湖大大气污染控制工程课件06电除尘器

第六章电除尘器1、概念：利用静电力实现粒子与气流沉降分离的一种装置。2、主要优点：（1）除尘效率高，可高于99%；（2）消耗能量小，压力损失一般为200-500Pa；（3）处理烟气量大，可处理500℃以下的高温、高湿烟气；（4）能连续操作，自动化程度高。3、电除尘器的主要缺点:（1）设备庞大，占地面积大；（2）一次性投资高；（3）不易实现高比电阻和低比电阻粉尘的捕集6、1概述6、1、1电除尘器的工作原理

1、气体电离

2、粒子荷电

3、粒子沉降

4、粒子清除6、1、2电除尘的分类1、按集尘极形式分：管式和板式；2、按粒子荷电和放电空间位置分：一段式和两段式；3、按气流流动方向分：卧式、立式；

4、按清灰方式分：干式、湿式6、2电晕放电6、2、1气体的电离1、电晕放电的概念2、电晕放电的类型（1）正电晕（2）负电晕思考：二者有何区别？3、火花放电及防止6、2、2起始电晕电压1、概念：开始发生电晕放电时的电压，又称为临界电压。2、起始电晕所需电场强度的计算式（皮克公式）

3、起始电晕电压的计算式式中：m——导线光滑系数，无因次，一般为0.5~1.0；ro——电晕线半径，mδ——空气的相对密度，=（T0P）/（TP0）T0=298K,P0=101.33kPa；T,P——运行状况下空气的温度和压力；rc——管式电极的半径,m6、2、3影响电晕放电的主要因素1、气体组成的影响对电子亲和力高和迁移率低的气体施加更高的电压，可改善电除尘器性能。2、温度和压力的影响（1）改变起晕电压（2）由于离子迁移速率改变而影响伏安特性，最终影响起晕电压。使离子迁移速率增大的三种原因：①温度和场强不变时，压力降低气体密度减小②气体密度和场强不变时，提高温度③气体的温度和密度不变时增大场强6、3粒子荷电6、3、1电场荷电1、电场荷电有关的概念和计算（1）电场荷电的概念：指粒子在电场中沿电力线作定向移动而与粒子碰撞并使其荷电，这是粒径大于1.0μm的大粒子的主要荷电机制。（2）饱和电荷：在电场荷电的过程中，随着粒子荷电量的增加，电力线逐渐受到排斥，最后全部电力线都不由粒子发出，此时粒子所带的电荷称为饱和电荷。（3）粒子荷电量的计算①饱和荷电量

式中：qs——饱和荷电量，C；dp——粒子直径,m；E0——两极间的平均电场强度,V/m；εo——真空介电系数,8.85×10-12；εP——粒子的相对介电系数，无因次，1~∞式中：qt—荷电时间为t时粒子的荷电量，C；t——荷电时间，即粒子在荷电区的停留时间，s；

to——荷电时间常数，即qt/qs=50%时所需的时间，s；N0—电晕场中的离子密度，个/m3

；e—电子的电量，e=1.60×10-19C，K—气体离子的迁移率，m2/（v.s）注意：当t≥10t0时，即可认为qt=qs。②任一时刻的荷电量2、影响电场荷电的因素（1）粒径dp（2）粒子相对介电系数εp（3）电场强度E0（4）电晕场中的电子密度N0：越大，荷电时间越短6、3、2扩散荷电1、扩散荷电的概念：离子做不规则热运动与颗粒碰撞使粒子荷电，是粒径小于0.4μm的小粒子的主要荷电机制。主要与粒子附近离子密度和离子的热运动速度有关。思考：扩散荷电和电场荷电有何区别？越大，荷电量越大2、扩散荷电的计算（怀特公式）式中：k—波尔兹曼系数，k=1.38×10-23J/K;T—气体温度,K；ū—气体离子的算术平均热运动速度，m/s，按下式计算：m—单个气体分子的质量，kg6、3粒子荷电6、3、3电场荷电和扩散荷电的综合作用（对于1—0.4μm的粒子）对于1—0.4μm的粒子，两种荷电机制均起作用，粒子的荷电量可按下式计算

q=qt（电场荷电）+qt（扩散荷电）

6、3、4异常荷电现象

1、反电晕:沉积在集尘极表面的高比电阻离子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生电晕放电的现象。

2、电晕闭塞：当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用。比电阻的定义：也叫电阻率。用来表示各种物质电阻特性的物理量。用某种材料制成的长为1米、横截面积为l米的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。

