘装置湿式除尘装置干式除尘装置

按分离原理分类：重力除尘装置（机械式除尘装置）惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置第2页/共206页6.1机械除尘器

干式机械除尘器主要的类型有：重力沉降室惯性力除尘器离心力除尘器优点：结构简单、易于制造、造价低、施工快、便于维护、阻力小等缺点：净化效率低，对大粒径粉尘的去除具有较高的效率，而对于小粒径粉尘捕获效率很低。用途：前置预除尘第3页/共206页一、重力沉降室1、层流式重力沉降室的除尘原理及计算（1）除尘原理气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降层流式和湍流式两种

第4页/共206页（2）层流式重力沉降室

假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用第5页/共206页

在时间t内，粒径为dp的颗粒的重力沉降高度为

设沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，水平气流速度为v0(m/s)，处理气体流量为Q（m3/s），则气流在沉降室内的停留时间第6页/共206页

则对粒径为dp的颗粒的分级除尘效率为

当沉降室中粒子沉降运动处于斯托克斯区域时，则重力沉降室能100%捕集的最小粒径为：

为简化计算和分析，除特殊说明外，以后都采用斯托克斯公式。第7页/共206页

从沉降效率公式可以看出，提高沉降室除尘效率的主要途径为：降低沉降室内的气流速度，增加沉降室长度或降低沉降室高度。在总高度不变的情况下，在沉降室内增设几块水平隔板，形成多层沉降室，此时沉降效率为：第8页/共206页多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第9页/共206页(3)湍流式重力沉降室的除尘原理

设dt时间内气流通过微元距离dx=v0dt，颗粒浓度由Ci变化至Ci+dCi，同时距捕集表面距离为usdt以内的所有粒径为dp颗粒将沉降到表面第10页/共206页则在dx距离内dt时间对dp颗粒的捕集率为：

从沉降室进口（x=0，Ci=C1i）到出口（x=L，Ci=C2i）对上式积分：第11页/共206页（4）设计计算出欲100％捕集粒子的沉降速度；确定沉降室内气流速度和沉降室高度；根据公式计算出沉降室长度和宽度。（3）特点优点是结构简单、造价低廉、耗能小，损失大约为50~130Pa；净化效率：对30~50μm的粉尘，效率达60~80%，但对小于5μm的粉尘，净化效率几乎等于零。应用范围：适用于净化密度大、粒径粗的粉尘。第12页/共206页参照P165页，例6－1作如下练习题：拟采用重力沉降室捕集粒径为45μm，真密度为2100kg/m3的粒子，假定气流速度为0.65m/s，沉降室高度为1.2m，试求当捕集效率为85％时沉降室的长度。第13页/共206页二、惯性除尘器

惯性除尘器是使含尘气流与挡板相撞，或使气流急剧地改变方向，借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。第14页/共206页第15页/共206页第16页/共206页应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa第17页/共206页三、旋风除尘器

使含尘气流作旋转运动，借离心力将尘粒从气流中分离捕集下来。1.旋风除尘器内气流流型简介

气流：外涡旋内涡旋上涡旋粉尘：第18页/共206页第19页/共206页

通常把内、外涡旋的全速度分解成为三个速度分量：切向速度、径向速度和轴向速度。

（1）切线速度根据”涡旋”定律,外涡旋的切向速度n≤1，常称为涡流指数。可由下式估算旋风除尘器直径第20页/共206页

内涡旋的切向速度正比于旋转半径R,比例常数等于气流的旋转角度ω

因此,在内、外涡旋交界圆柱面上，气流的切向速度最大。实验测量表明，交界圆柱直径d0＝（0.6－1.0）de（de是排气筒直径）。第21页/共206页第22页/共206页（2）旋转气流的径向速度根据塔林登（TerLinden）测量的结果，可以近似认为外涡旋气流均匀地经过内、外涡旋交界面进入内涡旋，近似地认为气流通过这个圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度。（3）轴向速度外涡旋轴向速度向上，内涡旋向下。在内涡旋轴向速度在排出管底部达到最大值。第23页/共206页2.旋风除尘器的压力损失旋风除尘器的压力损失可以用下式表示

