（机械电子工程专业论文）静电布袋复合除尘器清灰系统的研究.pdf

武汉理t 大学硕 学位论文 摘要 近几年，我国的工业和经济得到了突飞猛进的发展，但在这些巨大的成绩 中，有很多是以牺牲环境、消耗过多能源作为代价的，水资源、土地资源、大 气等都受到了不同程度的破坏，特别是大气污染，给人类的生活和生产带来了 极大的影响。随着“坚持可持续发展道路、建设节约型社会”政策的相继提出， 国家加大了对大气污染的力度，新的治理措施不断出台，2 0 0 3 年，国家出台了 新的排放标准，标准规定新上火电项目其烟尘排放浓度应控制在5 0 m g m 3 以下， 一些城市和企业要求低于3 0 m g m 3 ，这就给除尘设备的性能提出了更高的要求， 电袋复合除尘器就是这样一种高性能的除尘设备。 本文着重研究电袋复合除尘器的清灰系统。清灰系统在除尘设备中的作用 及其重要，是其技术关键所在，清灰系统的优劣直接关系到电袋复合除尘器的 除尘效率、零部件的使用寿命、能耗的高低、费用的高低等等。本文依托理论 分析与研究，对电除尘区清灰装置的结构进行了调整，使其更加符合振打加速 度的规律；研究了电除尘区的增效，建立公式模型以计算最合适的电压，使电 除尘区能够尽可能多的捕集粉尘，以达到袋除尘区的最小负荷；利用电学和力 学原理以及除尘器本身的结构技术特点，建立了电除尘区合理和优化的加速度 振打模型；设计了简单实用的实验方案，用来分析粉尘的变化对袋除尘区清灰 的影响；最后，探讨了有关电袋复合除尘器的一些其它问题，如：电袋复合除 尘器的二次扬尘问题；袋除尘区清灰时的相互吸附问题；放电极作用的重新思 考。 关键词：电袋复合除尘器，清灰系统，模型 武汉理t 大学硕卜学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，i n d u s t r ya n de c o n o m yh a v ep r o g r e s s e dr a p i d l yi no u rc o u n t r y ， b u ti nt h e s eh u g er e s u l t ，h a sv e r ym a n yi sb ys a c r i f i c e st h ee n v i r o n m e n t 、c o n s u m e s e x c e s s i v e l ym a n ye n e r g i e st ot a k et h ep r i c e ，t h ew a t e rr e s o u r c e s 、t h el a n dr e s o u r c e 、 t h ea t m o s p h e r ea n ds oo nh a v ea l lr e c e i v e dt h ev a r y i n gd e g r e ed e s t r u c t i o n , s p e c i a l l y t h ea i rp o l l u t i o n ，h a sb r o u g h tt h ee n o r m o u si n f l u e n c ef o rh u m a n i t y sl i f ea n dt h e p r o d u c t i o n w h i l e ”p e r s i s t e dt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tp a t h 、t h ec o n s t r u c t i o n e c o n o m ys o c i e t y ”t h ep o l i c yp r o p o s e do n ea f t e ra n o t h e r , t h ec o u n t r yh a se n l a r g e dt o t h ea i rp o l l u t i o nd y n a m i c s ，t h en e wg o v e r n m e n tm e a s u r eu n c e a s i n g l ya p p e a r s ，i n 2 0 0 3 ，t h ec o u n t r yn e w l ya p p e a r e dt od i s c h a r g et h es t