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1、大气污染第五章第二节大气污染第五章第二节电除尘器v电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200500Pa;能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3捕集粒径范围大，0.01100m；处理烟气量大，可达105106m3/h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烟气含尘浓度适应性高，C730g/m3电场荷电v粒子获得的饱和电荷 n 影响电场荷电的因素影响电场荷电的因素 粒径粒径dp和介电常数和介电常数电场强度电场强度E0和离子密度和离子密度N0 n 一般粒子的荷电时间仅为一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当相当于气流在除尘器内于气流在除尘器内流动流动1020cm所需要的时
2、间，一般可以认为粒子进入除尘所需要的时间，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷器后立刻达到了饱和电荷扩散荷电v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） v荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 v扩散荷电理论方程 电场荷电和扩散荷电的综合作用v处于中间范围（0.150.5m）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，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷的研究，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，与实验相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实
3、验值基本一致值基本一致异常荷电现象 v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，甚至发生反电晕现象,破坏正常电晕过程； v粉尘浓度很高时，尘粒不能获得足够的电荷，使除尘效率急剧降低；v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，即电晕闭塞荷电粒子的运动和捕集 v驱进速度 力平衡关系t0时，0，则最终得驱进速度v驱进速度 e的指数项是一个很大的数值。例如，密度为1g/cm3、直径为10m的球状粉尘粒子，在空气中有若t102s， 完全可以忽略不计所以，驱进速度驱进速度v驱进速度与粒径和场强的关系v当颗粒直径为250m时，与粒径成正
4、比捕集效率v捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定:v除尘器中气流为湍流状态v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v粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程v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vdt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为v由dtdx/uv积分v最终得有效驱进速度v当粒子的粒径相同；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 v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v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 有效
5、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 v电
6、晕极和集尘极上都会有粉尘沉积 v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 v从集尘极清除已沉积的粉尘：防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，振动清灰被捕集粉尘的清除v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v常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 电除尘器结构除尘器类型 v除尘器类型双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染v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v板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体
7、处理量一般为2550m3/s以上电除尘器结构电晕电极v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.a.圆形线圆形线 b.星形线星形线 c.锯齿线锯齿线 d.芒刺线芒刺线电除尘器结构电晕电极v电晕电极 电晕线固定方式v重锤悬吊式v管框绷线式 电除尘器结构集尘极v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4050%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求v振打时粉尘的二次扬起少v单位集尘面积消耗金属量低v极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形v振打时易于清
8、灰，造价低电除尘器结构集尘极v常用板式电除尘器集尘极v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粉尘比电阻v高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降低于1010/cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响比电阻介于10101011/cm之间时，火花率增加，操作电压降低高于1011/cm时，产生明显反电晕粉尘比电阻v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v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
9、常用的化学调质剂是SO3 改变烟气温度v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 v电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法 参数参数符号符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速度驱进速度318cm/s比集尘极表面积比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min）气流速度气流速度v12m/s长高比长高比L/H0.51.5比电晕功率比电晕功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min)电晕电流密度电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度平均气流速度烟煤锅炉烟煤锅炉v1.11.6m/s褐煤锅炉褐煤锅炉v
10、1.82.6m/s电除尘器的选择和设计v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e按德意希方程求得比集尘表面积A/Qv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要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.01.5。电除尘器的选择和设计v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v气体的含尘浓度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
11、备等电除尘器的选择和设计v电除尘器的辅助设计因素 电晕电极：支撑方式和方法电晕电极：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输灰系统：类型、能力、预防
12、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气体入口和出口管道的排列需要的建筑和地基需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施获得均匀的低湍流气流分布的措施例题v某钢铁厂烧结机尾气电除尘器的实测结果如下：除尘器入口含尘浓度C1=26.80mg/m3，出口含尘浓度c2=0.133g/m3,处理风量Q=16104m3/h。该除尘器采用Z型极板和星型电晕线，横断面积F=40m2，集尘极总集尘面积A=1982m2，参考上述数据，设计一台新建烧结机尾气电除尘器，要求=99.8%，工艺提供的烟气量为70m3/s。解v据实测数据，原除尘器效率=1-c2/c1=1-0.133/26.8=99.5% 又粉尘的有效驱进速度续v故选我国设计的SHWB60型卧式电除尘器，查表得其集尘面积为3743m2， 除尘器得有效断面积F=63.3m2，电场风速为1.01.3m/s。（见供暖通风设计手册，陆耀庆主编，建工出版社，1987年，p950）。 较核电场风速：v=Q/F=70/63.3=1.1(m/s)，符合要求。