ξ一般会在除尘器的性能参数中给出,也可以用下式估算：第24页/共206页3.旋风除尘器的除尘效率—假想圆筒理论在内外涡旋的交界面上，尘粒受到的力有：离心力Fc和向心气流的阻力FD。如果Fc>FD,尘粒被捕集；如果Fc>FD,尘粒被排出；如果Fc＝FD,尘粒被捕集和排出的可能性各50％。定义此时的粒径为分割直径，用dc表示。第25页/共206页

dc越小,表明除尘器的性能越好,净化效率越高。当dc确定后，可以根据雷斯－利希特模式计算其他粒子的分级效率4.影响旋风除尘器效率的因素

（1）二次效应——粒子返流按照假想圆筒理论，大于分割直径的粒子，可达到100％的捕集效率；小于分割直径的粒子，不会被捕集。但实际情况并非如此。如下图所示。第26页/共206页第27页/共206页（2）比例尺寸：高效旋风除尘器的各个部件都有一定的尺寸比例，某个比例关系的变动，能影响旋风除尘器的效率和压力损失。比例变化效率压损投资

除尘器直径D↑↓↓↑

筒体长度L↑↑略有↓↑

入口面积（流量不变）↑↓↓－

入口面积（流速不变）↑↓↑↓

锥体长度H↑↑略有↓↑

锥体的排出孔↑↑或↓略有↓－

锥体的排出孔↓↑或↓略有↑－

排出管伸入器内长度↑↑↑↑

排气管管径↑↓↓↑第28页/共206页（3）烟尘的物理性质影响旋风除尘器净化效率的烟尘性质有：气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度。第29页/共206页第30页/共206页（4）操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，使除尘器性能改善。作为粗略估算，除尘效率和处理气体流量之间的关系为：5.

旋风除尘器的结构

(1)按进气方式分类切向进入式（直入式和蜗壳式）和轴向进入式（2）按气流组织分类

回流式、直流式、平流式和旋流式（3）多管旋风除尘器第31页/共206页第32页/共206页第33页/共206页第34页/共206页第35页/共206页(4)尺寸结构D不小于0.15mL=(1.5~2)DH=(2.5~3)DL+H>5DA=hBh=(0.4~0.5)DB=(0.2~0.25)Dk=A/πD2

类型系数k小，效率高de=(0.4~0.6)D圆锥角7~8°第36页/共206页6.设计选型●收集资料（气流特性、粉尘特点、净化要求、各类除尘器特征、粉尘回收/排放/污染等）●选型计算步骤计算η

选结构形式确定进口气速计算进口截面积确定圆筒直径和尺寸规格核算Δp第37页/共206页6.2湿式除尘器

是用洗涤水或其它液体与含尘气体相互接触实现分离、捕集粉尘粒子的装置。湿式除尘器与其它除尘器相比具有如下优点：

1、在能耗相同的情况下，湿式除尘器的除尘效率比干式机械除尘器的除尘效率高。

2、能净化高温、高湿、高比阻、易燃、易爆的含尘气体。

3、湿式除尘器在去除气体中粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物。第38页/共206页湿式除尘器的缺点：

1、从湿式除尘器排出的沉渣需要处理，容易造成二次污染，而且也浪费水资源；

2、净化含有腐蚀性的气态污染物时，除尘系统需采取防腐措施，投资费用增高；

3、湿式除尘器不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；

4、在寒冷地区湿式除尘器容易结垢，因此要采用防冻措施；

5、不利于副产品的回收。第39页/共206页一、湿式除尘器的分类a.按能耗大小分类低能湿式除尘器高能湿式除尘器压力损失0.2～1.5kPa2.5～9.0kPa耗水量0.5～3.0L/m30.3～1.5L/m3净化效率90～95%(10μm)>99.5％(10μm)设备举例喷雾塔、旋风洗涤器文丘里洗涤器b.按净化机理可分七类：①重力喷雾洗涤器；②旋风洗涤器；③自激喷雾洗涤器；④板式洗涤器；⑤填料洗涤器；⑥文丘里洗涤器；⑦机械诱导喷雾洗涤器；第40页/共206页主要湿式除尘器的性能比较装置气速m/s液气比L/m3压损Pa分割直径μm喷淋塔0.1～22～3100～5003.0填料塔0.5～12～31000～25001.0旋风洗涤器15～450.5～1.51200～15001.0转筒洗涤器300～750r/min0.7～2500～15000.2冲击式洗涤器10～2010～500～1500.2文丘里洗涤器60～900.3～1.53000～80000.1第41页/共206页二、湿式除尘器的除尘机理1、惯性碰撞参数和除尘效率定义：运动颗粒的停止距离xs与液滴直径Ds的比值为惯性碰撞参数，以NI表示。则按照课本P153页式（5－92)斯托克斯准数的定义，有

分析：(1)若xs大于粒子开始偏离流线那一点至液滴的距离xd，颗粒和液滴就会发生碰撞。所以，NI↑，捕集效率↑；(2)当颗粒的直径和密度一定时，（up-uD）↑，NI↑；Dc↓，NI↑；（3）若Dc↓↓，则（up-uD）↓↓，