a n d a r d ，o ns t a n d i n go p e r a t i n g p r o c e d u r en e wt h e r m a lp o w e rp r o j e c ti t sm i s ta n dd u s td i s c h a r g e st h ed e n s i t yt ob e s u p p o s e dt oc o n t r o lb e l o w5 0 m g m 3 ，s o m ec i t i e sa n dt h ee n t e r p r i s er e q u e s tw a s l o w e r t h a n3 0 m g m 3 , t h i ss e tah i g h e rr e q u e s to np e r f o r m a n c et ot h ed u s tr e m o v i n g e q u i p m e n t e l e c t r o s t a t i c & f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e ri sad u s tr e m o v i n ge q u i p m e n t t h i sa r t i c l ee m p h a t i e a l l yr e s e a r c ho nd u s tc l e a n i n gs y s t e mo fe l e c t r o s t a t i c f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e r d u s tc l e a n i n gs y s t e mi sv e r yi m p o r t a n ti nd u s tr e m o v i n g e q u i p m e n t ，i ti st h ec o r ea n dk e y o fi t , f i ta n du n f i tq u a l i t yo fd u s tc l e a n i n gs y s t e m r e l a t e s d i r e c t l y o nd u s tr e m o v a le f f i c i e n c y 、s p a r ep a r ts e r v i c el i f e 、e n e r g y c o n s u m p t i o nh e i g h t 、e x p e n s eh e i g h ta n ds oo n t h i sa r t i c l ed e p e n d so nt h et h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n dt h er e s e a r c h ，a d j u s tt h es t r u c t u r ef o rd u s tc l e a n i n gs y s t e mo fe l e c t r o s t a t i c d u s tr e m o v i n ga r e a , c a u s e si te v e nm o r et ot a l l yt h ea c c e l e r a t i o nr u l e ；r e s e a r c ho n s y a e r g i z i n go fe l e c t r o s t a t i cd u s tr e m o v i n ga r e a , e s t a b l i s hf o r m u l am o d e lt oc a l c u l a t e t h em o s ta p p r o p r i a t ev o l t a g e ，s oe l e c t r o s t a t i cd u s tr e m o v i n ga r e ac a l lt r a pd u s ta sf a r a sp o s s i b l e ；t oa c h i e v et h es m a l l e s tl o a do ff a b r i cd u s tr e m