大氣污染第五章第二節(jié)

第二節(jié)電除塵器旋風(fēng)除塵器對于

dp<5μm的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子

使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上具有耗能小、氣流阻力小的特點(diǎn)大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!電除塵器電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)壓力損失小，一般為200～500Pa;能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3捕集粒徑范圍大，0.01～100μm；處理煙氣量大，可達(dá)105～106m3/h對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99％可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作煙氣含塵濃度適應(yīng)性高，C＝7～30g/m3大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!電除塵器的工作原理三個(gè)基本過程懸浮粒子荷電－高壓直流電暈帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集－延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除－振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!電除塵器的工作原理Source:.state.ia.us大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!電暈放電起始電暈電壓－開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內(nèi)任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有關(guān)，起始電暈所需要電場強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式）一空氣的相對密度m－導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，0.5<m<1.0

在r=a時(shí)（電暈電極表面上），起始電暈電壓大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!粒子荷電兩種機(jī)理電場荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電擴(kuò)散荷電－離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場

粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過程。大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!擴(kuò)散荷電與電場電荷過程相反，不存在擴(kuò)散荷電的最大極限值（根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，不存在離子動(dòng)能上限）

荷電量取決于離子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、粒子大小和荷電時(shí)間

擴(kuò)散荷電理論方程

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!異常荷電現(xiàn)象集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電，甚至發(fā)生反電暈現(xiàn)象,破壞正常電暈過程；粉塵濃度很高時(shí)，塵粒不能獲得足夠的電荷，使除塵效率急劇降低；當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度

e的指數(shù)項(xiàng)是一個(gè)很大的數(shù)值。例如，密度為1g/cm3、直徑為10μm的球狀粉塵粒子，在空氣中有若t>10－2s，完全可以忽略不計(jì)所以，驅(qū)進(jìn)速度大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!捕集效率捕集效率一德意希公式

德意希公式的假定:除塵器中氣流為湍流狀態(tài)在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!有效驅(qū)進(jìn)速度當(dāng)粒子的粒徑相同；驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的10％～20％時(shí)，德意希方程理論上才是成立的

作為除塵總效率的近似估算，ω應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度－實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以ωe表示大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!被捕集粉塵的清除電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積

粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取振打清灰方式清除

從集塵極清除已沉積的粉塵：防止粉塵重新進(jìn)入氣流在濕式電除塵器中，水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，振動(dòng)清灰大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!電除塵器結(jié)構(gòu)－除塵器類型除塵器類型雙區(qū)電除塵器－通風(fēng)空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門單區(qū)電除塵器－控制各種工藝尾氣和燃燒煙氣污染管式電除塵器用于氣體流量小，含霧滴氣體，或需要用水洗刷電極的場合板式電除塵器為工業(yè)上應(yīng)用的主要型式，氣體處理量一般為25～50m3/s以上大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!電除塵器結(jié)構(gòu)－電暈電極電暈電極

電暈線固定方式重錘懸吊式管框繃線式

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!電除塵器結(jié)構(gòu)－集塵極常用板式電除塵器集塵極進(jìn)展－寬間距壓電除塵器：現(xiàn)已公認(rèn)，在某些情況下板間距可比平常增加50％～100%，然而除塵器性能并未改變。其原理還沒有完全解釋清楚大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!粉塵比電阻克服高比電阻影響的方法

保持電極表面盡可能清潔采用較好的供電系統(tǒng)煙氣調(diào)質(zhì)增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SO3

改變煙氣溫度向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度發(fā)展新型電除塵器

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)比集塵表面積的確定

根據(jù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定有效驅(qū)進(jìn)速度ωe按德意希方程求得比集塵表面積A/Q長高比的確定集塵板有效長度與高度之比，直接影響振打清灰時(shí)二次揚(yáng)塵的多少要求除塵效率大于99%時(shí)，除塵器的長高比至少要1.0～1.5。大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)電除塵器的輔助設(shè)計(jì)因素

電暈電極：支撐方式和方法集塵電極：類型、尺寸、裝配、機(jī)械性能和空氣動(dòng)力學(xué)性能整流裝置：額定功率、自動(dòng)控制系統(tǒng)、總數(shù)、儀表和監(jiān)測裝置電暈電極和集塵電極的振打機(jī)構(gòu)：類型、尺寸、頻率范圍和強(qiáng)度調(diào)整、總數(shù)和排列灰斗：幾何形狀、尺寸、容量、總數(shù)和位置輸灰系統(tǒng)：類型、能力、預(yù)防空氣泄漏和粉塵反吹殼體和灰斗的保溫，電除塵器頂蓋的防雨雪措施便于電除塵器內(nèi)部檢查和維修的檢修門高強(qiáng)度框架的支撐體絕緣器：類型、數(shù)目、可靠性氣體入口和出口管道的排列需要的建筑和地基獲得均勻的低湍流氣流分布的措施大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!解據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，原除塵器效率η’=1-c2/c1=1-0.133/26.8=99.5%又∴粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!電除塵器的工作原理大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!電暈放電