NI↓。

第42页/共206页重力喷雾塔中碰撞效率和液滴直径的关系第43页/共206页约翰斯顿(Johnstone)等人的研究结果是:K—关联系数,其值取决于设备的几何结构和系统操作条件；L—液气比,L/1000m3气体。第44页/共206页2、接触功率与除尘效率接触功率：包括输送气体和雾化、喷淋液体所需的功率。接触功率能很好的关联湿式除尘器压力损失和除尘器效率之间的关系，被工业界广泛接受。设总能量Et有两部分组成：气流通过洗涤器时的能量损失Eg和雾化喷淋液体过程中消耗的能量El。第45页/共206页除尘效率可以用传质单元数Nt来表示

对于给定的洗涤器和颗粒物，传质单元数和接触功率之间有明确的关联。对于一系列洗涤器的研究表明，在对数坐标系内传质单元数与总能量消耗之间的关系为一直线，可以用下式表示：

其中，α和β为特征参数，有被捕集粉尘的特性和洗涤器类型决定。课本P203页，表6－8给出了部分工业应用中的α和β值。第46页/共206页3分割粒径和除尘效率的关系

对于多分散气溶胶体系（非单一粒径），控制装置的总除尘效率将取决于粉尘的粒径分布和对该粉尘的分级效率。而对于惯性分离装置的分级通过率可以表示为

式中：Ae、Be

——

均为常数；da——

粒子的空气动力学直径。当粒径dp大于1μm或粒径分布服从对数正态分布的特殊情况下，作为近似计算，可以用实际粒径dp代替空气动力学直径da。第47页/共206页

对多种形式的对数正态分布，求解的结果见下图。第48页/共206页第49页/共206页

为了推算总通过率，必须首先确定洗涤器的分割直径。卡尔佛特（Calvert）等人关联了洗涤器分割直径与气相压力损失或输送给洗涤器的能量之间的关系（称为分割－功率关系）。如图所示。第50页/共206页三、喷雾塔洗涤器

在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动。因尘粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用、使较大的粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹带了尘粒的液滴将因重力作用而沉于塔底。第51页/共206页

喷雾塔的除尘效率取决于：（1）液滴大小；（2）尘粒的空气动力学直径；（3）液气流量比；（4）气体性质。基于液滴具有相同直径、液滴分布均匀、且进入洗涤器后立刻以终末沉降速度沉降等假定，立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率可以用下式预估第52页/共206页

除逆流喷雾塔外，还有错流型式的喷雾塔，即液体由塔的顶部喷淋下来，而含尘气流水平通过喷雾塔。对于粒子的惯性捕集，可用下式估算粒子的总通过率。

喷雾塔具有结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘。与大多数其它类型洗涤器一样，严格控制喷雾的组成，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要的。第53页/共206页四、水浴除尘器第54页/共206页五、冲激式除尘器第55页/共206页六、旋风洗涤器

在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，这就构成一种最简单的旋风洗涤器。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底。进水喷嘴也可安装在旋风洗涤器入口处，在出口处通常需要安装除雾器。第56页/共206页

中心喷雾的旋风洗涤器。含尘气体由筒体的下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使尘粒被捕集下来。如果在喷雾段上面有足够的高度，也能起一定的除雾作用。第57页/共206页

旋风水膜除尘器。喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜。含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走。第58页/共206页HQX型旋风水膜除尘器第59页/共206页麻石除尘器第60页/共206页七、文丘里洗涤器1.除尘过程

含尘气体由进气管进入收缩管，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处，气速达到最大，一般为50-180m/s洗涤液(一般为水)通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。充分的雾化是实现高效除尘的基本条件。第61页/共206页第62页/共206页第63页/共206页第64页/共206页2.几何尺寸文丘里洗涤器的几何尺寸主要包括收缩管由与之相连的管道直径D1确定，管道中气体流速在16～22m/s；喉管喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面面积与进口管截面积之比的典型值为1：4；长度取直径的0.8～1.5倍。扩散管扩散管的直径D2由与之相连的除雾器确定；

收缩管和扩散管的张开角度收缩管收缩角α1一般取23～25°；扩散管扩散角α2一般取5～7°。第65页/共206页3．压力损失文丘里洗涤器内高速气流的动能用于雾化和加速液滴。第66页/共206页4.除尘效率第67页/共206页6.3过滤式除尘器