o v i n ga r e a ；u s i n ge l e c t r i c i t y a n dm e c h a n i c sp r i n c i p l ea sw e l la ss t r u c t u r et e c h n o l o g yc h a r a c t e r i s t i co fe l e c t r o s t a t i c & f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e r , e s t a b l i s h e dar e a s o n a b l ea n do p t i m i z a t i o na c c e l e r a t i o n m o d e l ；d e s i g n e das i m p l ea n dp r a c t i c a le x p e r i m e n tp l a n , a n a l y z e dt h ei n f l u e n c ef o r c h a n g eo fd u s to nf a b r i cd u s tr e m o v i n ga r e a ；f i n a l l y , d i s c u s s e dt h eo t h e rp r o b l e m so f e l e c t r o s t a t i c f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e r , f o re x a m p l e ：q u e s t i o no ft h es e c o n dd u s t 堕竖里三盔兰堡! ：兰堡丝兰 r a i s i n go ne l e c t r o s t a t i c f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e r , q u e s t i o no fm u t u a la d s o r p t i o no n f a b r i cd u s tr e m o v i n ga r e a ，p u t st h ee l e c t r o d ef u n c t i o ni n t oa g a i np o n d e r k e y w o r d s ：e l e c t r o s t a t i c f a b r i cc o m p o s i t ef i l t e r , d u s tc l e a n i n gs y s t e m ，m o d e l m 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究性工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文字特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 签名：弛日期啦型口 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 日期：。n 7 4 ：1 0 武汉理t 人学硕 ：学位论文 1 1 课题来源 第一章绪论 所选课题的题目是“静电布袋复合除尘器清灰系统的研究”，本课题来源于湖 北省科技攻关计划项目“组合除尘及脱硫关键技术研究”。 1 2 课题研究的目的及意义 随着工业的快速发展，人们的生活越来越便利，同时也造成了严重的环境 污染，特别是粉尘污染，给人类的生活和生产环境带来了极大的危害；在经济 方面，根据国家环保总局测算，我国环境问题所造成的损失约占国民生产总值的 1 0 ，污染问题已经十分严重。随着可持续发展和建设节约型社会观点的相继提 出，大气排放标准日益提高，这给众多企业带来了新的难题，设计和完善高效 率的除尘设备刻不容缓，势在必行。电袋复合除尘器就是这样一种高效的新型 除尘环保设备，而清灰系统又是电袋复合除尘器的核心。也是其技术的关键所 在，清灰系统的设计是否合理决定着除尘器设计的成败，有些除尘器就是由于 清灰系统设计的偏差导致除尘器“失效”的，如果这样将直接导致除尘效率下降、 部件使用寿命减少、能耗急剧提高。