靜電除塵器的工作原理

-.z靜電除塵器的工作原理佛岡一中高強(qiáng)教學(xué)目的1、知道一些靜電現(xiàn)象，并能解釋這些現(xiàn)象的成因2、知道靜電除塵器的工作原理3、知道靜電除塵器的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)1、靜電除塵器的工作原理2、知道靜電除塵器的應(yīng)用對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用教學(xué)難點(diǎn)靜電除塵器的工作原理學(xué)法指導(dǎo)探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)手段多媒體教學(xué)〔本教案須配合同名課件使用〕教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、靜電除塵器的工作原理1．氣體電離和電暈放電由于輻射摩擦等原因，空氣中含有少量的自由離子，單靠這些自由離子是不可能使含塵空氣中的塵粒充分荷電的。因此，要利用靜電使粉塵別離須具備兩個(gè)根本條件，一是存在使粉塵荷電的電場(chǎng)；二是存在使荷電粉塵顆粒別離的電場(chǎng)。一般的靜電除塵器采用荷電電場(chǎng)和別離電場(chǎng)合一的方法，如圖5-7-1所示的高壓電場(chǎng)，放電極接高壓直流電源的負(fù)極，集塵極接地為正極，集塵極可以采用平板，也可以采用圓管。圖5-7-1靜電除塵器的工作原理在電場(chǎng)作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動(dòng)，電壓愈高、電場(chǎng)強(qiáng)度愈高，離子的運(yùn)動(dòng)速度愈快。由于離子的運(yùn)動(dòng)，極間形成了電流。開(kāi)場(chǎng)時(shí)，空氣中的自由離子少，電流較少。電壓升高到一定數(shù)值后，放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度，它們撞擊空氣中的中性原子時(shí)，中性原子會(huì)分解成正、負(fù)離子，這種現(xiàn)象稱為空氣電離?？諝怆婋x后，由于聯(lián)鎖反響，在極間運(yùn)動(dòng)的離子數(shù)大大增加，表現(xiàn)為極間的電流〔稱之為電暈電流〕急劇增加，空氣成了導(dǎo)體。放電極周?chē)目諝馊侩婋x后，在放電極周?chē)梢钥匆?jiàn)一圈淡藍(lán)色的光環(huán)，這個(gè)光環(huán)稱為電暈。因此，這個(gè)放電的導(dǎo)線被稱為電暈極。在離電暈極較遠(yuǎn)的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度小，離子的運(yùn)動(dòng)速度也較小，那里的空氣還沒(méi)有被電離。如果進(jìn)一步提高電壓，空氣電離〔電暈〕的圍逐漸擴(kuò)大，最后極間空氣全部電離，這種現(xiàn)象稱為電場(chǎng)擊穿。電場(chǎng)擊穿時(shí)，發(fā)生火花放電，短路，電除塵器停頓工作。為了保證電除塵器的正常運(yùn)動(dòng)，電暈的圍不宜過(guò)大，一般應(yīng)局限于電暈極附近。如果電場(chǎng)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是不相等的，這個(gè)電場(chǎng)稱為不均勻電場(chǎng)。電場(chǎng)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都是相等的電場(chǎng)稱為均勻電場(chǎng)。例如，用兩塊平板組成的電場(chǎng)就是均勻電場(chǎng)，在均勻電場(chǎng)，只要*一點(diǎn)的空氣被電離，極間空氣便會(huì)部電離，電除塵器發(fā)生擊穿。因此電除塵器必須設(shè)置非均勻電場(chǎng)。2．塵粒的荷電電除塵器的電暈圍〔也稱電暈區(qū)〕通常局限于電暈線周?chē)鷰缀撩滋帲姇瀰^(qū)以外的空間稱之為電暈外區(qū)。電暈區(qū)的空氣電離后，正離子很快向負(fù)〔電暈〕極移動(dòng)，只有負(fù)離子才會(huì)進(jìn)入電暈外區(qū)，向陽(yáng)極移動(dòng)。