过滤式除尘器，又称空气过滤器。过滤式除尘器是用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置。过滤介质亦称滤料。在20世纪70年代，工业界广泛采用廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物作为除尘器的滤料，称为颗粒层除尘器；随后出现了纤维织物作滤料的袋式除尘器。袋式除尘器的除尘效率一般可达99％以上。虽然是最古老的的除尘方法之一，但由于它效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用。第68页/共206页一、袋式除尘器工作原理第69页/共206页重要概念：

粉尘初层：颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散的作用，逐渐在滤袋表面形成的粉尘层称为粉尘初层。

粉尘初层是袋式除尘器的主要过滤层，滤布只不过起着形成颗粒初层和支撑它的骨架的作用。

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随着颗粒的捕集，粉尘层的厚度逐渐增加，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附着在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。此外，气体经过滤袋的压力过高，会造成较大的能量消耗，因此需要对除尘器进行清灰。但清会不能过度，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著下降。下图给出了典型滤袋在清洁状态和形成粉尘初层后的除尘效率曲线。第71页/共206页

从该图中可以看出两点：

1.清洁滤料对粉尘的捕及效率不高，只有在粉尘初层形成后，袋式除尘器才会有较高的除尘效率。

2.正常工作的袋式除尘器具有很高的捕及效率，可达99％以上。可见袋式除尘器是一种高效的除尘器。第72页/共206页影响袋式除尘器滤尘效率的因素①、滤料的积尘状态粉尘负荷m单位面积滤布上的积尘量(G/A)kg/m2②、滤料的种类织布（素布、绒布）毡布③、过滤速度vf定义为烟气实际体积流量与滤布面积之比，所以也称气布比。

vf=Q/60Am/min影响惯性碰撞、扩散作用第73页/共206页针孔1第74页/共206页针孔2第75页/共206页二、袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失可表达成如下形式：

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在时间t内，沉积在滤袋上的颗粒物质量m可以表示为

沉积在滤袋上的粉尘层厚度可以表示为第77页/共206页

由此可见，对于给定的烟气特性和颗粒层渗透率，颗粒层的阻力与烟气中颗粒物浓度、过滤时间成线性关系，与过滤速度的平方成正比。第78页/共206页三、袋式除尘器的滤料

滤料是袋式除尘器的主要组成部分之一，对袋式除尘器的造价、滤尘工作性能以及运行费用影响很大。滤料的工作性能主要包括过滤效率透气性强度等。运行费用是指运行时因能量消耗和滤料更换、维修所付的费用等。滤料需要的费用占设备总造价的20~30%左右。第79页/共206页选择袋式除尘器的滤料，应遵循以下几个原则：

1)滤料在滤尘时容尘量应较大，清灰后能保留完好的初尘层，使之能保证较高的效率，清除较细的粉尘粒子；

2)在均匀容尘状态下，透气性要好，压力损失小；

3)抗折、耐磨、耐温和耐腐蚀性要好，机械强度要高，性能要稳定；

4)吸湿性小，易于清除沉积在初粉尘层上的粉尘粒子；

5)使用寿命长，价格低廉。第80页/共206页按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等按滤料结构分，有滤布和毛毡两类第81页/共206页四、清灰方式第82页/共206页第83页/共206页工业应用的典型的机械振打袋式除尘器第84页/共206页二、逆气流清灰第85页/共206页第86页/共206页第87页/共206页二、气环反吹清灰第88页/共206页工业应用的典型脉冲喷吹袋式除尘器二、脉冲喷吹清灰第89页/共206页第90页/共206页第91页/共206页第92页/共206页五、结构形式(1)按滤袋的形状分类圆筒形扁形和圆袋除尘器相比，在同样体积内可多布置20~40%过滤面积的布袋，因此，在滤料中粉尘负荷相同的条件下，扁袋除尘器占地面积较小。(2)按进气方式的分类上进气下进气粗尘粒直接落入灰斗，一般只是小于3μm的细粉尘接触滤袋，因此滤袋磨损小。但由于气流方向与粉尘沉降的方向相反，清灰后会使细粉尘重新附积在滤袋表面，从而降低了清灰效率，增加了阻力。与上进气相比，下进气方式设计合理、构造简单．造价便宜，因而使用较多。第93页/共206页(3)按含尘气流进入滤袋的方向分类内滤式粉尘被阻挡于滤袋内表面外滤式粉尘阻留于滤袋外表面

(4)按清灰方式的不同分类简易清灰袋式除尘器机械振动清灰袋式除尘器逆气流清灰袋式除尘器气环反吹清灰袋式除尘器脉冲喷吹清灰袋式除尘器联合清灰袋式除尘器第94页/共206页第95页/共206页六、袋式除尘器的选择、设计和应用1）选择与设计(1)选定除尘器型式、滤料及清灰方式(2)计算过滤面积

