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1、v机械除尘器机械除尘器v电除尘器电除尘器电除尘器电除尘器v湿式除尘器湿式除尘器v过滤式除尘器过滤式除尘器v除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展第六章第六章 除尘装置除尘装置 从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置，即除尘器从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置，即除尘器从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置，即除尘器从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘装置，即除尘器。 根据主要除尘机理，目前常用的除尘器有：机械除尘器、电除尘器、袋式根据主要除尘机理，目前常用的除尘器有：机械除尘器、电除尘器、袋式根据主要除尘机理，目前常用的除尘器有：机械除尘器、电除
2、尘器、袋式根据主要除尘机理，目前常用的除尘器有：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器以及湿式除尘器等。除尘器以及湿式除尘器等。除尘器以及湿式除尘器等。除尘器以及湿式除尘器等。第二节第二节 电除尘器电除尘器 电电电电除除除除尘尘尘尘器器器器是是是是利利利利用用用用静静静静电电电电力力力力从从从从气气气气流流流流中中中中分分分分离离离离悬悬悬悬浮浮浮浮粒粒粒粒子子子子（尘尘尘尘粒粒粒粒或或或或液液液液滴滴滴滴）的的的的装装装装置置置置。电电电电除除除除尘尘尘尘器器器器是是是是含含含含尘尘尘尘气气气气体体体体在在在在通通通通过过过过高高高高压压压压电电电电场场场场进进进进行行行行电电电电离离离离的的的的
3、过过过过程程程程中中中中，使使使使尘尘尘尘粒粒粒粒荷荷荷荷电电电电，并并并并在在在在电电电电场场场场力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下使使使使尘尘尘尘粒粒粒粒沉沉沉沉积积积积在在在在集集集集尘尘尘尘极极极极上上上上，将将将将尘尘尘尘粒粒粒粒从从从从含含含含尘尘尘尘气气气气体体体体中中中中分分分分离离离离出出出出来来来来的的的的一一一一种种种种除除除除尘尘尘尘设备。设备。设备。设备。 与其他除尘器的与其他除尘器的与其他除尘器的与其他除尘器的根本区别根本区别根本区别根本区别在于：在于：在于：在于： 除除除除尘尘尘尘过过过过程程程程的的的的分分分分离离离离力力力力（主主主主要要要要是是是是静静
4、静静电电电电力力力力）直直直直接接接接作作作作用用用用在在在在粒粒粒粒子子子子上上上上，而而而而不不不不是是是是作作作作用用用用在在在在整整整整个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。 旋旋旋旋风风风风除除除除尘尘尘尘器器器器对对对对于于于于d d d dp p p p5m5m5m5m的的的的粒粒粒粒子子子子效效效效率率率率低低低低，必必必必须须须须借借借借助助助助外外外外力力力力（电电电电场场场
5、场力力力力等等等等）捕捕捕捕集集集集更更更更小小小小的的的的粒粒粒粒子子子子。电电电电除除除除尘尘尘尘器器器器由由由由于于于于作作作作用用用用在在在在粒粒粒粒子子子子上上上上的的的的静静静静电电电电力力力力相相相相对对对对较较较较大大大大，能能能能有有有有效效效效地地地地捕捕捕捕集集集集亚亚亚亚微微微微米级粒子。米级粒子。米级粒子。米级粒子。 电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点电除尘器的主要优点 压力损失小，一般为压力损失小，一般为压力损失小，一般为压力损失小，一般为200200200200500500500500PaPaPaPa 处理烟气量大，可达处理烟气量大，可达处理烟
6、气量大，可达处理烟气量大，可达101010105 5 5 5101010106 6 6 6m m m m3 3 3 3/h/h/h/h 能耗低，大约能耗低，大约能耗低，大约能耗低，大约0.20.20.20.20.40.40.40.4kWh/1000mkWh/1000mkWh/1000mkWh/1000m3 3 3 3 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99999999 可在高温或强腐蚀性气体下操作可在高温或强腐蚀性气体下操作可在高温或强腐蚀性气体下操作可在高温或强腐蚀性气体下操作 广泛应用于冶金、化工
7、、能源、材料、纺织等工业部门。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。 电除尘器的主要缺点电除尘器的主要缺点电除尘器的主要缺点电除尘器的主要缺点 静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高；静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高；静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高；静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高； 应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件的变化；应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件的变化；应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件
8、的变化；应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件的变化； 此外对制造、安装质量要求高。此外对制造、安装质量要求高。此外对制造、安装质量要求高。此外对制造、安装质量要求高。 。一、电除尘器的工作原理一、电除尘器的工作原理 三个基本过程三个基本过程 悬浮粒子荷电悬浮粒子荷电 高压直流电晕：高压直流电晕：在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电子使粒子荷电。围强电场作用下发生电离，形成