可见，清灰系统的优劣对电袋复合除尘器 的除尘效率起着决定性的作用。因而，高性能的清灰系统就意味着高除尘效率、 低能耗、低运行费用、易维护等优点的实现。因此，清灰系统的研究对于电袋 复合除尘器乃至整个大气环保事业的发展有着重要的意义。 1 3 国内外的发展与现状 上世纪9 0 年代，美国电力研究所首先开发出紧凑型混合颗粒收集器 ( c o h p a c ) ，方案是在原有的静电除尘器后串联一个脉冲布袋除尘器通过调整 各自的负荷，使系统能在处理不同性质的烟尘时都能保持高效率其特点是布袋 除尘单元的负荷很小，过滤阻力小，过滤风速可以提高到传统的4 - 8 倍，而且使其 武汉理1 = 人学硕t 学位论文 清灰性能大为改善该方案在b i gb r o w n 电厂进行了应用，在处理该厂1 1 5 0 m w 烟 气时，运行压降小于1 5 0 0 p a ，减少了7 5 的空间和2 0 0 0 万美元的投资1 9 9 9 年美 国北达科他州的能源环境研究中心( e e r c ) 成功开发了名为高级混合微粒收集 器( a h p c ) 的嵌入式电袋复合除尘技术，选用的是g o r e - - t e x 覆膜滤料。该 技术已在相当于2 5 0 m w 组的锅炉烟气净化中应用。测试结果表明：气布比高达 3 7 4 3 m m i n 时，除尘器阻力仍可稳定控制在2k p a 以下，总除尘效率在 9 9 9 9 3 9 9 9 9 7 范围，对p m2 5 粉尘也有9 9 9 以上的捕集率。目前，国外 在电袋复合除尘器清灰技术上有深入研究的单位有很多，尤其是美国通用电气 ( g e ) 公司和德国鲁奇公司，他们有很多研究已经运用到实践中去了，而且有 很多技术被我国引进并在实践中进行了改进。 国内对电袋复合除尘器的研究起步较晚，是由林宏( 福建龙净环保股份有 限公司) 首先提出并迸行深入研究的。目前，福建龙净环保股份有限公司和浙 江菲达集团有限公司等企业代表着我国在这个领域的最高水平，他们的研究成 果有很多已经运用到了实际的工业生产之中。 1 4 课题的主要研究内容和本文的主要工作 1 ) 电除尘区结构的改进。对电除尘区的结构作了如下的改进：将极线和 极板用高强度绝缘材料进行连接，使之成为一个整体，这样就可以用一种清灰 系统实现对阴阳两极的同时控制；为了符合极板、极线对于清灰所需要的加 速度分布规律，将挠臂锤振打清灰系统的安装位置从常规的迎风侧下部移动到 迎风侧上部。 电除尘区的增效研究。寻找使电除尘区增效的方法，以期实现袋除尘区的 最小工作负荷，建立公式模型以计算最合适的电压。 3 ) 建立极板振打加速度模型。利用电学和力学原理以及除尘器本身的结构 技术特点，建立最合适的振打加速度模型。 4 ) 袋除尘区的清灰分析。粉尘在电除尘区的荷电将会给袋除尘区的清灰带来的 影响，本课题将设计检验这种影响的具体实验方案。 5 ) 本课题将提出和探讨有关电袋复合除尘器清灰的其它问题。如：电袋复 合除尘器的二次扬尘问题；袋除尘区清灰时的相互吸附问题；放电极作用的重 新思考。 武汉理t 大学硕l 学位论文 第二章粉尘污染及其危害 2 1 大气层与大气 大气层是指环绕在地球表层上的空气所构成的整个空间，大气是构成大气 层整体或局部的气体空间，而空气则是构成大气或大气层的化学物质。纯净的 空气是人类和一切生物赖以生存的重要环境因素之一。由纯净空气构成的大气 层，具有各种重要功能。它不仅为人类和其他生物的呼吸过程提供氧源，为绿 色植物的光合作用提供碳源，而且为整个生物界同无机环境之间的物质和能量 交流与平衡提供必要的条件。此外，大气层还为地球的整个生物圈提供多种保 护，如使之免受太阳和宇宙的致命性辐照，使之具有适宜于生存的温度及湿度 和其他气候条件等。可见，纯净的空气对人类和一切生物至关重要。一旦纯净 的空气遭到破坏，人类和整个生物界的生存就要受到威胁。 2 2 大气污染 2 2 1 概念 大气污染系指由于人类的活动或自然过程引起的某些物质介入大气中，呈 现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康或福利或 危害了环境。 2 2 2 污染成因嗍 幻自然污染源 自然污染源包括火山喷发、山林、火灾、海啸、土壤和岩石的风化以及大 气圈的空气运动等，它仅占大气环境污染的- - 4 部分。 