A=Q/60vF

简易清灰vF=0.20～0.75m/min

机械震动清灰vF=1.0～2.0m/min

逆气流反吹清灰vF=0.5～2.0m/min

脉冲喷吹清灰vF=2.0～4.0m/min

第96页/共206页（3）除尘器设计一般选用定型产品；若自行设计，主要步骤为：确定滤带尺寸：直径d和高度l；计算每条滤袋面积；计算滤袋数；2）应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛地用于各种工业部门的尾气除尘。它比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定；可以回收高比电阻粉尘。与文丘里洗涤器相比，动力消耗小，回收的干粉尘偏于综合利用。因此对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器是适宜的。第97页/共206页七、袋式除尘器的新进展

美国GORE公司发现聚四氟乙烯（PTFE）可经拉伸而成为一种强力的多孔材料。它们将这种新的材料称为“GORE-TEX膨体聚四氟乙烯”。该公司经过研究开发，采用特殊加工方法，使其延展成极其强韧、柔软的一种连续、孔隙率很高的微细多孔结构的膜，并将其与其他过滤材料（基布）覆合，形成了一系列新的覆膜过滤材料（覆膜滤料）。

第98页/共206页这种覆膜滤料的优点是：

1、滤料表面覆合的一层膨体聚四氟乙烯薄膜具有均匀微细的孔径，可根据不同的要求，生产出平均孔径为0.05～3цm的薄膜。这就使一般的粉尘不能穿透薄膜而进入到基布滤料中，不需要像普通滤料那样要在滤料表面形成一层粉尘层来提高除尘效率，倘若起到表面过滤的作用，具有较普通滤料高的过滤效率。

第99页/共206页2、薄膜表面摩擦系数低，疏水性好，粉尘容易从表面脱落，清灰效果好。因粉尘不能渗透到基布中产生不可恢复的阻力，能较长时间保持过滤时压力损失稳定。3、薄膜的耐温，抗酸、碱等化学腐蚀性能好。当基布选择合适时，使用寿命较长。4、一般情况下，过滤速度较普通过滤材料高。第100页/共206页美国Gore公司近年来推出的新滤料Gore-tex最优过滤性能的实现Pristyne@

高质量性能戈尔覆膜滤料AdvancedHybrid静电除尘器的可靠袋式除尘器的性能Remedia经济有效地去除二恶英第101页/共206页滤筒第102页/共206页八、颗粒层除尘器

以硅砂、砾石、矿渣和焦炭等粒状颗粒物作为滤料。在除尘过程中，气体中的粉尘粒子是在惯性碰撞、拦截、布朗扩散、重力沉降和静电力等多种捕尘机理作用下而捕集的。其优点主要表现在

(1)适于净化高温、有磨损、易腐蚀、易燃易爆的含尘气体；

(2)其过滤能力不受灰尘比电阻的影响，除尘效率高。但颗粒层除尘器的不足之处表现在过滤气速不能太高，在处理相同烟气量时阻力高，所需过滤面积比布袋除尘器大等等。第103页/共206页分类(1)按颗粒床层的位置分类可分为垂直床层和水平床层。(2)按床层的状态分类可分为固定床、移动床和流化床。(3)按清灰方式分类可分为不再生(或器外再生)、振动加反吹风清灰、耙子加反吹风清灰、沸腾反吹风清灰等。(4)按床层的数目分类可分为单层和多层。第104页/共206页第105页/共206页6.4电除尘器

电除尘器是利用电力作用清除气体中固体或液体粒子的除尘装置。电除尘器具有如下的优点：

1.电除尘器的除尘效率高。如果设计的合理，安装施工质量高时，电除尘器可以达到任何除尘效率的要求。目前，工业上应用的电除尘的除尘效率达到99%以上已属多见。电除尘器对气体净化的程度，可根据生产工艺条件及国家规定的排放标准来确定。第106页/共206页2.可以净化气量较大的烟气。在工业上净化l05~106m3/h烟气的电除尘器已得到普遍应用。3.电除尘器能够除下的粒子粒径范围较宽，对于0.1μm的粉尘粒子仍有较高的除尘效率。4.可净化温度较高的含尘烟气。用于净化350℃以下的烟气，可长期连续运行，用于净化更高温度烟气时，需要特殊设计。

