2023學(xué)年完整公開(kāi)課版電除塵器

電除塵器一、電除塵器的分類(lèi)二、電除塵器的工作原理三、電除塵器的結(jié)構(gòu)四、電除塵器的故障及處理一、電除塵器的分類(lèi)電除塵器是含塵氣體在通過(guò)高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離的過(guò)程中，使塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下使塵粒沉積在集塵器上，將塵粒從含塵氣體中分離出來(lái)的一種除塵設(shè)備。一、電除塵器的分類(lèi)電除塵器分類(lèi)按收塵極形式、氣體運(yùn)動(dòng)方向、清灰方式、收塵區(qū)域、極間距、溫度、壓力等分類(lèi)方法。按收塵的形式可分為管筒式電除塵器與平板式電除塵器。按氣體在電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向可分為立式電除塵器和臥式電除塵器。按電極的清灰方式可分為干式電除塵器和濕式電除塵器。按粉塵荷電和收塵區(qū)域可分為單區(qū)和雙區(qū)。按極板間距（通道寬度）分為窄間距電除塵器、常規(guī)（普通）間距電除塵器和寬間距電除塵器。按處理氣體的溫度分為常溫型（≤300℃）電除塵器和高溫型（300~400℃）電除塵器。按處理的氣體壓力分為常壓型（≤10000Pa）電除塵器和高壓型（10000~60000Pa）電除塵器。靜電除塵器干式靜電除塵器管式靜電除塵器臥式靜電除塵器板式靜電除塵器立式靜電除塵器濕式靜電除塵器以上分類(lèi)關(guān)系可以用下圖表示。電除塵器的優(yōu)點(diǎn)是：（1）壓力損失小，一般為200~500Pa；（2）處理煙氣量大，可達(dá)105~106m3/h；（3）能耗低，大約0.2~0.4kWh/(1000m3)；（4）對(duì)細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可提高99%；（5）可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作。在收集細(xì)粉塵的場(chǎng)合，電除塵器是主要的除塵裝置之一。二、電除塵器的工作原理2.1粉塵分離過(guò)程2.2氣體的電離2.3氣體導(dǎo)電過(guò)程2.4塵粒的荷電2.5荷電塵粒的運(yùn)動(dòng)2.6塵粒的捕集2.7被捕集塵粒的清除2.8粉塵排出2.1粉塵分離過(guò)程電除塵器的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)形式很多，但都基于相同的工作原理。圖2-1是管極式電除塵器工作原理示意圖。接地的金屬管叫做收塵極（或集塵極），它和置于圓管中心，靠重錘張緊的放電極（或稱(chēng)電暈線）構(gòu)成管極式電除塵器。工作時(shí)含塵氣體從除塵器下部進(jìn)入，向上通過(guò)一個(gè)足于使氣體電離的靜電場(chǎng)，產(chǎn)生大量的正負(fù)離子和電子并使粉塵荷電，荷電粉塵在電場(chǎng)力的作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并在收塵極上沉積，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)收塵極上的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，通過(guò)清灰機(jī)構(gòu)使灰塵落入灰斗中排出。圖2-1管極式電除塵器工作原理示意靜電除塵的工作原理包括下述幾個(gè)步驟（見(jiàn)圖2-2）：圖2-2靜電除塵基本過(guò)程除塵器供電電場(chǎng)產(chǎn)生；電子電荷的產(chǎn)生，氣體電離；電子電荷傳遞給粉塵微粒，塵粒荷電；電場(chǎng)中帶電粉塵微粒移向收塵電極，塵粒驅(qū)進(jìn)；帶電粉塵微粒黏附于收集電極的表面，塵粒黏附；從收集電極清除粉塵層，振打清灰；清除的粉塵層降落在灰斗中；從灰斗中清除粉塵，用輸排裝置運(yùn)出。空氣在外力作用下才能電離，當(dāng)氣體分子獲得能量時(shí)就可能使氣體分子中的電子脫離而成為自由電子，這些電子成為輸送電流的媒介，此時(shí)氣體就具有導(dǎo)電的能力。使氣體具有導(dǎo)電能力的過(guò)程稱(chēng)之為氣體的電離。如圖2-3所示。由于氣體電離所形成的電子和正離子在電場(chǎng)作用下朝相反的方向運(yùn)動(dòng)，于是形成電流，此時(shí)的氣體就導(dǎo)電了，從而失去了氣體通常狀態(tài)下的絕緣性能。氣體的電離可分為兩類(lèi)，即自發(fā)性電離和非自發(fā)性電離。氣體的非自發(fā)性電離是在外界能量作用下產(chǎn)生的，氣體中的電子和陰、陽(yáng)離子發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，形成了電暈電流。2.2氣體的電離圖2-3碰撞電離

