電除塵理論基礎(chǔ)

1、n旋風(fēng)除塵器對于旋風(fēng)除塵器對于 dp 5m的粒子效率低，必須借助外的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子力（電場力等）捕集更小的粒子 n使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上n與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒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，而不是作用在整個氣流上子上，而不是作用在整個氣流上n具有耗能小、氣流阻力小的特點(diǎn)具有耗能小、氣流阻力小的特點(diǎn)n電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)壓力損失小，一般為壓力損失小，一般為200500Pa處理煙氣量大，可達(dá)處理煙氣量大，可達(dá)105106m3/h能耗低，大約

2、能耗低，大約0.20.4kWh/1000m3對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作n三個基本過程三個基本過程懸浮粒子荷電高壓直流電暈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）（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塵層并使其落入灰斗 Source: ww

3、w.state.ia.usn單區(qū)和雙區(qū)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器n金屬絲放出的電子迅速向正金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞擊使極移動，與氣體分子撞擊使之離子化之離子化n氣體分子離子化的過程又產(chǎn)氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子雪崩過程生大量電子雪崩過程n遠(yuǎn)離金屬絲，電場強(qiáng)度降低，遠(yuǎn)離金屬絲，電場強(qiáng)度降低，氣體離子化過程結(jié)束，電子氣體離子化過程結(jié)束，電子被氣體分子捕獲被氣體分子捕獲n氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)n自由電子和氣體負(fù)離子是粒自由電子和氣體負(fù)離子是粒子荷電的電荷來源子荷電的電荷來源n起始電暈電壓開始產(chǎn)生電暈電流所施

4、加的電壓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）素有關(guān)，起始電暈所需要電場強(qiáng)度（皮克經(jīng)驗(yàn)公式） 一空氣的相對密度一空氣的相對密度 m m導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，0.50.5m m1.010102 2s s， 完全可以忽略不計(jì)完全可以忽略不計(jì)所以，驅(qū)進(jìn)速度所以，驅(qū)進(jìn)速度p3()pp(1 e)cm/s3dtmqEd43ppp242p11818 1.8 103/3/( )324

5、0610 101（）dmdddp3()edtmpp/(3)qEdn驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系n當(dāng)顆粒直徑為當(dāng)顆粒直徑為250 m時，時， 與粒徑成正比與粒徑成正比n捕集效率一德意希公式捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定德意希公式的假定: 除塵器中氣流為湍流狀態(tài)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是均勻的 粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程粒子進(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

6、等影響 ndt時間內(nèi)在長度為時間內(nèi)在長度為dx的空間所捕集的粉塵量為的空間所捕集的粉塵量為n由由d dtd dx/ /un積分積分n最終得最終得d(d )(d )dd iiinaxtF xdd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ n捕集效率隨粒徑的變化捕集效率隨粒徑的變化n當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的1020時，德意希方程理論上才是成立的時，德意希方程理論上才是成立的 n作為除塵總效率的近似估算，作為除塵總效率的近似估算，應(yīng)取某種形式的平均應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度n有效驅(qū)

7、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)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，以方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以e e表示表示 粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1煤粉（飛灰）煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵焦比沖天爐（鐵焦比10）0.030.04紙漿及造紙紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07平爐平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11酸霧（酸霧（H2SO4）0.

8、060.08多層床式焙燒爐多層床式焙燒爐0.08酸霧（酸霧（TiO2）0.060.08紅磷紅磷0.03飄旋焙燒爐飄旋焙燒爐0.08石膏石膏0.160.20催化劑粉塵催化劑粉塵0.08二級高爐（二級高爐（80生鐵）生鐵）0.125n電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積 n粉塵沉積在電暈極上會影響電暈電流的大小和均勻性，粉塵沉積在電暈極上會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一般方法采取振打清灰方式清除 n從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn)入氣流新進(jìn)入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在濕

9、式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動產(chǎn)生在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動產(chǎn)生的振動力清灰的振動力清灰n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n常用的振打器有電磁型和撓臂錘型常用的振打器有電磁型和撓臂錘型 n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單區(qū)電除塵器控制各種工藝尾氣和燃

10、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，氣體處理量一般為一般為2550m3/s以上以上n電暈電極電暈電極 常用的有直徑常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等左右的圓形線、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、易清灰等持準(zhǔn)確的極距、易清灰等 a.a.圓形線圓形線 b.星形線星形線

11、c.鋸齒線鋸齒線 d.芒刺線芒刺線n電暈電極電暈電極 電暈線固定方式電暈線固定方式 重錘懸吊式重錘懸吊式 管框繃線式管框繃線式 n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（約占總耗量的404050%50%）有很大影響）有很大影響性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求 振打時粉塵的二次揚(yáng)起少振打時粉塵的二次揚(yáng)起少 單位集塵面積消耗金屬量低單位集塵面積消耗金屬量低 極板高度較大時，應(yīng)有一定的剛性，不易變形極板高度較大時，應(yīng)有一定的剛性，不易變形 振打時易于清灰，造價低振打時易于清灰，造價低