正、負(fù)電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線

電暈區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大致使極間空氣全部電離－電場擊穿；相應(yīng)的電壓－擊穿電壓在相同電壓下通常負(fù)電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強(qiáng)，操作電壓和電流高的負(fù)電暈極；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧化物的量低大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!電場荷電粒子獲得的飽和電荷

影響電場荷電的因素

粒徑dp和介電常數(shù)ε電場強(qiáng)度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時(shí)間僅為0.1s，相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動(dòng)10～20cm所需要的時(shí)間，一般可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!電場荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用處于中間范圍

（0.15～0.5μm）的粒子，需同時(shí)考慮電場荷電和擴(kuò)散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡單地將電場荷電和擴(kuò)散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過程綜合作用時(shí)的荷電量，與實(shí)驗(yàn)值基本一致大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集驅(qū)進(jìn)速度

力平衡關(guān)系t＝0時(shí)，＝0，則最終得大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系當(dāng)顆粒直徑為2～50m時(shí)，與粒徑成正比大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!捕集效率dt時(shí)間內(nèi)在長度為dx的空間所捕集的粉塵量為由dt＝dx/u積分最終得大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!有效驅(qū)進(jìn)速度粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度/m?s-1粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度/m?s-1煤粉（飛灰）0.10～0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03～0.04紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.06～0.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.10～0.11酸霧（H2SO4）0.06～0.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.06～0.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.16～0.20催化劑粉塵0.08二級高爐（80％生鐵）0.125大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!被捕集粉塵的清除現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振打系統(tǒng)要求既能產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)度和頻率常用的振打器有電磁型和撓臂錘型

大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!電除塵器結(jié)構(gòu)－電暈電極電暈電極

常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等

電暈線的一般要求：起暈電壓低、電暈電流大、機(jī)械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的極距、易清灰等

a.圓形線b.星形線c.鋸齒線d.芒刺線大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!電除塵器結(jié)構(gòu)－集塵極集塵極集塵極結(jié)構(gòu)對粉塵的二次揚(yáng)起，及除塵器金屬消耗量

（約占總耗量的40％～50%）有很大影響性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求振打時(shí)粉塵的二次揚(yáng)起少單位集塵面積消耗金屬量低極板高度較大時(shí)，應(yīng)有一定的剛性，不易變形振打時(shí)易于清灰，造價(jià)低大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!粉塵比電阻高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響

高比電阻粉塵會(huì)干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降低于1010Ω/cm時(shí)，比電阻幾乎對除塵器操作和性能沒有影響比電阻介于1010～1011Ω/cm之間時(shí)，火花率增加，操作電壓降低高于1011Ω/cm時(shí)，產(chǎn)生明顯反電暈大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)仍然主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法

參數(shù)符號取值范圍板間距S23～28cm驅(qū)進(jìn)速度ω3～18cm/s比集塵極表面積A/Q300～2400m2（1000m3/min）氣流速度v1～2m/s長高比L/H0.5～1.5比電暈功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)電暈電流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均氣流速度

煙煤鍋爐v1.1～1.6m/s褐煤鍋爐v1.8～2.6m/s大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)氣流速度的確定通常由處理煙氣量和電除塵器過氣斷面積，計(jì)算煙氣的平均流速平均流速高于某一臨界速度時(shí)，作用在粒子上的空氣動(dòng)力學(xué)阻力會(huì)迅速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增加氣體的含塵濃度如果氣體含塵濃度很高，電場內(nèi)塵粒的空間電荷很高，易發(fā)生電暈閉塞應(yīng)對措施－提高工作電壓，采用放電強(qiáng)烈的芒剌型電暈極，電除塵器前增設(shè)預(yù)凈化設(shè)備等大氣污染第五章第二節(jié)共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!例題某鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)尾氣電除塵器的實(shí)測結(jié)果如下：除塵器入口含塵濃度C1=26.80mg/m3，出口含塵濃度c2=0.133g/m3,處理風(fēng)量Q=16×104m3/h。該除塵器采用Z型極板和星型電暈線，橫斷面積F=40m2，集塵極總集塵面積A=1982m