湿法电除尘资料

湿法电除尘（雾）WESP技术培训培训目标一、了解除尘器的定义和类别二、掌握电除尘器工作原理三、熟悉电除尘器基本结构四、掌握湿法电除尘器的基本结构和主要部件五、掌握电除尘器术语六、图纸一、除尘器的定义和类别全球污染最高的在北非和中国的华北、华东、华中全部，群众对灰霾天气习以为常中国已成为世界上大气污染最严重的国家之一电厂、石化等等工业大气污染……汽车等交通工具污染……建筑等扬尘污染…………阴霾天气大气过度污染截止2012年底，我国尘肺病累计发病60余万例，死亡人数超过14万例，病死率为24％……我国呼吸系统疾病、尘肺病、冠心病等人数目增长速度居世界之首……要命的空气！浙江省PM2.5粉尘的治理目标是到2015年，PM2.5浓度降至60微克/立方米，到2020年，PM2.5浓度降至50微克/立方米…人类需要洁净的空气...国务院、省政府明确提出PM2.5粉尘治理目标复合微细颗粒物分级除尘技术研发，刻不容缓1．除尘器的定义任意形状与任何密度的固体粉尘或液滴，大小在10-3~103μm之间，与气体介质一起所组成的气态分散体系称为气溶胶（俗称含尘气体）。把气溶胶中固相粉尘或液相雾滴从气体介质中分离出来的过程称为除尘过程（亦称为分离捕集过程）。将气溶胶中的粒子从气体介质中分离出来并加以捕集的装置统称为除尘器。类别作用原理设备机械式惯性力重力沉降室旋风除尘器湿式水流冲洗水膜除尘器喷淋式、文丘里式、斜棒栅等过滤式过滤介质捕集布袋除尘器颗粒层除尘器电除尘静电力静电除尘器（干、湿）82．除尘器的分类9103．除尘器的性能指标（1）处理气体的流量（2）除尘器的压力损失技术性能指标（3）除尘效率（4）设备基建投资与运行管理费用（5）使用寿命经济性能指标（6）占地面积或占用空间体积（1）粉尘的形状：粒子的外形（2）粉尘的粒径：颗粒在某方向与同质有相同特性的球体的直径（3）粉尘的分散度：粉尘粒径的分布（4）粉尘的密度：真密度——不考虑颗粒间空隙的实有密度。堆积密度——自然堆积时单位体积的质量。（5）粉尘的安息角（堆积角/休止角）：自漏斗连续落到平板上自然形成的圆椎体母线与水平面的夹角。（6）粉尘的磨损性：粒子冲击器壁或与壁面摩擦产生的磨损。4．粉尘的性质（7）粉尘的黏附性：粉尘之间存在黏附力（分子力、毛细黏附力、库仑力）而形成团聚的性质。（8）粉尘的荷电性质：由于摩擦和电场的作用而荷电的能力。（9）粉尘的比电阻：每平方厘米面积上厚度为1cm的粉尘层，沿厚度方向测得的电阻值，[Ω·cm]（10）粉尘的成分：粉尘的化学成分。（11）粉尘的浸润性：粉被水浸润的现象（用浸润速度表示，亲水性粉尘/疏水性粉尘）（12）粉尘的爆炸性：遇明火、高温、摩擦可能发生爆炸的特性。（13）粉尘的放射性：原生放射性和次生放射性5．我国燃煤电厂除尘技术的发展与应用•1995年之前——湿式除尘器为主•1995年至今——电除尘器为主•2000年之后布袋除尘器的应用受到重视14二、电除尘器工作原理1悬浮粒子荷电2带电粒子在电场内迁移和捕集3清除捕集物双区电除尘器单区电除尘器含尘气体清洁气体集尘板（+）电晕线(一)粒子荷电和放电在同一个电场中进行荷电段集尘段电晕线集尘板（-）高压板（+）电晕放电粉尘荷电粉尘运动放电金属线电晕极含负离子区电晕区金属管集尘极三步曲1．电晕放电•1.1电晕放电机理•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2223•1.2起始电晕电压---开始产生电晕电流所施加的电压–管式电除尘器内任一点的电场强度–起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）•一空气的相对密度•m－导线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0•对于清洁的光滑圆线m=1，实际可取0.6～0.7)/ln()(abrVrE6c310(0.03/)Ema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---施加于电晕线与集电极之间的电压–在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压：abaTPPTTPPTamVcln03.010300006=T0P/TP0P0、T0为标况下的大气压（1atm）和温度（298K）；T、P为运行状况的温度和空气压力；可见，起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。电晕线越细，起始电晕所需要的电压越小。•板式电除尘器：•式中：c——两个电晕极之间的半径，m；•a——电晕极半径，m；•b——电晕极到集尘极的距离。时当；时当式中26.04ln2cbecdcbbdadaEVcbcc•正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离--电场击穿；相应的电压--击穿电压在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低•1.3影响电晕特性的因素–电极的形状、电极间距离–气体组成、压力、温度–不同气体对电子的亲合力、迁移率不同–气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压–气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积–电压的波形•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–对于dР﹥0.5m的微粒，以电场荷电为主–对于dР﹤0.15m的微粒，以扩散荷电为主–对于粒径介于0.15～0.5m之间的粒子，则需要同时考虑这两种过程。2．