第107页/共206页5.结构简单，气流速度低，压力损失小，干式的压力损失大约100~200Pa，湿式的压力损失稍高些，通常为200~300Pa。6.能量消耗比其它类型除尘器低。如以每小时净化l000m3，电能消耗约0.2~0.8kw·h。7.可以实现微机控制，远距离操作。第108页/共206页电除尘器具有如下缺点：一次投资费用高，钢材消耗量较大。除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出。不适宜直接净化高浓度含尘气体；对制造和安装质量要求较高；需要高压变电及整流控制设备；占地面积大。第109页/共206页一、电除尘器的工作原理第110页/共206页其工作原理涉及三个基本过程悬浮粒子荷电带电粒子在电场内迁移和捕集将捕集物从集尘电极表面清除高压直流电是使粒子荷电的最有效的方法。荷电粒子的捕集是使其通过延续的电晕电场或光滑的不放电的电极之间的纯静电场而实现的。前者成为单区电除尘器，后者粒子荷电和捕集在不同区域完成，成为双区电除尘器。第111页/共206页单区双区第112页/共206页二、电晕放电1.气体的电离和导电过程

第113页/共206页电晕区：自由电子能引起气体分子离子化的区域。电场击穿——电子雪崩第114页/共206页第115页/共206页第116页/共206页2.电子的附着和空间电荷的形成

自由电子的迁移速度比气体离子的迁移速度高得多（约高1000倍），如果没有电子的附着而形成大量负离子，则自由电子会迅速流至接地极。这样便不能在两极间形成稳定的空间电荷，并且几乎在开始发生电晕放电的同时就产生了火花放电。因此，对负电晕来说，电负性气体的存在，电子的附着和空间电荷的形成，是维持电晕放电的重要条件。电负性气体有O2、Cl2、HF、SO2等。第117页/共206页第118页/共206页3.起晕电压开始产生电晕电流时所施加的电压称为起晕电压。起晕电压与烟气性质、电极形状、几何尺寸等因素有关。皮克（Peek）提出起晕电压的计算公式，对于管式电除尘器，电晕线的半径为a，起晕电压可用下式计算：第119页/共206页分析：a↓，Vc↓第120页/共206页正、负电晕极起晕电压的比较：相同电压下，负电晕产生较高的电晕电流，而且击穿电压也高的多。所以，对于工业气体净化，倾向于采用负电晕极；对于空气调节系统则采用正电晕极，优点在于其产生臭氧和氮氧化物的量低。第121页/共206页3.影响电晕特性的因素

电晕特性取决于许多因素。包括电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及它们在电晕极和集尘极上的沉积等。气体组成的影响

H2、Ar、N2等不能形成负离子

O2、SO2、HF等电负性气体

CO2、H2O等在高速离子撞击下形成负离子气体温度和压力—影响电子平均自由程第122页/共206页三.粒子荷电1.荷电机理在除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粒子荷电机理。一种是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，称为电场荷电或碰撞荷电。另一种是由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程，称之为扩散荷电。这种过程依赖于离子的热能，而非依赖于电场。

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粒子的主要荷电过程取决于粒径，对于dp>0.5μm的微粒，以电场荷电为主；对dp<0.2μm的微粒，则以扩散荷电为主；对于粒径介于0.2～0.5μm的粒子，则需要同时考虑这两种过程。第124页/共206页2.电场荷电第125页/共206页饱和荷电量影响因素：粒径、介电常数、电场强度饱和荷电时间<0.1s。第126页/共206页3.扩散荷电没有饱和荷电量，取决于粒子热运动的动能、粒子大小和荷电时间。利用分子热运动理论可以导出扩散荷电的理论方程，见课本P184页，（6－32）式。第127页/共206页4.电场荷电和扩散荷电的综合作用第128页/共206页5.荷电异常现象

当气流中微小颗粒的浓度↑，虽然荷电粉尘所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷很大，严重地抑制了电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷。当气流中微小颗粒的浓度↑↑，电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎为零，失去除尘作用，即为电晕闭塞。第129页/共206页四.荷电粒子的运动和捕集[1]粒子的驱进速度第130页/共206页[2]捕集效率方程（Anderson－Deustch）假定：(1)电除尘器中含尘气流为紊流运动状态，由于紊流的混掺作用，粉尘粒子呈均匀分布含尘浓度相同；(2)通过除尘器的气流速度除边界层内不均匀外，都是均匀分布的，气流运动不影响尘粒子的驱进速度；(3)粉尘粒子一进入电除尘器内就认为已经完全荷电；(4)集尘极表面附近的粉尘粒子的驱进速度，对于所有粉尘都为常数，与气流速度相比是很小的，(5)不考虑清灰过程或反电晕而引起的再飞扬，也不考虑颗粒凝聚、电晕不均匀等因素的影响。第131页/共206页捕集效率方程式推导示意图a—单位长度集尘板面积，m2/m；Q—气体流量；A—总集尘板面积；L—电场长度；u—气体流速；ω—粉尘驱进速度；F—电场截面积。第132页/共206页