2.3氣體導(dǎo)電過(guò)程氣體導(dǎo)電過(guò)程可用圖2-4中的曲線來(lái)描述。在AB階段，氣體導(dǎo)電僅借助于大氣中所存在的少量自由電子。在BC階段，電壓雖升高到C’但電流并不增加，此時(shí)使全部電子獲得足夠的動(dòng)能，以便碰撞氣體中的中性分子。當(dāng)電壓高于C’點(diǎn)時(shí)，由于氣體中的電子已獲得的能量足以使與之發(fā)生碰撞的氣體中性分子電離，結(jié)果在氣體中開(kāi)始產(chǎn)生新的離子并開(kāi)始由氣體離子傳送電流，故C’點(diǎn)的電壓就是開(kāi)始電離的電壓，通常稱(chēng)為臨界電離電壓。電子與氣體中性分子碰撞時(shí)，將其外圍的電子沖擊出來(lái)使其成為陽(yáng)離子，而被沖擊出來(lái)的自由電子又與其他中性分子結(jié)合而成為陰離子。由于陰離子的遷移率比陽(yáng)離子的遷移率大，因此在CD階段的二次電離，稱(chēng)為無(wú)聲自發(fā)放電。圖2-4氣體導(dǎo)電過(guò)程的曲線E’電壓電離電流D’C’B’EDCBA當(dāng)電壓繼續(xù)升高到C’點(diǎn)時(shí)，不僅遷移率較大的陰離子能與中性分子發(fā)生碰撞電離，較小的陽(yáng)離子也因獲得足夠能量與中性分子碰撞使之電離。因此在電場(chǎng)中連續(xù)不斷地生成大量的新離子，在此階段，在放電極周?chē)碾婋x區(qū)，可以在黑暗中觀察到一連串淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán)，或延伸成刷毛狀，并伴隨著可聽(tīng)到的“咝咝”響聲。這種光點(diǎn)或光環(huán)被稱(chēng)為電暈。在CE階段稱(chēng)為電暈放電階段，達(dá)到產(chǎn)生電暈階段的碰撞電離過(guò)程，稱(chēng)為電暈電離過(guò)程。此時(shí)通過(guò)氣體的電流稱(chēng)為電暈電流，開(kāi)始發(fā)生電暈時(shí)的電壓（即D’點(diǎn)的電壓）稱(chēng)為臨界電暈電壓。靜電除塵也就是利用兩極間的電暈放電而工作的。如電極間的電壓繼續(xù)升到E’點(diǎn)，則由于電暈范圍擴(kuò)大，致使電極之間可能產(chǎn)生劇烈的火花，甚至產(chǎn)生電弧。此時(shí)，電極間的介質(zhì)全部產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象，E’點(diǎn)的電壓稱(chēng)為火花放電電壓，或稱(chēng)為弧光放電電壓?；鸹ǚ烹姷奶匦允鞘闺妷杭眲∠陆?，同時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)大量的電流，從而使電除塵停止工作。根據(jù)電極的極性不同，電暈有陰電暈和陽(yáng)電暈之分。當(dāng)電暈極與高壓直流電源的陰極連接時(shí)，就產(chǎn)生陰電暈。當(dāng)電暈極與高壓直流電源的陽(yáng)極連接時(shí)，就產(chǎn)生陽(yáng)極電暈。陽(yáng)電暈的外觀在電暈極表面被比較光滑均勻的藍(lán)白色亮光包著，這證明這種電離過(guò)程具有擴(kuò)散性質(zhì)。收塵空間顆粒荷電是靜電除塵過(guò)程中最基本的過(guò)程，在電除塵器的電場(chǎng)中。塵粒的荷電機(jī)理基本有兩種：一種是電場(chǎng)中離子的吸附荷電，這種荷電機(jī)理通常稱(chēng)為電場(chǎng)荷電或碰撞荷電；另一種則是由于離子擴(kuò)散現(xiàn)象的荷電過(guò)程，通常這種荷電過(guò)程為擴(kuò)散荷電。塵粒的荷電量與塵粒的粒徑、電場(chǎng)強(qiáng)度和停留時(shí)間等因素有關(guān)。就大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的工業(yè)電除塵器所捕集的塵粒范圍而言，電場(chǎng)荷電更為重要。2.4塵粒的荷電2.5荷電塵粒的運(yùn)動(dòng)粉塵荷電后，在電場(chǎng)的作用下，帶有不同極性電荷的塵粒，則分別向極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，并沉積在電極上。工業(yè)電除塵多采用負(fù)電暈，在電暈區(qū)內(nèi)少量帶正電的塵粒沉積到電暈極上，而電暈外區(qū)的大量塵粒帶負(fù)電荷，因而向收塵極運(yùn)動(dòng)。處于收塵極和電暈極之間荷電塵粒，受到四種力的作用，其運(yùn)動(dòng)服從于牛頓定律，這四種力為：塵粒的重力：Fg=mg電場(chǎng)作用在荷電塵粒上的靜電力：Fc=EcqPS慣性力：塵粒運(yùn)動(dòng)時(shí)介質(zhì)的阻力（黏滯力），服從斯托克斯定律Fc=6πaη?式中，g為重力加速度，m/g2；Ec為電場(chǎng)強(qiáng)度；qPS為塵粒的飽和荷電量，C；η為介質(zhì)的黏度系數(shù)，V/m；a為塵粒的粒徑，m；?為荷電塵粒的趨近速度，m/s。2.6塵粒的捕集在電除塵器中，荷電極性不同的塵粉在電場(chǎng)力的作用下分別向不同極性的電極運(yùn)動(dòng)。在電暈區(qū)和靠近電暈區(qū)很近的一部分荷電塵粒與電暈極的極性相反，于是就沉積在電暈極上。電暈區(qū)范圍小，捕集數(shù)量也小。而電暈外區(qū)的塵粒，絕大部分帶有電暈極極性相同的電荷，所以，當(dāng)這些電荷塵粒接近收塵極表面時(shí)，在極板上沉積而易被捕集。塵粒的捕集與許多因素相關(guān)，如塵粒的比電阻、介電常數(shù)和密度，氣體的流速、溫度、電場(chǎng)的伏-安特性，以及收塵極的表面狀態(tài)等。塵粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，主要取決于氣流狀態(tài)和電場(chǎng)的綜合影響，氣流的狀態(tài)和性質(zhì)是確定塵粒被捕集的基礎(chǔ)。2.7被捕集塵粒的清除為了保持電除塵器持續(xù)運(yùn)行，應(yīng)及時(shí)清除沉積的粉塵。收塵極清灰方法有濕式、干式和聲波三種方法。濕式電除塵器中，收塵極板表面經(jīng)常保持一層水膜，粉塵沉降在水膜上隨水膜流下。濕法清灰的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)二次揚(yáng)塵，同時(shí)可凈化部分有害氣體；缺點(diǎn)是腐蝕結(jié)垢問(wèn)題較嚴(yán)重，污水需要處理。干式電除塵器由機(jī)械撞擊或電磁振打產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰。干式振打清灰需要合適的振打強(qiáng)度。聲波清灰對(duì)電暈極和收塵極都較好，但能耗較大的聲波清灰機(jī)，理論研究落后于應(yīng)用實(shí)踐。2.8粉塵排出粉塵落入電除塵器灰斗后，要靠輸排灰裝置把粉塵從灰斗中排出來(lái)。為使粉塵順利排出，必須在灰斗上裝振打電極和卸灰閥門(mén)。用振打電極松動(dòng)粉塵，用卸灰閥排出粉塵并配套輸灰裝置運(yùn)走。三、電除塵器的結(jié)構(gòu)