9、气体离子和电子使粒子荷电。 带电粒子在电场内迁移和捕集：延续的电晕电场带电粒子在电场内迁移和捕集：延续的电晕电场( (单区电除尘器单区电除尘器) )或光或光滑的不放电的电极之间的纯静电场滑的不放电的电极之间的纯静电场( (双区电除尘器双区电除尘器) )； 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。当粒子为液态时，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器中。灰斗。当粒子为液态时，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器中。Dust-collection plateLHigh voltage wire for corona d
10、ischargeClean gashDirty gasCorona discharge along the length of wireCollected dust on plateDust removed from plates to hoppers2H二、电除尘器分类和特点二、电除尘器分类和特点 电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。 放电电极（电晕极）放电电极（电晕极）放电电极（电晕极）放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端由吊锤固定位置。上端与直流电源的一极相连，下端由吊
11、锤固定位置。 集尘电极集尘电极集尘电极集尘电极是具有一定面积的管和板，它与电源的另一极相是具有一定面积的管和板，它与电源的另一极相连。若在两极施加高压，则在放电电极附近的电场强度很大，连。若在两极施加高压，则在放电电极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场强度相对很小，因此两极之间的电场而在集尘电极附近的电场强度相对很小，因此两极之间的电场是是不均匀强电场不均匀强电场不均匀强电场不均匀强电场。 管式电除尘器管式电除尘器 单管电除尘器结构如单管电除尘器结构如图所示。集尘极为图所示。集尘极为 150- 150-300300mmmm的圆形金属管，管长的圆形金属管，管长为为3-53-5m m。放电
12、极线（电晕放电极线（电晕线）用重锤悬吊在集尘极线）用重锤悬吊在集尘极园管的中心。管式电除尘园管的中心。管式电除尘器电场强度高且变化均匀，器电场强度高且变化均匀，但清灰比较困难。常用于但清灰比较困难。常用于处理含尘气体量小或含雾处理含尘气体量小或含雾滴的气体。滴的气体。 按集尘电极的结构形式分类按集尘电极的结构形式分类 板式电除尘器板式电除尘器 集尘极由多集尘极由多块一定形状的钢块一定形状的钢板组合而成。放板组合而成。放电极电极( (电晕极电晕极) )均均布在两平行集尘布在两平行集尘极间。两平行集极间。两平行集尘极的距离一般尘极的距离一般为为200-400200-400mmmm，极板高度极板高度
13、2-52-5mmmm。板式电除尘器电板式电除尘器电场强度变化不均场强度变化不均匀，清灰方便，匀，清灰方便，制作安装容易。制作安装容易。板板式式电电除除尘尘器器 按气流流动方式分类按气流流动方式分类 立式电除尘器立式电除尘器 一般管式电除尘器为立式电除尘器，含尘气流自下而上流过。立式一般管式电除尘器为立式电除尘器，含尘气流自下而上流过。立式电除尘器占地面积小，捕集效率高。电除尘器占地面积小，捕集效率高。 卧式电除尘器卧式电除尘器 含尘气流沿水平方向流过完成除尘过程的电除尘器称为卧式电除尘含尘气流沿水平方向流过完成除尘过程的电除尘器称为卧式电除尘器，又可分为电场供电，容易实现对不同粒径粉尘的分离，
14、有利于提高器，又可分为电场供电，容易实现对不同粒径粉尘的分离，有利于提高总除尘效率。安装高度比立式低，操作和维修方便。总除尘效率。安装高度比立式低，操作和维修方便。 按电极在除尘器内的布置分类按电极在除尘器内的布置分类 单区电除尘器单区电除尘器 集尘级和电晕极装在同一区域内，颗粒荷电和捕集在同一区域内完成。集尘级和电晕极装在同一区域内，颗粒荷电和捕集在同一区域内完成。 双区电除尘器双区电除尘器 收尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同区域内，前区安装电晕极称收尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同区域内，前区安装电晕极称电晕区，粉尘粒子在前区荷电；后区安装集尘极称为收尘区，荷电粉尘粒电晕区，粉尘粒
15、子在前区荷电；后区安装集尘极称为收尘区，荷电粉尘粒子在收尘区被捕集。双区电除尘器主要用于空调的空气净化方面。子在收尘区被捕集。双区电除尘器主要用于空调的空气净化方面。 按清灰方式分类按清灰方式分类 干式电除尘器干式电除尘器 干干燥燥状状态态下下采采用用机机械械振振打打、电电磁磁振振打打和和压压缩缩空空气气等等方方法法清清除除集集尘尘极极上上粉粉尘尘的的电电除除尘尘器器称称为为干干式式电电除除尘尘器器。有有利利于于回回收收经经济济价价值值的的粉粉尘尘，但但容容易易产产生二次扬尘。生二次扬尘。 湿式电除尘器湿式电除尘器 用用水水喷喷淋淋或或用用溢溢流流水水在在集集尘尘极极表表面面形形成成一一层层水
16、水膜膜，使使沉沉积积在在集集尘尘极极上上的的粉粉尘尘和和水水一一起起流流到到除除尘尘器器下下部部排排出出。湿湿式式除除尘尘器器无无二二次次扬扬尘尘，效效率率高高，但清灰水需要处理，对设备有腐蚀。但清灰水需要处理，对设备有腐蚀。电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理 三个基本过程三个基本过程 悬浮粒子荷电悬浮粒子荷电 高压直流电晕：高压直流电晕：在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电