则在dt时间内于dx空间捕集的粒子质量为：第133页/共206页[3]有效驱进速度[4]影响因素①ω②A/Q③比电阻第134页/共206页五、粉尘比电阻1.粉尘导电机制工业粉尘导电方式有两种，取决于粉尘和气体的温度和组成。在高温（约高于200℃）状况下，导电发生主要通过粉尘本体内部的电子或离子进行，称为体积导电。在较低温度下，气体中存在的水分或其他化学调节剂被尘粒表面吸附，因而导电主要是沿尘粒表面所吸附的水分和化学膜进行的，称为表面积导电。第135页/共206页2.比电阻对电除尘器运行的影响工业气体中的粉尘比电阻往往差别很大，低者（炭黑）约为103Ω•cm，高者（105℃的石灰石粉尘）可达1014Ω•cm。一般情况下，电除尘器运行最适宜的范围为104～2×1010Ω•cm。第136页/共206页第137页/共206页第138页/共206页高比电阻粉尘的影响清灰不易反电晕：对于高比电阻粉尘，随着粉尘层厚度的增加，造成电荷的积累，使粉尘层表面的电位增加，以至使粉尘层的内部位产生击穿，引起从集尘极向电晕极的正向电晕放电，称为反电晕。第139页/共206页第140页/共206页3.捕集高比电阻粉尘的措施为了捕集高比电阻粉尘，可以采取的措施主要有：（1）对烟气进行调质；（2）改变电除尘的供电方式，如采用脉冲供电；（3）改变除尘器本体结构，如适当加宽极间距，采用加辅助电极的三电极电除尘器等。第141页/共206页

降低比电阻可采用调节烟气温度或增加水分及其他调节剂的方法。

还有一种采取降低烟气温度来减小粉尘比电阻的方法。

调节比电阻的第三种方法是添加化学调节剂增大粉尘的表面导电性。常用的添加剂有三氧化硫（SO3）、氨（NH3）及水雾等。第142页/共206页第143页/共206页六、被捕集粉尘的清除及时清除集尘极和电晕极上的积灰，是保证电除尘器高效运行的重要环节之一。电极清灰方法在湿式和干式电除尘器中是不同的。1．湿式电除尘器的清灰一般是用水冲洗集尘极板，使极板表面经常保持一层水膜，当粉尘沉降到水膜上时，便随水膜流下，从而达到清灰的目的。

第144页/共206页2．干式电除尘器的清灰集尘极板的清灰方式有多种，如钢刷清灰，机械振打、压缩空气喷吹、电磁振打及电容振打等。目前应用最广的极板清灰方式是下部机械挠臂锤切向振打。3.电晕电极的清灰常用的电晕电极振打清灰装置是与集尘极振打装置基本相同的侧部机械振打装置。第145页/共206页

集尘极振打装置

第146页/共206页电晕极的侧部振打装置

第147页/共206页七、电除尘器的结构

1.分类

(1)按集尘电极的型式管式电除尘器板式电除尘器第148页/共206页第149页/共206页(2)按含尘气流在电除尘器中流动方式分类按气流在除尘器中流动方式的不同可分为立式电除尘器和卧式电除尘器。1)立式电除尘器：能使含尘气流净化过程在自下而上流动过程中完成的电除尘器称为立式电除尘器，一般来说，管式电除尘器为立式电除尘器。2)卧式电除尘器：含尘气流净化过程是在气流水平运动过程中完成的电除尘器称为卧式电除尘器。板式即为卧式电除尘器。第150页/共206页1.入口2.气流分布板3.气流分布板清灰装置4.电晕极的清灰装置5.绝缘子室6.出口7.除尘器外壳8.观察孔9.集尘极10.集尘极的清灰装置11.电晕极12.灰斗第151页/共206页

(3)按集尘极和电晕极在除尘器空间配置不同分类按集尘极和电晕极在除尘器中空间配置不同可分单区电除尘器和双区电除尘器。第152页/共206页第153页/共206页

(4)按收尘极上清灰方式的不同分类按收尘极上清灰方式不同可分干式电除尘器、湿式电除尘器和半湿式电除尘器。2.电晕电极对电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、容易清灰。3.集尘极集尘极应该满足以下要求：振打时二次扬尘少；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；振打易于清灰，造价低。第154页/共206页第155页/共206页第156页/共206页4.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。输出电压峰值70～100kV、电流100～2000mA。5.气流分布板作用：保证气流均匀分布布置位置：除尘器入口喇叭形式:百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式、栏杆型分布板第157页/共206页气流分布均匀性评价我国采用均方根差作为评定指标，其定义式为：式中vij——测点上的流速，m/s；