b 1 人为污染源 ( 1 ) 工业污染源 工业生产过程中主要通过燃料的燃烧来获得所需的动力、热能、电能等，但 武汉理t 人学硕l ：学位论文 同时会有大量不同种类的有害物质和气体进入大气中，造成严重的污染，工业生 产是大气污染的主要污染源。 ( 2 ) 农业污染源 使用农药防治病害、虫害、孳害等，使农业生产有显著的增长。但如果使用 不当就会出现农药污染，不仅污染土壤和水体，也会污染空气，影响农业生产，危害 人和动物的健康。 ( 3 ) 生活污染源 人们日常燃烧石化燃料，会排放出大量的烟尘和有害气体物质。同时，在人 类生活中广泛使用一些化学产品对大气的污染也越来越严重。另外，生活垃圾 由于厌氧分解排出的二次污染物和在焚烧过程中产生的废气都会污染大气，并对 人体产生严重危害。 ( 4 ) 交通运输污染源 随着交通运输行业的迅猛发展，汽车、飞机、火车及船舶等交通工具 燃烧汽油、柴油等燃料排放出大量的尾气也成为重要的大气污染源之一。 一般来说，由于自然环境本身具有的物理、化学和生物机能，即自然环境 自净功能，会使自然过程造成的大气污染经过一定的时间后自动消除，即使生 态平衡自动恢复。因此可以说，大气污染主要是由人类活动造成的。 2 2 3 主要污染物 大气中的主要污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化 合物和臭氧以及吸附在颗粒物上的铅、苯并芘、病毒、细菌等。而首要污染物 是指污染最重的污染物，目前已监测到的污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸 入颗粒物等。 2 3 颗粒污染物 通过以上的介绍我们可以知道，颗粒污染物是大气中数量巨大、成分复 杂、性质多样、危害最大的一种污染物，因此，对颗粒污染物的治理是大气环 保工作的一项重要任务。 4 武汉理t 人学硕j | 学位论立 2 3 1 概念 大气颗粒物( 也称气溶胶) 指的是悬浮在大气中的液态或固态粒子。 2 3 2 大气颗粒物的分类 大气颗粒物按其来源的性质不同，可分为一次气溶胶粒子和二次气溶胶粒 子，一次气溶胶粒子指的是直接从排放源排放的粒子，例如：从烟囱排出的烟 尘、风刮起的灰尘、海水溅起的浪花等。二次气溶胶粒指的是从排放源排放的 时候为气体，经过一段时间的化学反应后所形成的尘粒，例如：来自排放源的 s 0 2 和n o 。经一系列化学反应，生成h 2 s 0 4 和h n 0 3 ，再进一步与n i - - 1 3 、n a c l 、 c a c l 2 等反应生成二次粒子，包括( m - h h s 0 4 、n a n 0 3 、n h 4 一n 0 3 、c a s 0 4 等。 根据空气动力学直径可将其分为t s p 、p m1 0 和p m2 5 ( 分别指空气动力学 直径= 1 0 0 _ t n 、i o n 和2 5 聊的颗粒物) 。p m 2 5 通常被称为细粒子，由于细 粒子( p m2 5 1 的粒径小，所以不易被捕集，而且它的比表面积大，易于富集空气 中的有毒物质，因而成为环保除尘工作的重点。 2 3 3 颗粒污染物的来源 来源复杂是大气颗粒物的污染特征之一，它的来源主要可分为三类： 1 ) 人为源 人为源主要包括各工矿企业生产过程中、机动车运行过程中以及人们烹饪 过程中产生的烟尘。 自然源 自然源主要包括土壤风沙尘、海盐粒子、自然界的自然灾害如火山 喷发、森林大火、裸露的煤源大火等也向大气中输送了大量的粒子。 但是对污染影响最大的是人为源，而不是自然源。 3 ) - - 次粒子 二次粒子也是颗粒污染源之一，如来自排放源的含硫气体经过大气氧化过 程最终转化为硫酸盐颗粒。 武汉理t 大学硕l 二学位论文 2 3 4 颗粒污染物的危害” 颗粒污染物对人体的危害程度主要取决于其浓度、化学组成和粒径。它带 来的危害是多方面的，特别是细粒子带来的危害更是显著，因此，这几年对于 细粒子带来的危害备受人们的关注。 1 1 对人体健康的危害 粉尘颗粒进入人体内可引起不同的病变，如呼吸道炎症，一些有机粉尘可引 起变态反应性疾病，带有病原菌可引起肺霉菌或炭疽等。放射性粉尘颗粒能致 癌。呼吸道吸入是铅中毒的主要途径，对全身组织和系统均有毒性作用，其中 以神经系统、造血系统( 血红素的合成) 、肾脏等方面的改变为显著。而s c h w a r t z 研究发现，人类每天死亡率的增加与细粒子质量浓度的相关性最强，浓度每增加 1 0f , g m 3 ，死亡率就上升1 5 。 