静电除雾器.docx

静电除雾器卢林杰(广州市浪奇实业股份有限公司 , 广东广州510660)摘要 : 阐述了静电除雾器 ( ESP) 的工作原理和功能 。介绍国外静电除雾器的结构和性能比较 , 提出了使用和设计的要点 。关键词 : 三氧化硫 ; 磺化装置 ; 静电除雾器 ; 电极 ; 尾气中图分类号 : TQ 64915文献标识码 : B文章编号 : 1001 - 1803 (2001) 04 - 0047 - 03三氧化硫磺化装置的磺化尾气含有未转化的SO2 、未反应的 SO3 、有机酸雾和硫酸雾 ,为达到现代环 保排放要求 ,须将这些有害成分除去后才能将尾气排 放至大气中 。SO2 和 SO3 可通过碱洗除去 , 如尾气只 通过碱洗 ,则尾气中夹带的有机酸雾会在碱洗过程中 产生大量泡沫而影响碱洗效果 。这些有机酸雾的粒度 很小 ,约为011m至1m ,属于酸雾粒径范围 ,因此在 SO3 磺化装置中普遍采用静电除雾器 ( ESP) 将尾气的 有机酸雾捕集除去 ,尾气再由碱洗进一步处理后 ,符合 环保要求排放到大气 。ESP 用于去除废气中的有机磺 酸和硫酸酸雾 ,可大大降低填料吸收塔的工作负荷 ,降 低碱的消耗 ,是废气处理达标的关键设备 。1 静电除雾器的工作原理和功能111 静电除雾器的工作原理在放电极 (电晕极) 周围的环形区域内的静电场 的强度足以将气体中的自由电子加速到高能状态 。该高能电子使气体电离 , 并产生从负极向正极迁移的负电离子 。这些离子遭拦截并附聚于气流中夹带的那些 颗粒上 , 从而使这些颗粒带上大量的负电荷进而受到强大电场力的作用 。这些力使颗粒向正极 ( 积集管)迁移 , 并在管壁聚结 , 在重力的作用下而下落 。在 ESP 里 , 一般安装有很多垂直不锈钢管 , 在 每根管的中央 , 装有一条或一根线状或棒状的电极 ,废气均分布于每根管自下而上流动 。在管中央的电极与管壁之间形成比较强的电场 , 该电场足以加速气体 中的一些自由电子处于高能状态 , 该高能电子使气体 离子化而形成带负电荷的离子 , 在电场的作用下 , 向 管壁 (正极) 移动 。这些带负电荷的离子与气体中的 有机磺酸 、酸雾和固体颗粒接触 , 使其带有负电荷 , 在力的作用下 , 这些固体颗粒和液滴迁移至正极 (管 壁) , 并在管壁上聚集 , 在重力的作用下从管壁流下 。112 静电除雾器的功能在电晕极 (阴极) 和积集管 (阳极) 两电极之间产生的静电力的作用下除去颗粒物质 , 达到气体净 化 。在 ESP 内发生如下去除过程 : 有机磺酸和硫 酸液滴离子化并聚集在管壁上 ; 一定量的 SO2 气体 和 SO3 气体被管壁上的有机液膜物理吸附而被除去 。 由上可以知道 , ESP 并不能将干燥的 SO3 气体除去 , 只能使 SO3 气体转变成 SO3/ H2 SO4 雾 , 其水分来 源于工艺空气和硫磺中所含的残留水分 。ESP 捕集的废气中残留物的数量主要取决于所用原料的种类和质量及 ESP 的捕集效率 , 如表 1 所示 。表 1静电除雾器捕集残留物量原料残 留 量/ %烷基苯脂肪醇乙氧基化物原料量的 011012原料量的 012013ESP 中的每一对积集管和电晕极都组成一个独立的小的 ESP 。故一个 ESP 可以看成是有一组相同且独 立的小 ESP 的并联组合 。ESP 的主要设计参数有电极 产生的电场强度 、每一个积集管与电晕极的组合单元所具有的积集表面积两方面 。在实际的 ESP 的操作 中 , 电场强度对其工作性能影响最大 。提高电场强度 的效果有如下几点 : 在废气流速和积集管尺寸不变 的情况下 , 将提高静电除雾器的除尘效率 。 加大废 气流速 , 将能维持原相同的除尘效率 。 缩短积集管 的长度 , 仍能维持原相同的除尘效率 。通常静电除雾器设计参数 , 如表 2 所示 。