3.1除塵器類(lèi)型3.2電暈電極3.3集塵器3.4高壓供電設(shè)備3.5氣流分布板電除塵器外部結(jié)構(gòu)3.1除塵器類(lèi)型電除塵器分為單區(qū)和雙區(qū)(圖3-1)，雙區(qū)電除塵器主要用在通風(fēng)空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門(mén)，為控制各種工藝尾氣和燃燒煙氣行業(yè)，則主要應(yīng)用單區(qū)電除塵器。單區(qū)電除塵器的兩種主要形式為管式和板式。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(chǎng)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。圖3-1單區(qū)和雙區(qū)電除塵器示意圖3.2電暈電極電暈電極形式很多，目前常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等，其形狀如圖3-2所示。電暈線固定方式有兩種：一種為重錘懸吊式(圖3-3)，重錘重量10kg；另一種為管框繃線式(圖3-4)。對(duì)電暈線的一般要求是：起暈電壓低、電暈電流大、機(jī)械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的極間距離以及易清灰等。圖3-2常用電暈極形狀a.圓形線；b.星形線；c.鋸齒線；d.芒刺線圖3-3重錘懸吊式電暈極示意圖圖3-4管框繃線式電暈極示意圖3.3集塵器小型管式電除塵器的集塵極為直徑約15cm、長(zhǎng)3m左右的管，大型的直徑可加大到40cm，長(zhǎng)6m。每個(gè)除塵器所含集塵管數(shù)目少則幾個(gè)，多則可達(dá)100個(gè)以上。板式電除塵器的集塵板垂直安裝，電暈極置于相鄰的兩板之間。集塵極長(zhǎng)一般為10~20m、高10~15m，板間距0.2~0.4m，處理氣量1000m3/s以上，效率高達(dá)99.5％的大型電除塵器含有上百對(duì)極板。集塵極結(jié)構(gòu)對(duì)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；(1)振打時(shí)粉塵的二次揚(yáng)起少；(2)單位焦塵面積消耗金屬量低；(3)極板高度較大時(shí)，應(yīng)有一定的剛性，不易變形；(4)振打時(shí)易于清灰，造價(jià)低。集塵極結(jié)構(gòu)形式很多，常用的幾種形式見(jiàn)圖3-5。極板兩側(cè)通常設(shè)有溝槽和擋板，既能加強(qiáng)極板的剛性，又能防止氣流直接沖刷極板的表面，從而減少了二次揚(yáng)塵。圖3-5常用板式除塵器電極排列示意圖3.4高壓供電設(shè)備高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場(chǎng)強(qiáng)和電暈電流。為滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，供電設(shè)備操作必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在20年之上。通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70~100kV，電流為100~2000mA。為使電除塵器能在高壓下操作，避免過(guò)大的火花損失，高壓電源不能太大，必須分組供電。大型電除塵器常常采用6個(gè)或更多的供電機(jī)組。增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個(gè)機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵器性能。但是增加供電機(jī)組數(shù)和增加電場(chǎng)分組數(shù)，必然增加投資。因此電場(chǎng)分組數(shù)的確定必須考慮保證效率和減少投資兩方面團(tuán)素。3.5氣流分布板電除塵器內(nèi)氣流分布對(duì)除塵效率具有較大影響，為了減少渦流，保證氣流分布均勺，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)變徑管道，進(jìn)口變徑管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板。最常見(jiàn)的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分相格子、槽形鋼式和欄桿型分布板等，而以多孔板使用最為廣泛。通常采用厚度為3~3.5mm的鋼板?？讖綖?0~50mm，分布板層數(shù)為2~3層。開(kāi)孔率需要通過(guò)試驗(yàn)確定。電除塵器正式投入運(yùn)行前，必須進(jìn)行測(cè)試、調(diào)整、檢查氣流分布是否均勻，對(duì)氣流分布的具體要求是：

