暨大环境保护概论-大气课件第06章 颗粒物污染控制技术2

第6章 除尘装置 2第二节 电除尘器n旋风除尘器对于旋风除尘器对于 dp 5m的粒子效率低，必须借助的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子外力（电场力等）捕集更小的粒子 n使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上n与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在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粒子上，而不是作用在整个气流上n具有耗能小、气流阻力小的特点具有耗能小、气流阻力小的特点工作原理工作原理n四个基本过程四个基本过程电晕放电高压电场中气体电离电晕放电高压电场中气体电离悬浮粒子荷电自由电子、正负离子与尘粒碰撞悬浮粒子荷电自由电子、正负离子与尘粒碰撞而吸附其上，使尘粒带电而吸附其上，使尘粒带电带电粒子在电场内迁移和捕集带电粒子在电场带电粒子在电场内迁移和捕集带电粒子在电场中受库仑力的作用被驱往集尘极，放出所带电荷而中受库仑力的作用被驱往集尘极，放出所带电荷而沉积其上沉积其上捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上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的粉尘层并使其落入灰斗电除尘器的工作原理电除尘器的分类电除尘器的分类（1）按集尘电极型式可分为）按集尘电极型式可分为管式管式和和板式板式电除尘器电除尘器管式：极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂。管式：极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂。板式：在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线。板式：在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线。（2）按气流流动方式分为按气流流动方式分为立式立式和和卧式卧式电除尘器电除尘器在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种。在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种。（3）按按粉粉尘尘荷荷电电区区和和分分离离区区的的空空间间布布置置不不同同分分为为单单区区和和双区双区电除尘电除尘单区：粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行。单区：粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行。双双区区：现现有有一一组组电电极极使使粉粉尘尘荷荷电电，然然后后另另一一组组电电极极供供给给静静电电力力，使使带电粒子沉降。带电粒子沉降。（4）按沉集粉尘的清灰方式可分为）按沉集粉尘的清灰方式可分为湿式湿式和和干式干式电除尘器电除尘器管式静电除尘器板式除尘器双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器单区电除尘器单区和双区电除尘器尘粒的荷电和捕集分离在同一电场内进行尘粒的荷电和捕集分离分别在两个不同的区域进行q气体放电：气体在外界作用下由绝缘状态变为导电状态，气体放电：气体在外界作用下由绝缘状态变为导电状态，因而有电流从气体中通过的现象。因而有电流从气体中通过的现象。自由电子自由电子强电场强电场高速高速中性中性气体气体分子分子新的自由电子和气体正离子新的自由电子和气体正离子电晕放电起始电离电压临界电晕电压临界击穿电压电晕放电n阴极线上电场强度的分布与电阴极线上电场强度的分布与电荷的密度成正比荷的密度成正比当电压一定时，当电压一定时，n气体在阴极线附近的强电场作气体在阴极线附近的强电场作用下发生电离雪崩过程用下发生电离雪崩过程n远离金属丝，电场强度降低，远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体分子捕获n气体离子化区域电晕区气体离子化区域电晕区n自由电子和气体负离子是粒子自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源荷电的电荷来源电晕放电电晕放电n形成电晕放电的基本条件：形成电晕放电的基本条件：在两个电极上建立的电位差应能保证形成使气体电离、发生电晕放电的非均匀电场起始电晕电压起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的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）因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）一空气的相对密度一空气的相对密度 m m导线光滑修正系数，无因次，导线光滑修正系数，无因次，0.50.5m m1.010102 2s s，完全可以忽略不计完全可以忽略不计所以，驱进速度所以，驱进速度趋进速度是一个表征某种尘粒静电沉降特性的参数，趋进速度是一个表征某种尘粒静电沉降特性的参数，趋进速度越大，说明该种颗粒越容易被静电除尘。趋进速度越大，说明该种颗粒越容易被静电除尘。驱进速度n驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系n当颗粒直径为当颗粒直径为250 m时，时，与粒径成正与粒径成正比比驱进速度n驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系捕集效率n捕集效率一德意希公式捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定德意希公式的假定:除尘器中气流为湍流状态除尘器中气流为湍流状态在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气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流分布是均匀的粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程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入气流等影响 