2 1 对能见度的影响 光波在大气中传播时，因受到气溶胶和气体分子的散射和吸收而削弱，从 而导致大气能见度的下降。而且下降程度与细粒子的质量浓度高度相关。如图 2 1 所示 ( a ) p m 2 j - - 8 # g m 3 ( b ) p m 2 _ s = 4 0 , u g m 3 图2 - 1 细粒子对能见度的影响示意图 3 1 对气候的影响 大气中的悬浮颗粒物与日益积累的温室气体一样，对全球的气候有重要的 影响，但影响结果是导致全球降温。它主要以以下两种方式影响气候：一是将 6 武汉理_ t 大学硕i ：学位论文 太阳的辐射散射至外层空间而直接影响气候；二是增加云层中微滴的数量而间 接影响气候。 4 ) 对植物的危害 粉尘颗粒在植物上形成一个粘附层，阻碍呼吸和光合作用，妨碍新陈代谢 和水分平衡。 5 1 对动物的危害 大气中的颗粒被动物吸入后，在肺、淋巴腺、支气管中沉积，使动物体弱 多病。 通过以上的介绍我们可以知道，随着工业的快速发展，人们的生活越来越 便利，同时也造成了严重的环境污染，特别是粉尘污染，给人类的生活和生产 环境带来了极大的危害；在经济方面，根据国家环保总局测算，我国环境问题所 造成的损失约占国民生产总值的1 0 ，污染问题已经十分严重。因此，对这些 污染物进行严格的控制刻不容缓，势在必行，这与可持续发展观是相一致的。 随着国家排放标准的不断提高，建设污染控制系统是应对e t 益严重的由工业引 起的大气污染的有效途径之一。 7 武汉理t 大学硕卜学位论文 3 1 概念 第三章除尘及除尘器 分离、捕集和回收悬浮于空气或气体中粉尘粒子的过程称为除尘，实现这 一目的的设备称为除尘器。 3 2 除尘器的发展阶段 a1 初级阶段：即2 0 世纪4 0 年代以前，应用沉降、惯性离心等原理的干法 除尘，如沉降室、旋风除尘器等；利用液滴和尘粒凝集原理的湿法除尘，如洗 涤塔、水浴除尘器等。这一阶段除尘设备简单，除尘效率较低，一般为9 0 以 下。 b 、发展阶段：即加世纪5 0 7 0 年代，利用布袋过滤原理发展起来的袋式 除尘器和利用高压电场对含尘气体进行电离使尘粒荷电并在电场力作用下使尘 粒沉积于电极上的原理而发展起来的高压静电除尘器，均展露出了强大的生命 力。由于除尘效率高( 可达9 5 以上) ，得到了广泛应用。但由于主机设备配套产 品如滤料、脉冲阀以及控制技术等仍处于发展阶段，还存在糊袋子、耐高温性 以及寿命低等诸多难题。 c1 提高阶段：即2 0 世纪8 0 年代以后，由于工业技术的飞速发展环保标准 要求愈来愈严格，治理力度不断加大，如粉尘排放标准由l o o m g n m 3 逐渐严 格到7 0 m g n m 3 、5 0 m g n m 3 ，因而新的除尘设备、各种新型滤材、脉冲阀以 及电控技术不断出现，不断提高。耐高温、耐腐蚀、抗结露等适应各种复杂工 艺条件的高效除尘器有了长足发展和提高。 3 3 除尘器的分类及其性能比较 除尘器的不同分类方法可以分成许多不同的类型，用于不同的粉尘和不同的 条件。除尘器的工作原理都是以捕集粉尘的作用力为理论基础，按不同的作用 8 武汉理t 人学硕l 学位论文 力来设计不同类型的除尘器，若以除尘作用力原理来分类，可分为四类【蚰】。 3 3 1 机械除尘器 机械除尘器包括重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器等。它的特点是： 结构简单、维护容易；阻力低；维护费用低、经久耐用；无活动部件、可靠性 优良、很少有故障，但它除尘效率低，往往用于要求不高的场合或者作为多级 除尘系统的预级除尘之用。 3 3 2 过滤除尘器 过滤除尘器包括袋式除尘器、颗粒层除尘器、滤简除尘器等。它的特点是； 都是以过滤作为除尘机理，运行稳定，适应性强，不受粉尘比电阻值的限制， 除尘效率高。 3 3 3 湿式除尘器 湿式除尘器包括低能耗湿式除尘器和高能耗湿式除尘器，它的特点是：利用 液体与含尘气体相互接触，经过洗涤使尘粒与气体分离，它的结构简单，一般 无活动部件，不易发生故障，除尘效率高，但除尘后需对污水进行处理以消除 二次污染，粉尘回收困难，容易被酸碱性气体腐蚀等。 