(1)任何—點(diǎn)的流速不得超過(guò)該斷面平均流速的±40％；(2)在任何一個(gè)測(cè)定斷面上，85％以上測(cè)點(diǎn)的流速與平均流速不得相差±25％。圖3-6給出了因流速分布不均勻?qū)е碌碾姵龎m器通過(guò)率增大的校正系數(shù)FV。氣流均勻分布時(shí)，除塵器的通過(guò)率為P0；氣流分布不均勻時(shí)，通過(guò)率約為P0FV。圖3-6氣流分布不均勻時(shí)，電除塵器通過(guò)率的校正系數(shù)四、電除塵器的故障及處理4.1負(fù)載短路(1)現(xiàn)象二次工作電流大，二次電壓升不高，甚至接近于零，報(bào)警器鳴笛，并在顯示屏上出現(xiàn)“LOADSHORT”(負(fù)載短路)報(bào)警信號(hào)。此時(shí)應(yīng)迅速按復(fù)位鍵，使電壓、電流回零，再按停運(yùn)鍵，而后切斷電源。(2)原因①除塵器下部灰斗存灰太多

，煤灰堆積至陰極框架甚至極板

，導(dǎo)致陰陽(yáng)兩極連通而短路。這種情況主要是輸灰系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響了煤灰的輸出，導(dǎo)致大量堆積。