表 2静电除雾器设计参数设 计参数设 计 要 求直流电压直流电流 废气在积集管的流速15 kV60 kV100 mA700 mA013 m/ s014 m/ s150 mm160 mm2 m3 m低碳钢 、316 不锈钢 、耐酸镍基 合金或耐热镍珞铁合金管径有效管长度电晕极的材质收稿日期 : 2001 - 02 - 15 ; 修回日期 : 2001 - 04 - 09第一作者简介 : 卢林杰 (1973 - ) , 男 , 广东广州 , 1994 年毕业于吉林工业大学 , 助理工程师 , 学士 , 联系电话 : 013609792596 。47 生产与技术日 用 化学 工 业2001 年第 4 期 , 第 31 卷Mazzoni 、Ballestra 、MM 和 Chemithon 公司生产的21112 Mazzoni 静电除雾器的结构如图 2 所示 :212 Ballestra 静电除雾器Ballestra 静电除雾器与 Mazzoni 静电除雾器结构相 类似 , 但它不用热空气加热积集管的管壁和废气的进 气方式不同 , 如图 1 所示 。这种设计 , 是基于如下考虑 : 离开磺化反应器时 , 废气的温度约在40 50 之间 , 废气环绕积集管旋转可以适当加热积集 管 。保持积集管内内壁有机物的流动性 。 具有一定 的旋风分离作用 。可将废气进入积集管前 , 去除部分 杂质 。 使废气进入积集管的分布更加均匀 。MM 公司设计的与 Ballestra 公司设计的静电除雾 器相同 , 唯一差别是尾气进口在 ESP 的上部 , 如图 1 所示 。213 Chemithon 公司静电除雾器Chemithon 公司 ESP ( 见图 3) , 外形气体流向与Mazzoni 静电除雾器基本相同 , 主要区别在于每个积 集管的中央装有一根电极柱和电极支撑机构 。电极柱轴上装有 7 个一定半径的蝶片 , 该带蝶片的电极由一可调节的三角架支撑 , 该三角架与刚性的支撑板连 接 。蝶片周围形成电晕 , 雾状的微粒从放电蝶处获得 电荷 , 在积集管内电场力的作用下向管壁移动 , 并在ESP 设计型式基本相似 ,见图 1 。不同是尾气进 、出口位置 ,图 1磺化设备制造商生产的静电除雾器尾气流向图2Mazzoni 、Ballestra 、MM 2 和 Chemithon 公司生产的 静电除雾器结构比较211Mazzoni 静电除雾器21111Mazzoni 静电除雾器的特点用热空气在 ESP 的管壳中加热其积集管的管 壁 , 来增加积集管内壁上有机物的流动性 。 废气从ESP 下部进入 , 并用格栅使各积集管的气体分布均管壁凝聚成液体膜 ,在重力的作用下流向底部 。匀 。 使用不锈钢电极线与电极重锤 ,各积集管的中央 。将电极固定在图 3Chemithon 静电除雾器结构图型214比较(1) Chemithon 所设计的 ESP1 的电极采用的是蝶 电极 ,而 Mazzoni 、Ballestra 和 MM 公司采用的电极是线电极 。蝶电极定位准确和可在高气速下运行且没有电 极断裂情况的发生 ;线电极则电极容易摆动和易断裂 。图 2Mazzoni 静电除雾器结构图48 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 4 期2001 年 8 月生产与技术卢林杰等 : 静电除雾器(2) Chemithon 所设计的 ESP 在气量相同情况下 ,比其他 3 种 ESP 的积集管要少 。(3) Chemithon 所设计的 ESP 除雾率因不同的有应用干燥后的空气对装置吹扫干净 。312 静电除雾器工作状况良好必须满足的条件废气要在 ESP 中的各积集管中分布良好 ; 电极电压维持在一定范围内 ( 15 kV60 kV) ; 避 免发生电弧 (易使电极线断裂 , 电极损坏) ; 清洗 后彻底干燥 ; 保证清洁吹扫空气的温度和流量在设定范围内 , 避免积垢 。