17、子使粒子荷电。围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电子使粒子荷电。 带电粒子在电场内迁移和捕集：延续的电晕电场带电粒子在电场内迁移和捕集：延续的电晕电场( (单区电除尘器单区电除尘器) )或光或光滑的不放电的电极之间的纯静电场滑的不放电的电极之间的纯静电场( (双区电除尘器双区电除尘器) )； 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。当粒子为液态时，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器中。灰斗。当粒子为液态时，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器中。单区电除尘器单区电除尘器单区电除尘器单区电除尘器双区电除尘器双
18、区电除尘器双区电除尘器双区电除尘器颗粒荷电示意图颗粒荷电示意图颗粒荷电示意图颗粒荷电示意图三、电晕放电三、电晕放电 电晕放电机理电晕放电机理 假如电晕电极为负极，从金属丝假如电晕电极为负极，从金属丝表面或附近放出的电子迅速向正极移表面或附近放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化；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气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程；雪崩过程；雪崩过程；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捕获 气体离子化区域气体离子化区域电晕区电
19、晕区电晕区电晕区 自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源 电子雪崩过程产生的正离子移向放电金属丝，与金属丝表面碰撞并产电子雪崩过程产生的正离子移向放电金属丝，与金属丝表面碰撞并产生新电子。正离子使金属丝释放新电子的生新电子。正离子使金属丝释放新电子的“再生再生”作用确保了电晕过程作用确保了电晕过程的持续进行。的持续进行。 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常称为起始电晕电压；开始产生电晕电流所施加的电压常称为起始电晕电压； 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
20、因素有关；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起始电晕所需要电场强度( (皮克经验公式皮克经验公式) )：式中：式中： 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 m1.0 0.5m0.5m的粉尘粒子主要靠电场荷电，而扩散荷电电量很小，可忽略；的粉尘粒子主要靠电场荷电，而扩散荷电电量很小，可忽略；d dp p0.15 m0.15 m的粉尘粒子主要靠扩散荷电，而电场荷电甚微。处于中间范围的粉尘粒子主要靠扩散荷电，而电场荷电甚微。处于中间范围(0.15(0.150.50.5m)m)的粒子，需同
21、时考虑电场荷电和扩散荷电的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电 根据根据RobinsonRobinson的研究，简单地将电场的研究，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，与表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致：实验值基本一致：q 例题例题 利利用用下下列列数数据据，决决定定电电场场和和扩扩散散荷荷电电综综合合作作用用下下粒粒子子荷荷电电量量随随时时间间的的变变化化。已已知知5 5，E E0 03103106 6V/mV/m，T T300K300K，N N=210=2101515离离子子/ /m m3 3， =4
22、67m/s=467m/s，d dp p0.10.1，0.50.5和和1.01.0mm。解：由方程解：由方程 （6-316-31）得电场荷电的饱和电荷：）得电场荷电的饱和电荷： 由方程由方程 （6-326-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化：）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化： 那么电场荷电和扩散荷电综合作用下粒子的荷电量：那么电场荷电和扩散荷电综合作用下粒子的荷电量： 例题中粒子荷电量随时间和粒径的变化例题中粒子荷电量随时间和粒径的变化 异常荷电现象异常荷电现象（电除尘器运行时尽量避免）（电除尘器运行时尽量避免） 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
23、集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尘极发生反电晕反电晕反电晕反电晕现象现象, ,破坏正常电晕过程。通常当比电阻高于破坏正常电晕过程。通常当比电阻高于 时，时，较易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。较易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。 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，使尘粒不能获得足形成的空间电荷却很大，严重抑制着电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷。因此，电除尘器的除尘效率显著降低。颗粒直径在够的
24、电荷。因此，电除尘器的除尘效率显著降低。颗粒直径在1 1mm左右的左右的数量越多，这种现象越严重；数量越多，这种现象越严重； 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。由于气流分布荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞。由于气流分布不当，气流速度过高或不适当的振打等原因，导致沉积在集尘极表面的粒不当，气流速度过高或不适当的振打等原因，导致沉积在集尘极表面的粒子重新进入气流，这些粒子往往带有电荷，致使它们不能重新荷电，或仅子重新进入气流，这些粒子往往带有电荷，致使它们不能重新荷电，或仅部分荷电。部分荷电。