②陰極線斷線，線頭搭在陽(yáng)極板上，導(dǎo)致短路。電暈極振打裝置的絕緣軸結(jié)露被擊穿

，或支承絕緣子受潮積灰引起短路。③高壓穿墻瓷瓶、高壓套管罩內(nèi)壁受潮結(jié)露

，造成短路。(3)處理對(duì)策及預(yù)防措施①加強(qiáng)灰斗內(nèi)煤灰的輸出，準(zhǔn)備好輸灰系統(tǒng)設(shè)備的備品備件，一旦有設(shè)備故障，及時(shí)消除，保證輸灰的正常進(jìn)行，確?；叶穬?nèi)不大量積灰。而且灰斗內(nèi)積灰太多，會(huì)使陽(yáng)極板和陰極框架無(wú)法自由伸縮膨脹而受阻彎曲變形，影響電場(chǎng)的正常工作。②電暈極振打裝置的絕緣軸和支承絕緣子要用抹布擦拭干凈

，無(wú)積灰與露水痕跡

，保持潔凈光滑。上部擋風(fēng)板要密封良好

，有裂縫等應(yīng)及時(shí)處理

，防止雨水或潮氣進(jìn)入保溫箱。③設(shè)備投運(yùn)前約4h，啟動(dòng)電加熱器進(jìn)行加熱驅(qū)潮

，使保溫箱內(nèi)溫度達(dá)到煙氣露點(diǎn)溫度以上，防止因積灰受潮引起短路。不要在煙氣露點(diǎn)溫度以下時(shí)就啟動(dòng)電場(chǎng)，避免擊穿短路。④高壓隔離開(kāi)關(guān)柜的柜門(mén)應(yīng)關(guān)閉鎖好

，防止雨水或潮氣進(jìn)入。檢修時(shí)把高壓穿墻瓷瓶和高壓套管擦拭干凈

，防止擊穿或?qū)Φ囟搪贰?.2保溫箱電加熱器損壞(1)現(xiàn)象在控制柜的各保溫箱溫度顯示屏上

，電加熱器工作狀態(tài)顯示“OFF”，但溫度指示低于所設(shè)定的溫度范圍

，電加熱吸合開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)，電加熱器電源自動(dòng)切斷，重新投運(yùn)后又跳閘，無(wú)法投用。(2)原因①保溫箱內(nèi)電加熱器的電源接線燒斷或短路

，致使加熱器無(wú)法工作。

②電加熱器因本身質(zhì)量問(wèn)題或積灰過(guò)多，并持續(xù)在高溫環(huán)境中工作而發(fā)生斷裂、損壞。③線路存在短路、斷路、接觸不良等問(wèn)題。(3)處理對(duì)策及預(yù)防措施利用停運(yùn)檢查機(jī)會(huì)查看電加熱器是否完好；電加熱器的接線是否牢固；電源控制柜內(nèi)的電源開(kāi)關(guān)、加熱器吸合開(kāi)關(guān)及電氣接線完好，無(wú)短路、斷路和接觸不良等現(xiàn)象。4.3二次電壓高,二次電流低且波動(dòng)(1)現(xiàn)象

在電場(chǎng)控制柜的電壓電流指示儀上

，一次電壓電流基本正?；蛏缘?/p>

，二次電壓較正常值高

，二次電流明顯偏低；數(shù)值顯示屏上顯示的二次電流不僅偏低而且波動(dòng)。

(2)原因①除塵器的振打裝置未投用或振打設(shè)置不當(dāng)。振打器振打強(qiáng)度或頻率過(guò)高

，會(huì)導(dǎo)致極板極線上的灰難以脫落或粉塵二次飛揚(yáng)。這是因?yàn)殡姌O上的粉塵沒(méi)有形成易脫落的較大片狀或塊狀

，而是成為分散的單個(gè)粒子或較小的顆粒聚合體，不容易靠重力作用下落至下部灰斗，而是被氣流重新夾帶至后部電場(chǎng)，即成為粉塵的二次飛揚(yáng)

，相當(dāng)于增大了粉塵濃度，而且會(huì)導(dǎo)致陰極線放電效果不理想。②振打器參數(shù)設(shè)置存在問(wèn)題,導(dǎo)致只有部分振打器工作,致使沒(méi)有振打的陽(yáng)極板與陰極