313 一台静电除雾器设计要考虑的因素要使尾气进入 ESP 后均匀分布 ; 材质最好 采用不锈钢 , 如 316L ; 安装调节和检修方便 ; 设置清洗和吹扫装置 ; 电晕极最好采用柱式非线式 ; 控制系统采用自动 。4 总结静电除雾器的使用效果与磺化系统的操作密切相 关 , 通常要求磺化系统的分离效果要好 , 减轻静电除 雾器的电离负担 。对于操作 , 选择合适的操作电压是 很重要 , 当操作电压低于起晕电压时 , 不会产生电晕 , 也就不存在电流和离子运动 , 这时不起除雾作 用 ; 当操作电压超过电场击穿电压时 , 则会造成火花 放电 , 电晕线很可能会被熔断 , 同时加剧电晕线的振 动 , 造成断线 , 设备停止运转 , 甚至损害控制盘内的 线路 。高压瓷瓶应保持清洁干燥 , 定期用酒精擦洗干 净 。在运行时 , 热风保护风的压力要高于尾气压力且 有一定的流量 , 否则 , 物料会在高压瓷瓶的表面 , 造 成“爬电”现象 , 危及人身安全 。同时 , 瓷瓶处会冒 白烟并污染高压瓷瓶接头 , 造成电压降低 , 使静电除雾器的除雾效果低 , 甚至无法操作 。还有 , 积聚柱内 壁积料多 , 使电场距离缩短 , 造成电压不稳定 , 也会 降低除雾效果的 。参考文献 :机原料而异 , 据其公司资料显示 , 除雾效率在9899 % 。其他 3 家公司的除雾效率为95 % 。% = (进入的颗粒量 kg/ h) -除雾效率/进入的颗粒量 kg/ h(离去的颗粒量 kg/ h) 100%进入的颗粒量 kg/ h(4) 烷基苯磺化时蝶电极和线电极 ESP 性能比较见表 3 。表 3 烷基苯磺化时蝶电极和线电极静电除雾器性能比较蝶 电 极线 电 极设计参数进气流量 (m3 / min)管的数量 (根)管的直径 (mm)9412312002181156071041011602 - 3015779管的有效长度管中气体流速 管内电极间隙 操作参数(m) (m/ s)(mm)AC 电压AC 电流 DC 电压 DC 电流(V) (A)( kV)(mA)4401852100312381032522191801178214每根 DC 电流 (mA)平均电场强度 ( kV/ cm)由表 3 比较来看 ,蝶电极 ESP 在相同的尾气流量下 , 其结构会比线电极 ESP 小很多且调整电极方便 。3 静电除雾器使用和设计要点311 在用水对 ESP 进行清洗或检修时 , 必须要达到 如下要求 : 打开 ESP 之前 , 必须断开电源并检查 接地是否良好 。 必须对电极用放电装置进行放电 。在与清洗水接触的设备必须接地 。 清洗干净后 ,1Chemithon corporation. Operation manual for Chemithon sulfonation plantM.W.Seattle USA : Chemithon Corporation , 1995 . 1 - 24 .Herman de Groot K. Sulphonation Technology inthe Detergent Indus22try M. Copyright : Kluwer Academic Publishers B. V. , 1991 . 151- 155 .ElectrostaticPrecipitatorL U L i n2jie(Lonkey Industrial Co . LTD. , Guangzhou510660 , China)Abstract : Principle and ability of the electrostatic precipitator ( ESP) in abroad is introduced , their structure and capability is compared.