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1、第6章 除尘装置2 电除尘器 Electrostatic Precipitators(ESP) 一、电除尘器的工作原理 二、电晕放电 三、粒子荷电 四、荷电粒子的运动和捕集 五、被捕集粉尘的清除 六、电除尘器的结构 七、粉尘比电阻 八、电除尘器的选择和设计 教学难点与重点 电除尘器的工作原理 荷电粒子的运动和捕集 电除尘器的结构 电除尘器的选择和设计2电除尘器n旋风除尘器对于 dp 102s， 完全可以忽略不计q所以，驱进速度（电场力与空气阻力达到平衡）1.驱进速度n驱进速度与粒径和场强的关系n当颗粒直径为250m时，与粒径成正比2.捕集效率一德意希公式n德意希公式的假定:n除尘器中气流为湍流
2、状态n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n粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程n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.捕集效率一德意希公式ndt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为n由dtdx/un积分n最终得2.捕集效率一德意希公式n捕集效率随粒径的变化3.有效驱进速度n当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的1020时，德意希方程理论上才是成立的 n作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的平均驱进速度n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e表示 e=0
3、.22m/sK指数，一般取0.53.有效驱进速度粉尘种类驱进速度/ms-1粉尘种类驱进速度/ms-1煤粉（飞灰）0.100.14冲天炉（铁焦比10 ）0.030.04纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）0.060.07平炉0.06水泥生产（湿法）0.100.11酸雾（H2SO4）0.060.08多层床式焙烧炉0.08酸雾（TiO2）0.060.08红磷0.03飘旋焙烧炉0.08石膏0.160.20催化剂粉尘0.08二级高炉（80生铁）0.125五、被捕集粉尘的清除 n电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积 n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 n从集尘极清除已
4、沉积的粉尘的主要目的是防 止粉尘重新进入气流q在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板q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五、被捕集粉尘的清除n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n常用的振打器n有电磁型和n挠臂锤型 振打装置示意图本图为摇臂锤振打示 意图 每排收尘极板设置一 摇臂锤，各锤错开 振打力度影响除尘效 果。请问：请问：影响影响振打振打 力度的主要因素有哪力度的主要因素有哪 些些。 锤臂长、捶重、材质 等六、电除尘器结构除尘器类型 n1.除尘器类型q双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门q单区
5、电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染n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n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2550m3/s以上2.电晕电极n电晕电极 q常用的有直径 3mm左右的圆形 线、星形线及锯 齿线、芒刺线等 q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.芒刺线电晕极示意图2.电晕电极n电晕电极 q电晕线固定方式n重锤悬吊式n管框绷线式3.集尘极n集尘极q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4050%）有很大影响q性能良好的
6、集尘极应满足下述基本要求n振打时粉尘的二次扬起少n单位集尘面积消耗金属量低n极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形n振打时易于清灰，造价低3.集尘极n常用板式电除尘器集尘极n进展宽间距压电除尘器：现已公认，在某些情况下板间 距可比平常增加50100%，然而除尘器性能并未改变。 其原理还没有完全解释清楚集尘极形式核心部件图4.高压供电设备n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n供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上n通常高压供电设备的输出峰值电压为70l000kV，电流为1002000mA n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，但投资增
7、加。必须考虑效率和投资两方面因素5.气流分布板n电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响n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n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n 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 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 25%。5.气流分布板n气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数 FV七、粉尘比电阻n比电阻n各种物质的电阻与其长度成正比，与其横截面积 成反比，并和温度有关：n n Rs比电阻；n L长度；n A横截面积。n定义：一种物质的比电