3 3 4 电除尘器 是以静电力( 库仑力) 将气体中的粉尘分离出来的除尘设备，它分为干式电 除尘器( 干法清灰) 和湿式电除尘器( 湿法清灰) ，它的特点是：能应用于高温、高 压气体中；设备阻力低，能耗少；维护检修不复杂；几乎对各种粉尘、烟雾等， 直至极其微小的颗粒都有很高的除尘效率；但是它的除尘效率会受粉尘比电阻 的很大影响，实测表明，最适于电除尘器工作的比电阻值为1 0 叱1 0 nq c m 。在 这个数值范围以外，电除尘器的性能将下降；此外，电除尘器占地面积大、耗 钢材多、投资高。 9 武汉理1 = 大学硕1 。学位论文 常见除尘器的类型与性能见表3 - 1 型除尘设各 使用范围不p粒径效率， 粉尘粒粉尘浓度温度 式作用力种类 阻力p a5 0 a m5 # ml # m 径# mg m 3 c 重力 重力除尘器 1 5 1 0 2 0 l 5 1 0 晒 0 13 1 0 9 9 9 99 9 力与筛分 惯性力、扩散 l 4 0 0 8 0 0 一1 0 0 01 0 0 9 34 0 湿 力与凝聚力 自激式喷淋式文1 0 0 - 0 0 1 0 4 0 05 0 0 0 -1 0 09 67 5 氏管5 式 o 0 5 均流扳 电除尘区和 图4 - 1电袋复合除尘器的结构简图 1 4 区 武汉理t 大学颇仁学位论文 它的工作原理是【4 4 l ：含尘烟气经进e l 喇叭内气流分布板的作用，均匀地进 入收尘电场，大部分粉尘在电场中荷电，并在电场力作用下向收尘极沉积。当 有规律地振打收尘极时，被收集的粉尘从极板上脱落并落入下部灰斗。含有少 量粉尘的烟气少部分通过多孔板进入袋收尘区，大部分烟气折向下部，然后由 下而上地进入袋收尘区，当含尘烟气通过滤袋时( 外滤式) ，粉尘被阻留在滤袋表 面上，纯净烟气从滤袋内腔进入上部的净气室，再经提升阀进入烟道排出。采 用定阻或定时机制，利用脉冲或反吹等手段使收集的粉尘从极板上脱落并落入 下部灰斗。其工作流程如图4 2 所示： 图4 2 电袋复合除尘器工作流程图 4 5 电袋复合除尘器的捕尘机理 4 5 1 电除尘区的捕尘机理 电场内悬浮于烟气的尘粒是通过电晕放电，使气体电离产生大量的正负离 子，并使其附着在尘粒上使其带电而达到除尘目的。当阴阳两个电极之间由高 压供电机组施加高压直流电压后，在电晕极( 阴极) 附近便产生电晕放电，由直流 高电压建立起来的高压静电场将气体中的电子运动加速到足以使极线附近的气 体达到电离程度。气体电离产生的正负离子在移向阴阳电极的运动过程中，同 悬浮于气体中的尘粒相碰撞并附着其上，离子附着导致尘粒荷电，尘粒荷电程 度取决于附着离子的数目，要求尘粒达到饱和荷电量。库仑力是尘粒荷电指向 收尘极的作用力，荷电尘粒在库仑力的作用下具有一定的移动速度，移动到收 尘极上释放掉电荷沉积下来，并凭借机械力、静电力和分子力等共同作用下附 着在极板上。同时也有少部分尘粒荷正离子移向电晕极而沉积。从而达到除尘 武汉理t 大学硕1 ：学位论文 的目的。当粉尘聚集到一定厚度时，需要对两极进行清灰，否则会影响该部分 的除尘效率及运行的稳定性。电除尘区的粉尘荷电和捕尘机理如图4 3 所示： 1 一电晕极；2 一收尘极；3 一粉尘层；4 一荷电粉尘 图4 3 电除尘区分粉尘荷电和收尘机理图 4 5 2 袋除尘区的捕尘机理 袋除尘区的捕尘是依靠过滤材料来实现分离含尘气体中的粉尘，粉尘通过 滤袋时由于拦截、惯性碰撞、重力、扩散和静电作用而被捕集。当开始使用新 的滤袋时，由于滤料层的空隙比某些粉尘的尺寸大些，因此过滤效率较低。随着过 滤时间的延续，滤袋表面积留的粉尘越来越厚，形成一层初始粉尘层，其孔隙尺寸 越来越小，因而可以捕集更微细的粉尘，这时收尘效率越来越高。袋式除尘器就是 主要依靠这层粉尘层进行高效的过滤，而滤料本身只是起到支撑这层粉尘的作 用。随着过滤的连续进行，滤下的粉尘越来越厚，其阻力也越来越大。当阻力达到 一定数值后就需要进行清灰，清除掉多余的尘层而保持初始尘层，这是保持袋收 尘器长期高效稳定运行的关键之。 如图4 4 所示，根据不同粒径的粉尘在六体中运动的不同特性，过滤捕尘机 理有如下几个方面p l j ： 1 1 扩散作用。小于0 2 。t n 的粒子和气体分子相互碰撞后产生不规则运动，在 1 6 武汉理t 大学硕 学位论文 不规则运动中，一部分尘粒被纤维或尘层所阻留，这种现象称为扩散作用。降 低过滤速度，缩小纤维直径，提高气体温度都会增加扩散作用的效果。扩散与 尘粒的大小也有关系，粒径越小，扩散越显著。 2 1 惯性作用。若粒子质量较大，当气体流经纤维层而被截住的机理称为惯性 作用。