含塵空氣通過(guò)電除塵器時(shí)，由于電暈區(qū)的圍很小，只有少量的塵粒在電暈區(qū)通過(guò)，獲得正電荷，沉積在電暈極上。大多數(shù)塵粒在電暈外區(qū)通過(guò)，獲得負(fù)電荷，最后沉積在陽(yáng)極板上，這就是陽(yáng)極板稱為集塵極的原因。塵粒荷電是電除塵過(guò)程的第一步。在電除器存在兩種不同的荷電機(jī)理。一種是離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與塵粒碰撞〔點(diǎn)擊觀看flash模擬動(dòng)畫(huà)—碰撞作用荷電〕，使其荷電，稱為電場(chǎng)荷電。另一種是離子的擴(kuò)散現(xiàn)象導(dǎo)致塵粒荷電，稱為擴(kuò)散荷電。對(duì)dc>0.5μm的塵粒，以電場(chǎng)荷電為主；對(duì)dc<0.2μm的塵粒，則以擴(kuò)散荷電為主；dc介于0.2~0.5μ的塵粒則兩者兼而有之。在工業(yè)電除塵器中，通常以電場(chǎng)荷電為主。在電場(chǎng)荷電時(shí)，通過(guò)離子與塵粒的碰撞使其荷電，隨塵粒上電荷的增加，在塵粒周?chē)纬梢粋€(gè)與外加電場(chǎng)相反的電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越強(qiáng)，最后導(dǎo)致離子無(wú)法到達(dá)塵粒外表。此時(shí)，塵粒上的電荷已到達(dá)飽和。在飽和狀態(tài)下塵粒的荷電量按下式計(jì)算：C〔5-7-2〕式中ε0——真空介電常數(shù)，ε0=8.85×10-12C/N·m2；dc——粒徑，m；Ef——放電極周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度，V/m；

εp——塵粒的相對(duì)介電常數(shù)。εP與粉塵的導(dǎo)電性能有關(guān)。對(duì)導(dǎo)電材料εP=∞；絕緣材料εP=1；金屬氧化物εP=12~18；石英εP=4.0。從上式可以看出，影響塵粒荷電的主要因素是塵粒直徑dc、相對(duì)介電數(shù)εP和電場(chǎng)強(qiáng)度。二、靜電除塵器的主要構(gòu)造部件與裝置圖5-7-4為靜電除塵器構(gòu)造圖。在工業(yè)電除塵器中，最廣泛采用的是臥式的板式電除塵器，見(jiàn)圖5-7-5。它是由本體和供電原源兩局部組成。本體包括除塵器殼體、灰斗、放電極、集塵極、氣流分布裝置、振打清灰裝置、絕緣子及保溫箱等等。下面介紹除塵器的主要部件。圖5-7-4靜電除塵器構(gòu)造圖圖5-7-5板式靜電除塵器組成構(gòu)造圖1．集塵極〔1〕對(duì)集塵極板的根本要求對(duì)集塵極板的根本要：①板面場(chǎng)強(qiáng)分布和板面電流分布要盡可能均勻；②防止二次場(chǎng)塵的性能好。在氣流速度較高或振打清灰時(shí)產(chǎn)生的二次場(chǎng)塵少；③振打性能好。在較小的振打力作用下，在板面各點(diǎn)能獲得足夠的振打加速度，且分布較均勻；④機(jī)械強(qiáng)度好〔主要是剛度〕、耐高溫和耐腐蝕。具有足夠的剛度才能保證極板間距及極板與極線的間距的準(zhǔn)確性；⑤容納粉塵量大，消耗鋼材少，加工及安裝精度高?！?〕集塵極板的構(gòu)造形式極板用厚度為1.2~2.0mm的鋼板在專用軋機(jī)上軋制而成，為了增大容納粉塵量大，通常將集塵極做成各種斷面形狀。，常用的斷面形狀如圖5-7-6所示。圖5-7-6集塵極板的構(gòu)造形式極板高度一般為2~15m。每個(gè)電場(chǎng)的有效電場(chǎng)長(zhǎng)度一般為3~4.5m，由多塊極板拼裝而成。常規(guī)電除塵器的集塵極板的間距通常采用300mm。國(guó)、外研究結(jié)果說(shuō)明，加大極板間間距，增大了絕緣距離，可以抑止電場(chǎng)火花放電；同時(shí)可以提高電除法器的工作電壓，增大粉塵的驅(qū)進(jìn)速度；另外還可使電極板面積也會(huì)相應(yīng)減小。由于這種除塵器的工作電壓比常規(guī)的高，故稱為寬間距超高壓電除塵器。寬間距電除塵器的極板間距一般為400~600