在国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米。一般常用的单位是欧姆·厘米。①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220V、1OOW电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。

6、4粒子的捕集6、4、1粒子的驱进速度1、含义：在电场中的荷电粒子受到库仑力和气流阻力的作用，当二力平衡时，可以达到一个稳定的电力沉降速度，即粒子驱进速度。2、粒子驱进速度的表达式（认为气流处于层流状态）：

对于粒径大于1μm的粒子，粒子荷电量可按饱和荷电量计算，此时粒子的驱进速度为式中：Ep——集尘极表面的电场强度V/m；q——粒子荷电量，C;μ——气体粘度，Pa.s;dp——尘粒的直径,m;注：当粒径小于0.4μm时，粒子荷电量可按扩散荷电量计算；当粒径大于0.4μm小于1μm时，粒子荷电量可按扩散荷电量加上饱和荷电量计算，但须进行康宁汉修正。3、粒子驱进速度公式的适用条件①理论驱进速度公式是假设含尘气流在除尘器内作层流运动下导出的；②该公式计算出的粒子驱进速度，仅是粒子的平均驱进速度的近似值。6、4、2捕集效率方程（德意希方程）1、有关的假设：①电除尘器中的气流处于紊流状态，通过除尘器任一横断面的粒子浓度和气流分布是均匀的，速度大小等于气流平均速度υ；②在集尘极板附近的边界层内，气流处于层流状态，粒子以驱进速度ω运动，不受气流速度的影响；③进入除尘器的粒子立刻达到了饱和荷电；④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。2、理论分级捕集效率方程：

η=1–C1i/C2i=1–exp(–Aωi/Q)适用条件：★粒子的粒径相同，且驱进速度不超过气流速度的10%-20%；★作为除尘效率的近似计算，ω应取某种形式的平均驱进速度。6、4、3影响粒子捕集效率的因素1、有效驱进速度ωp：根据某种除尘器结构形式在一定条件下测得的总捕集效率值，代入分级效率方程，计算出相应的驱进速度，称之为有效驱进速度。◆作用：用来描述工业除尘器的性能，并作为同类除尘器设计中确定其尺寸的基础，即用有效驱进速度来代替理论驱进速度。◆影响因素：粉尘的特性、粒径分布、气流速度大小及其分布，电除尘器结构形式、清灰振打方式、供电方式等。在一定范围内随气流速度增大而增大，与其他因素的关系较复杂，需具体问题具体分析。2、粉尘比电阻的影响电除尘器运行的最适比电阻范围在1×104——2×1010Ω.cm。

(1)粒子的比电阻过低：重返气流（2）粒子的比电阻过高：产生反电晕、削弱集尘场强6、5电除尘器的结构1、电晕电极

对电晕线的要求：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。2、集尘电极3、电极清灰装置及灰斗4、气流分布装置5、电除尘器的外壳6、电除尘器的供电6、6电除尘器的设计和选型6、6、1电除尘器的设计计算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S23－28cm驱进速度ω3－18cm/s比集尘极表面积A/Q300－2400m2/（1000m3/min）气流速度v1－2m/s集尘极长高比L/H0.5－1.5比电晕功率Pc/Q1800－18000W/（1000m3/min）电晕电流密度Ic/A0.05－1.0A/m2平均气流速度

烟煤锅炉v1.1－1.6m/s褐煤锅炉v1.8－2.6m/s例题2：某板式电除尘器平均场强为3.4kv/cm，电场中离子数密度为11013个/m3,离子质量为5.310－26kg,粉尘的相对介电系数为1.5，粉尘在电场中的停留时间为5s。已知运行时空气温度为423K,压力为101.33kPa,空气粘度为2.3810－5pa.s,气体分子平均自由程为0.10310－6m。试计算：（1）粒径为0.2um,10um的尘粒的荷电量；（2）这两种粒子的理论趋进速度。解：计算气体离子的算术平均热运动速度例题3：某一极板间距为300mm的电除尘器，净化下表所给的粉尘的分割粒径为0.9um。电除尘器进口粉尘浓度为10g/m3。且规定排放浓度不得超过200mg/m3。假定德意希方程形式为其中，k为经验常数，dp为粒径(um)。试确定：（1）电除尘器净化该种粉尘总的除尘效率；（2）排放浓度能否满足排放标准？平均粒径（μm）3.58.013.019.