粒子荷电粒子荷电电荷累积粒子场强增加没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和2.1电场荷电•粒子获得的饱和电荷（2）影响电场荷电的因素粒径dp和介电常数ε电场强度E0和离子密度N0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200p3()2qEd00E－真空介电常数，等于8.85×10-12一电场强度，V/m一粒子相对介电常数200p3()2qEd00E－真空介电常数，等于8.85×10-12一电场强度，V/m一粒子相对介电常数00E－真空介电常数，等于8.85×10-12一电场强度，V/m一粒子相对介电常数•与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）•荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间•扩散荷电理论方程k一玻尔兹曼常数，1.38×10－23J/KT一气体温度，KN0－离子密度，个/m3e－电子电量，e＝1.6×10－6C一气体离子的平均热运动速度，m/s20pp0202πln(1)8kTdeudNtnekTuk一玻尔兹曼常数，1.38×10－23J/KT一气体温度，KN0－离子密度，个/m3e－电子电量，e＝1.6×10－6C一气体离子的平均热运动速度，m/s20pp0202πln(1)8kTdeudNtnekTu2.2扩散荷电•处于中间范围（0.15～0.5μm）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2.3电场荷电和扩散荷电的综合作用2.4异常荷电现象•反电晕：沉积在集尘极表面的高比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，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。•电晕闭塞当含尘量大于某一数值时，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，即电晕闭塞。•在电晕区内，气体正离子向电晕极运动的路程极短，因此它们只能与极少数的尘粒相遇并使之荷正电，而沉降在电晕极上；在负离子区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘极上。3．粉尘沉积•电晕极的清灰一般采用机械振动的方式。集尘极清灰方法有在干式和湿式除尘器中是不同的。•在干式除尘器中，沉积在集尘极上的粉尘是由机械撞击或电极振动产生的振动力清除的。•在湿式除尘器中，则采用水冲洗的形式清除。4．粉尘的清除三、电除尘器的基本结构1．管式电除尘器和板式电除尘器1.1单管电除尘器示意图1.2多管电除尘器示意图1.3板式电除尘器示意图立式电除尘器示意图卧式电除尘器示意图2．立式和卧式电除尘器3．单区和双区电除尘器44板式单区电除尘器示意图板式双区电除尘器示意图干式电除尘器示意图湿式电除尘器示意图4．干式和湿式电除尘器四、湿法电除尘器的基本结构和部件第一台除尘器是WESP，由Dr.Cottrell1907年提出；WESP最初是用来收集SO3酸雾；第一台干式除尘器是由DetroitEdison1922年首先应用；从1970年后WESP广泛用于大气污染物综合治理；目前已经在欧美和日本已经获得推广应用；1．湿法电除尘器的基本结构为什么要采用湿法除尘器？湿法去除PM2.5、SO3和重金属效率高；浊度能够降低至5%；没有振打等机械部件，内部维护少；不存在破袋、二次污染等环境问题。可以减少酸性气体对除尘器的腐蚀；不用收集大颗粒；烟气温度低，不需考虑烟气结露问题；体积小，可以模块化设计；WESP位于脱硫终端处理设备：水雾与粉尘凝聚粉尘与水雾荷电；荷电后粉尘收集到极板；水膜冲洗极板收尘极板放电极极板水膜湿法电除尘器（WESP）干法电除尘器（DESP）烟气温度（℃）～55120～450烟气湿度（%）10010电场密度(mA/m2)明显高于DESP受燃煤含硫量和粉尘性质影响波动较大电阻率不影响重要因素烟气流速（m/s）1.5~31.5停留时间（s）1~510二次飞扬无严重材质特殊钢材/塑料等碳钢不受比电阻影响无二次扬尘极板无粉尘堆积无振打运动部件脱除SO3酸雾，减少烟囱腐蚀有效捕集PM2.5高效可靠多污染物同时去除烟气温度低、气体流速高，设备体积小模块化设计、安装简单湿法脱硫—WESP一体设计立式WESP独立WESP设计卧式WESP•电晕电极•集尘电极•气流分布装置•灰斗（集液槽）电除尘器本体•高压供电装置•低压自动控制系统•绝缘子加热恒温自动控制系统电气系统2．湿法电除尘器的主要部件•喷淋设备•喷淋循环泵•碱罐与计量泵•循环水池清灰与水循环设备•2.1电晕电极•对电晕电极的基本要求：①起晕电压低；②放电强度高，电晕电流大；③机械强度高，耐腐蚀；④能保证准确的极间距；⑤易清灰。a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线–电晕线固定方式•重锤悬吊式•管框绷线式•2.2集尘极•对集尘电极的要求是：①有利于粉尘在板面上沉积，二次扬尘小；②易于清灰，形状简单;③易于制造并有足够的刚度和强度。•集尘极型式:管式板式58a）圆管式（b）蜂窝式（c）郁金花状59（a）小C板（b）波纹板（c）CW形板（d）ZT形板（e）棒帏形板（f）Z形板（g）480C形板（h）735C形板2.3电除尘器高压供电装置（1）电除尘器高压供电装置的作用向电除尘器施加高压电流和电压，提供烟气粉尘荷电电荷和收集粉尘的电场力。高压供电装置是组成电除尘器的关键设备之一。1）升压变压器将工频380V或220V交流电压升到除尘器所需的高电压，通常为50～60kV。极板间距加大，要求的电压也相应增高，现已有电除尘器的电压提高到了80～200KV以上。静电除尘器升压变压器2）整流器整流器的作用是将高压交流电变为直流电。目前多采用半导体硅整流器。高频开关电