电除尘

8电除尘器电除尘器是利用电场的作用清除气体中固体或液体粒子的除尘装置。除尘机理：电除尘器的放电极(又称电晕极)和收尘极(又称集尘极)接于高压直流电源，当含尘气体通过两极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体首先被电离，并使粉尘粒子荷电，荷电后的粉尘粒子在电场力的作用下移向集尘极，从而达到除尘目的。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具有耗能小、气流阻力小的特点电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理三个基本过程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）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自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源粒子荷电两种机理电场荷电(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0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m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。异常荷电现象沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象,破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞电除尘器电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200～500Pa处理烟气量大，可达105～106m3/h能耗低，大约0.2～0.4kWh/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荷电粒子的运动和捕集驱进速度力平衡关系驱进速度)3/(ppdqE＝捕集效率捕集效率一德意希公式德意希公式的假定:•除尘器中气流为紊流状态•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捕集效率2111exp()iiiiAQ有效驱进速度当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10％－20％时，德意希方程理论上才是成立的作为除尘总效率的近似估算，ω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ωe表式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）0.10－0.14冲天炉（铁－焦比＝10）0.03－0.04纸浆及选纸0.08水泥生产（干法）0.06－0.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.10－0.11酸雾（H2SO4）0.06－0.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.06－0.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.16－0.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80％生铁）0.125被捕集粉尘的清除电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积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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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例题1在气体压力下为1atm，温度为293K下(粘性系数μ=1.81Pa·s)运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0的粉尘荷电量q=0.3×10－15C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。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。解：例题2电除尘器的集尘效率为95%，某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的推荐成立，试求使用该添加剂后电除尘器的集尘效率。解：电除尘器的工作原理电除尘器组成结构图电除尘器结构－除尘器类型按集尘极形式不同，通常分为板式和管式两种。•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25一50m3/s以上按内部荷电区和分离区布置，分单区电除尘器和双区电除尘器。•双区电除尘器－荷电与分离分别在两个区完成，通风空气的净化和某些轻工业部门•单区电除尘器－荷电与分离在同一区内完成，控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染电除尘器结构－除尘器类型按气流流动分卧式电除尘器和立式电除尘器。•卧式电除尘器——气流水平运动•立式电除尘器——气流垂直运动按清灰方式分干式电除尘器和湿式电除尘器。•干式电除尘器——振打清灰•湿式电除尘器——集尘极上的粉尘靠水流排出电除尘器结构－电晕电极电晕电极常用的有直径3mm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、能维持准确的极距、易清灰等a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线电除尘器结构－电晕电极电晕电极电晕线固定方式•重锤悬吊式•管框绷线式电除尘器结构－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（约占总耗量的40－50%）有很大影响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•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，造价低电除尘器结构－集尘极常用板式电除尘器集尘极电除尘器结构－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—l00kV，电流为100－200mA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，但投资投资增加。必须考虑效率和投资两方面因素电除尘器结构－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土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土25%。粉尘比电阻比电阻在104～2X1010Ω·cm之间的粉尘，电除尘效果好当粉尘比电阻104Ω·cm时，由于粉尘导电性能好，到达集尘极后，释放负电荷的时间快，容易感应出与集尘极同性的正电荷，由于同性相斥而使粉尘形成沿极板表面跳动前进，降低除尘效率。当粉尘比电阻1011Ω·cm时，粉尘释放负电荷慢，粉尘层内形成较强的电场强度而使粉尘空隙中的空气电离，出现反电晕现象。正离子向负极运动过程中与负离子中和，而使除尘效率下降。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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粉尘比电阻克服高比电阻影响的方法保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统烟气调质•增加烟气湿度，或向烟气中加入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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发展新型电除尘器电除尘器的选择和设计电除尘器的选型比电阻在1010－2X1010Ω·cm的范围，可采用普通干式电除尘器。若比电阻偏高，则采用特殊的电除尘器，如宽间距电除尘器、高温电除尘器等，或在烟气中加入一定量的水雾、NH3等进行调质处理。低比电阻粉尘，一般干式除尘器难以捕集，但荷电颗粒凝聚后变为大颗粒，在其后加一旋风除尘器或过率式除尘器，则可获得较高的除尘效率。湿式电除尘器既能捕集高比电阻粉尘，也能捕集低比电阻粉尘，除尘效率较高。但除尘器的积垢和腐蚀问题较严重，产生的污泥需要处理。电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计比集尘表面积的确定（两种方法）根据一定的防尘器结构型式和运行条件下切得的总捕集效率、集尘板总面积A和气体流量Q，代人式(8．4)反算出相应的。根据有关资料，结合影响因素的分析选定购。电除尘器的选择和设计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ωe按德意希方程求得比集尘表面积A/Q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一般选择厂高比为0.5－1.0，要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0－1.5。)1ln(1)11ln(1/PQAee电除尘器的选择和设计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动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加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：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施便于电除尘器内部检查和维修的检修门高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施