——断面平均流速，m/s；

n、m——横向和竖向的测点数。实际工业电除尘器的值大约在0.1~0.15之间。实践经验认为，<0.1时气流分布很好，<0.15时较好，<0.25时也可以，>0.25是不允许的。

第158页/共206页气流分布均匀性与除尘效率的关系第159页/共206页第160页/共206页气流旁路：是指电除尘器中的气流绕过捕集区，而从下部灰斗或顶部高压绝缘空间或左右最外边极板与外壳内壁之间形成的通道中流过。解决办法：采用安装挡板的方法迫使气流返回主气流通过捕集区，可以减少或防止旁路气流。第161页/共206页6.选择和设计选择和设计电除尘器时需要提供的主要参数，

(1)要求的除尘效率或除尘器进出口浓度；

(2)气体的流量、组成、温度、湿度和压力；

(3)粉尘的组成、粒径分布、比电阻、密度、物性及回收价值。设计方法是，根据现有运行和设计经验：确定有效驱进速度，根据给定的气体流量和要求的除尘效率，按德意希一安德逊方程式计算出所需极板面积。第162页/共206页主要参数单位一般范围除尘效率％95～99.99有效驱进速度cm/s3～30电场风速m/s0.4～4.5通道宽度m0.15～0.6气体停留时间s2～10电压kV50～70压力损失Pa200～500电场数个1～5电除尘器一般技术数据第163页/共206页

例：某钢铁厂90m2烧结机机尾烟气电除尘器的现场测试结果为：电除尘器入口含尘浓度C1=26.8g/m3，出口含尘浓度C2=0.133g/m3，烟气流量Q=44.4m3/s。该电除尘器采用Z

型极板和星形电晕线，有效断面积F=40m2，集尘极板总面积A=1982m2（二个电场）。试参考以上数据设计另一新建130m2烧结机机尾烟气的电除尘器，工艺设计给出的总烟气量为70.0m3/s。第164页/共206页解：根据实测数据计算原电除尘器的除尘效率和有效驱进速度。除尘器的电场风速第165页/共206页按要求的，选取，求得新除尘器的比集尘极面积A/Q=52.4s/m，则所需集尘极板总面积若选取系列产品SHWB60型，则集尘极板总面积为3743m2，有效断面积为63.3m2，这时电场风速为可以满足设计要求。第166页/共206页电除尘器现代进展高频电源的引入斜气流技术电－袋复合除尘技术第167页/共206页普通电除尘器的电源频率50~60Hz直流高压(40kV~70kV)小电流(50~300mA)第168页/共206页电除尘器供电机组框图第169页/共206页升压变压器380V→60kV高压整流器交流→直流主体调节器调节电气条件，主要是调节电压自动控制回路以反馈量为调压依据，自动调节可控硅的移相角，使高压电源输出的电压随电场的工况的变化而调节。电阻调压器（手动调压）感应调压器可控硅调压器第170页/共206页典型情况下电除尘器的伏安特性曲线

现代电除尘器供电机组中，是用自动调节电除尘器运行的电气条件来维持电极上最大可能出现的电压的。也就是使电压保持高数值，总保持于击穿的边缘，但又不发生电弧击穿。第171页/共206页第172页/共206页电压自动调节的方式按火花放电给定频率调节电极电压单位时间里火花放电的频率与电场的除尘效率有一定关系。在火花放电频率为40～70次/min范围内，对除尘最为有利。超过这个频率，由于火花击穿能耗增加，除尘效率反而下降。第173页/共206页高频脉冲供电技术

在一定直流高压电（或基础电压）的基础上，叠加了有一定重复频率、宽度而电压峰值很高的脉冲电压。这种供电技术对于克服电除尘器在收集高比电阻粉尘时，电场中形成的反电晕现象很有作用。第174页/共206页脉冲电源供电t／ms电压/kVaba—基础电压b－脉冲电压第175页/共206页脉冲供电设备的主要特点施加在电场上的峰值电压比常规供电高1.5倍左右；增加了粉尘的荷电机率；对粉尘性质的变化有良好的适应性，有利于克服反电晕现象；节电效果明显；当粉尘比电阻高于1012Ω·cm时，脉冲供与常规供电相比，改善系数可达1.6~2.0。第176页/共206页highfrequencySwitchedIntegratedRectifier(SIR)第177页/共206页传统T/R的典型波纹形式【电流，电压（负）和波纹】