12、n常用板式電除塵器集塵極常用板式電除塵器集塵極n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平常增加5050100%100%，然而除塵器性能并未改變。其原理還沒有，然而除塵器性能并未改變。其原理還沒有完全解釋清楚完全解釋清楚n高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和電暈電流電暈電流n供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在二十年之上供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在二十年之上n通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70l000kV，電，電流為流為1

13、002000mA n增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個機(jī)組供電的電暈線數(shù)，增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵器性能，但投資增加。必須考慮效率和能改善電除塵器性能，但投資增加。必須考慮效率和投資兩方面因素投資兩方面因素n電除塵器內(nèi)氣流分布對除塵效率具有較大影響電除塵器內(nèi)氣流分布對除塵效率具有較大影響n為保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)變徑管道，進(jìn)口變?yōu)楸ＷC氣流分布均勻，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)氣流分布板徑管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板n最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽形最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽形鋼式和欄桿型分布板鋼式和欄桿型分布板n

14、 對氣流分布的具體要求是對氣流分布的具體要求是任何一點(diǎn)的流速不得超過該斷面平均流速的任何一點(diǎn)的流速不得超過該斷面平均流速的 40%40%在任何一個測定斷面上，在任何一個測定斷面上，85%以上測點(diǎn)的流速與平均流速以上測點(diǎn)的流速與平均流速不得相差不得相差 25%。n氣流分布不均勻時，電除塵器通過率的校正系數(shù)氣流分布不均勻時，電除塵器通過率的校正系數(shù)FV0VPP Fn通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是1010（/cm）1 n高比電阻粉塵高比電阻粉塵導(dǎo)電率低于大約導(dǎo)電率低于大約1010（/cm）1，即電阻，即電阻率大于率大于1010/cm的粉塵的粉塵n影響粉塵層比電阻除粒子溫

15、度和組成之外，還包括粒子大小和影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等形狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等 n在評價電除塵器的操作性能時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)在評價電除塵器的操作性能時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)據(jù) n煙氣濕度和溫度對粉塵比電阻的影響煙氣濕度和溫度對粉塵比電阻的影響a.飛灰飛灰 b.水泥窯粉塵水泥窯粉塵n高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響 高比電阻粉塵會干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降高比電阻粉塵會干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降低于低于10101010/cm時，

16、比電阻幾乎對除塵器操作和性能時，比電阻幾乎對除塵器操作和性能沒有影響沒有影響比電阻介于比電阻介于10101011/cm之間時，火花率增加，操之間時，火花率增加，操作電壓降低作電壓降低高于高于1011/cm時，產(chǎn)生明顯反電暈時，產(chǎn)生明顯反電暈n粉塵比電阻對除塵器伏安特性的影響粉塵比電阻對除塵器伏安特性的影響 n粉塵比電阻對有效驅(qū)進(jìn)速度的影響粉塵比電阻對有效驅(qū)進(jìn)速度的影響 n粉塵比電阻對場強(qiáng)分布的影響粉塵比電阻對場強(qiáng)分布的影響 n克服高比電阻影響的方法克服高比電阻影響的方法 保持電極表面盡可能清潔保持電極表面盡可能清潔采用較好的供電系統(tǒng)采用較好的供電系統(tǒng)煙氣調(diào)質(zhì)煙氣調(diào)質(zhì) 增加煙氣濕度，或向煙氣中加

17、入增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等化等化合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是合物，使粒子導(dǎo)電性增加。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SOSO3 3 改變煙氣溫度改變煙氣溫度 向煙氣中噴水，同時增加煙氣濕度和降低溫度向煙氣中噴水，同時增加煙氣濕度和降低溫度發(fā)展新型電除塵器發(fā)展新型電除塵器 nS含量對粉塵比電阻的影響含量對粉塵比電阻的影響Log10resistivity, cmn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)參數(shù)符號符號取值范圍取值范圍板間距板間距S2328cm驅(qū)進(jìn)速

18、度驅(qū)進(jìn)速度318cm/s比集塵極表面積比集塵極表面積A/Q3002400m2（1000m3/min）氣流速度氣流速度v12m/s長高比長高比L/H0.51.5比電暈功率比電暈功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min)電暈電流密度電暈電流密度Ic/A0.051.0A/m2平均氣流速度平均氣流速度 煙煤鍋爐煙煤鍋爐v1.11.6m/s褐煤鍋爐褐煤鍋爐v1.82.6m/sn比集塵表面積的確定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e e按德意希按德意希方程求得比集塵表面積方程求得比集塵表面積A/Qn長高比的確定長高比的確定集塵板有效

19、長度與高度之比，直接影響振打清灰時二集塵板有效長度與高度之比，直接影響振打清灰時二次揚(yáng)塵的多少次揚(yáng)塵的多少要求除塵效率大于要求除塵效率大于99%時，除塵器的長高比至少要時，除塵器的長高比至少要1.01.5。ee11111/ln()ln()A QPn氣流速度的確定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)算煙氣的平均流速的平均流速平均流速高于某一平均流速高于某一臨界速度臨界速度時，作用在粒子上的空氣時，作用在粒子上的空氣動力學(xué)阻力會迅速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增動力學(xué)阻力會迅速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增加加n氣體的含塵濃度氣體的含塵濃度如果氣