捕集效率dt时间内长度为dx的空间所捕集的粉尘量为由dtdx/u积分最终得v,Q按除尘器长度区段计算的捕集效率沿除尘器长度方向运动状况的变化：沿除尘器长度方向运动状况的变化：温度可能降低；温度可能降低；随着捕集过程的进行，粒子的尺寸和浓度逐渐减小；随着捕集过程的进行，粒子的尺寸和浓度逐渐减小；粒子的荷电量、空间电荷密度、荷电场强和集尘场强粒子的荷电量、空间电荷密度、荷电场强和集尘场强等电气特性随之变化；等电气特性随之变化；不同电场的板、线型式、供电电压和电流以及清灰方不同电场的板、线型式、供电电压和电流以及清灰方式等变化式等变化若沿除尘器长度方向分为N个区段，则在第j个区段上对第i级粒子的分级效率：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，作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的平均应取某种形式的平均驱进速度驱进速度n有效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，以程式中反算出的相应驱进速度值，以e e表示表示按有效趋进速度表示的总捕集效率：有效驱进速度粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1煤粉（飞灰）煤粉（飞灰）0.100.14冲天炉（铁焦比冲天炉（铁焦比10）0.030.04纸浆及造纸纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）水泥生产（干法）0.060.07平炉平炉0.06水泥生产（湿法）水泥生产（湿法）0.100.11酸雾（酸雾（H2SO4）0.060.08多层床式焙烧炉多层床式焙烧炉0.08酸雾（酸雾（TiO2）0.060.08红磷红磷0.03飘旋焙烧炉飘旋焙烧炉0.08石膏石膏0.160.20催化剂粉尘催化剂粉尘0.08二级高炉（二级高炉（80生铁）生铁）0.125被捕集粉尘的清除n电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积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，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一般方法采取振打清灰方式清除 n从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重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新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在湿式电除尘器中，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生的振动力清灰湿法清灰方式干法清灰方式被捕集粉尘的清除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常用的振打器有电磁型和挠臂锤型常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 集尘极板电晕框集尘极振打装置电晕极振打装置集尘器控制装置入口气流布风装置悬挂梁静电除尘器外形静电除尘器外形电除尘器结构电晕电极n电晕电极电晕电极 主要包括电晕线、电晕框架、阴极吊挂装置等部分主要包括电晕线、电晕框架、阴极吊挂装置等部分常用的有直径常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及螺旋线、左右的圆形线、星形线及螺旋线、芒刺线等芒刺线等 相邻电晕线之间的间距，对放电强度影响较大，间相邻电晕线之间的间距，对放电强度影响较大，间距太大会减弱放电强度，过小会因屏蔽作用使放电迁距太大会减弱放电强度，过小会因屏蔽作用使放电迁移都降低。一般电晕线间距为通道宽度的移都降低。一般电晕线间距为通道宽度的0.71电晕线的一般要求：电晕线的一般要求：电气性能良好电气性能良好 起晕电压低、电晕电流大，电流密度分布均匀，起晕电压低、电晕电流大，电流密度分布均匀，平均电场强度大；平均电场强度大；机械强度高，不易断线，高温下不弯曲变形，耐腐蚀机械强度高，不易断线，高温下不弯曲变形，耐腐蚀 一根电一根电极线的折断可能引起这个电场短路极线的折断可能引起这个电场短路能维持准确的极距能维持准确的极距易清灰易清灰 振打力传递均匀，有良好的清灰效果振打力传递均匀，有良好的清灰效果光圆线的放电强度随直径变化。光圆线的放电强度随直径变化。螺旋形电晕线对大型电除尘器较适用螺旋形电晕线对大型电除尘器较适用星形电晕线四面带尖角，起晕电压低，放电强度高。断面积大有利星形电晕线四面带尖角，起晕电压低，放电强度高。断面积大有利于振打加速度的传递和积灰的振落，广泛使用于振打加速度的传递和积灰的振落，广泛使用芒刺形电晕形放电强度高，起晕电压最低，可以减弱和防止粉尘浓芒刺形电晕形放电强度高，起晕电压最低，可以减弱和防止粉尘浓度大时出现的电晕封闭现象，适用于在含尘浓度大的场合，如多电度大时出现的电晕封闭现象，适用于在含尘浓度大的场合，如多电场中的第一电场和第二电场场中的第一电场和第二电场电除尘器结构电晕电极n电晕电极电晕电极 电晕线固定方式电晕线固定方式重锤悬吊式重锤悬吊式管框绷线式管框绷线式桅杆式桅杆式电除尘器结构集尘极n集尘极：集尘极：集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量量 （约占总耗量的（约占总耗量的404050%50%）有很大影响）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求性能良好的集尘极应满足下述基本要求良好的电气性能：极板面上的电场强度和电流分布良好的电气性能：极板面上的电场强度和电流分布均匀，火花电压高；均匀，火花电压高；有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗，二有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗，二次扬尘少；次扬尘少；极板振打性能好，利于振打加速度均匀地传递到整极板振打性能好，利于振打加速度均匀地传递到整个板面，清灰效果好；个板面，清灰效果好；极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形形状简单，便于制造形状简单，便于制造电除尘器结构集尘极n常用板式电除尘器集尘极常用板式电除尘器集尘极n进进展展宽宽间间距距压压电电除除尘尘器器：现现已已公公认认，在在某某些些情情况况下下板板间间距距可可比比平平常常增增加加5050100%100%，然然而而除除尘尘器器性性能能并并未未改改变变。其其原原理理还还没没有完全解释清楚有完全解释清楚电除尘器结构气流分布板n电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响n为为保保证证气气流流分分布布均均匀匀，在在进进出出口口处处应应设设变变径径管管道道，进进口口变径管内应