惯性作用的效果正比与尘粒的大小、尘粒的密度以及气流的速度，而反 比于纤维的直径。 勤蕊， 三热髟 1 惯性碰撞2 拦截作用3 扩散作用4 静电作用 图“袋除尘区的捕尘机理 3 1 拦截作用。当粒子沿气流流线随着气流直接向纤维捕集体运动时，由于气 流流线离纤维表面的距离在粒子的半径范围以内，则粒子与纤维接触并被捕集， 这种捕集机制称为拦截作用。 4 1 重力沉降作用。当缓慢运动的含尘气流进入带收尘区后，粒径和密度大的 尘粒可能会因为重力作用而自然沉降下来，这种机理称为重力沉降作用。只有 颗粒较大、气流速度较小时，重力沉降的作用才较明显。 5 、静电作用。气流冲刷纤维捕集体，摩擦作用可使纤维体带电荷。某些粉尘 颗粒在运动中也会带上电荷。无外界电场时，静电作用表现为以下三个方面： 颗粒荷电，纤维体为中性，此时在纤维体上产生反向诱导电荷，有静电吸引 力；纤维体贺电，颗粒中性，则颗粒只有反向诱导电荷，产生吸引力；两 者均荷电，则按电荷配对情况，可能吸引，也可能有排斥力。考虑静电捕集时， 1 7 武汉理丁人学硕1 ：学位论文 必须注意电荷是吸引力还是排斥力，只有吸引力才能完成捕集过程。 6 ) 筛分作用。滤料间的空隙或滤料上粉尘间的空隙较尘粒小时有利于筛分阻 留，即为筛分作用。很显然，尘粒愈大，纤维空隙愈小，被筛分的概率就愈大。 一般情况下新的洁净滤布的筛分作用并不强。当粉尘在滤布表面大量沉积形成 粉尘层时，筛分作用大大加强，分离和捕集粉尘效率提高。筛分时代除尘区的 主要除尘机理。 一般来说，各种除尘机理并不是同时有效，而是一种或几种联合起来作用。 而且，随着滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其它因素的变化，各种机理 对不同滤料的过滤性能的影响也不同。 武汉理t 大学硕 ：学位论文 第五章电袋复合除尘器的清灰系统 5 1 清灰基本理论 随着过滤的不断进行，电晕极、收尘极板以及滤袋上的粉尘不断增多，粉 尘层不断加厚，这时需要对它进行及时而又有效的清灰，否则，过厚的粉尘将 给除尘器带来不良的影响：在电除尘区，它会影响电晕极电晕电流的大小和均 匀性，将导致气体不能充分电离，粉尘不能充分荷电。会导致收尘极板火花电 压降低，电晕电流减小。在袋除尘区，滤袋外表面粉尘增多使除尘器阻力升高， 导致风机阻力升高，电流下降；降低捕集粉尘的效果。就其整体而言，电除尘 区的捕集率的下降将导致袋除尘区的收尘压力大为增加，这样就会降低滤袋的 使用寿命，从而降低了电袋复合除尘器的性能，只有过滤一清灰两个环节连续 不断地交替进行才能组成完整的除尘过程。因此，清灰过程是除尘过程中极为 重要的环节，清灰系统是电袋复合除尘器的核心，也是其技术的关键所在，清 灰系统的设计是否合理决定着除尘器设计的成败，有些除尘器就是由于清灰系 统设计的偏差导致除尘器“失效”的。 5 2 电袋复合除尘器的清灰系统 电袋复合除尘器的清灰系统实际上是由电收尘区的清灰系统和袋收尘区的 清灰系统所构成，但它不应该是常规电除尘器的清灰系统和常规袋除尘器的清 灰系统的简单叠加，而应该是在对这些清灰系统进行优化选择和合理改造的基 础上，对静电除尘区和布袋除尘区的运行技术参数进行的合理选择：电袋复合 除尘器内的运行条件等都发生很大改变，因此除尘器的运行参数也要做相应调 整，特别是布袋除尘区的清灰方式、喷吹压力、清灰周期等参数需重新选择。 5 2 1 电除尘区的清灰系统 将沉积在电除尘区极板、极线上的粉尘振落到灰斗中，是电除尘区工作过 武汉理丁大学硕l ：学位论文 程中很重要的一个环节，理想的清灰应该是能够将各种不同特性的粉尘成块地 从极板、极线上振落下来，同时又不致引起电除尘区运行上的问题，如：二次 飞扬、反电晕或影响极板、极线等的使用寿命问题。所以，电除尘区对清灰系 统的基本要求是：可靠性高；使用寿命长；检修、维护简单；控制调 整性能好，对运行工况适应能力强；振打加速度能调整。 下面着重介绍用于电除尘区的侧部挠臂锤振打、顶部振打和声波清灰三种 清灰方式。 1 ) 侧部挠臂锤振打清灰系统的结构和工作原理 在侧部挠臂锤振打清灰系统中，电场的各排收尘极板的振打锤都装在一根 轴上，为减少振打时粉尘二次飞扬，振打锤是相互错开一个角度安装在振打轴 上的。振打轴旋转一周，振打锤依次对电场内每排收尘极板振打一次。这样可 以避免两排以上的极板同时振打，并使整根振打轴受力