8、阻是其长度和横截面积各 为一单位时的电阻，比电阻的倒数称为电阻率。1.粉尘的导电性n工业粉尘导电方式有两种:n本体导电：取决于粉尘和气体的温度及组成。在高温时 （约大于200），导电主要通过粉尘本体内部的电子 或离子进行。在本体导电占优势的温度范围内，粉尘比 电阻称为容积比电阻。n表面导电：在较低温度下，气体中存在的水分或其它化 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，在导电沿尘粒表面进行 的温度范围内，粉尘比电阻称为表面比电阻。n沉积在集尘电极上的灰尘的比电阻对电除尘器能否有效 地运行有显著的影响：1.粉尘的导电性n比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的
9、除尘效率，适 宜的范围是从103-104cm-21010cm。n通常所需要的粉尘的最小导电率是1010（/cm）1 n高比电阻粉尘导电率低于大约1010（/cm）1，即电阻率大于1010/cm的粉尘，通常称为高比电阻粉尘。n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 n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 （1）比电阻过低n如果灰尘的比电阻小于103-104cm，n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。n解决途径：采取在电除
10、尘气后面串联旋风除尘器的 办法来解决。j-+V比电阻过高时模拟电路图（2）比电阻过高 当灰尘的比电阻超过1010cm，电除尘器的性能就随着比电 阻的增加而下降。主要是由于比电阻过高，容易形成反电晕现 象，使电除尘器的效率降低。1.粉尘的导电性n烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰 b.水泥窑粉尘2.高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响n高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降q低于1010/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响q比电阻介于10101011/cm之间时，火花率增加，操作电压降低q高于1011/cm时，产生明显反电晕2.高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响n粉尘比电阻对除尘
11、器伏安特性的影响 2.高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响n粉尘比电阻对有效驱进速度的影响 2.高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响n粉尘比电阻对场强分布的影响 3.克服高比电阻影响的方法n保持电极表面尽可能清洁q采用较好的供电系统q烟气调质n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 q改变烟气温度n向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度q发展新型电除尘器 烟气调质nS含量对粉尘比电阻的影响Log10resistivity, cm3.克服高比电阻影响的方法4.电除尘器分类n按清灰方式分类干式、湿式、半干式n按气流运动方向分类 立
12、式、卧式n按集尘极形式分类 管式、板式n按两极配置方式分 类 单区、双区v按电除尘原理的应用不同进行分类 静电复合式电除尘器 敞开式电除尘器5.电除尘器的安装、调试与运行维护n（1）电除尘器的安装n安装要求n安装程序n注意事项：nA、进、出口安装温度 计nB、安装一氧化碳检测 装置n（2）电除尘器的调试1、 调试部分nA、本体调试n构件安装、气量测定、分 布装置检查、清灰装置检 查等nB、供电装置调试nC、整体电除尘系统调试（3）电除尘器的运行维护A、本体维护 B、供电装置维护八、电除尘器的选择和设计 n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S2328cm驱进
13、速度318cm/s比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min ）气流速度v12m/s长高比L/H0.51.5比电晕功率Pc/Q1800 18000W/(1000m3/min)电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度烟煤锅炉v1.11.6m/s褐煤锅炉v1.82.6m/s、八、电除尘器的选择和设计n1.比集尘表面积的确定 q根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e按德意希 方程求得比集尘表面积A/Qn2.长高比的确定q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q要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.0 1.5。八、电除尘器的选择和设计n
14、3.气流速度的确定q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q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n4.气体的含尘浓度q如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高， 易发生电晕闭塞q应对措施提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕 极，电除尘器前增设预净化设备等八、电除尘器的选择和设计n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：
15、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电除尘器的选择设计和应用小结n1 电除尘的选择n 烟尘和烟气的来源和生产过程；n 烟尘粒度大小的分布；n 烟尘浓度；n 烟尘成分和结构；n 现场实际的烟尘比电阻；n 总烟量；n 烟气的压力、温度和成分；n 烟气和烟尘的腐蚀性。 n2电除尘的设计n（1）收集资料n （2）确定有效驱进速度n （3）集尘极板面积n （4）其它辅助设计内容
16、n（1）收集资料n根据以上各节的讨论，可以归纳选择和设计除尘器时的主 要参数。n 要求的除尘效率或除尘的进出口含尘浓度，；n 烟气和烟尘的性质及回收价值n 设备材料的供应情况及价格n（2）确定有效驱进速度n影响有效驱进速度的因素如下：a粒径dp：在除尘效率一定时，粒径较大，则所需单位集 尘极板面积（A/V）减小，有效驱进速度可取高点；反之 可取小点。b除尘效率：除尘效率降低则有效驱进速度增加；除尘效 率增加则有效驱进速度降低。c比电阻：比电阻降低则有效驱进速度增加；比电阻增 加则有效驱进速度降低。测得允许的电晕电流密度值减小 ，尘粒的荷电量减小，荷电时间增大，故可取小的驱进速 度。d二次扬尘（3）集尘极板面积n按多
