颗粒物污染控制技术.ppt

第二节电除尘器 电除尘器的主要优点压力损失小 一般为200 500Pa处理烟气量大 可达105 106m3 h能耗低 大约0 2 0 4kWh 1000m3对细粉尘有很高的捕集效率 可高于99 可在高温或强腐蚀性气体下操作 电除尘器的工作原理 决定除尘效率的因素 电场强度E粒径d粒子荷电量q 处理气量Q集尘板面积A长度L 驱进速度 驱进速度 分级效率 捕集效率 捕集效率一德意希公式德意希公式的假定 除尘器中气流为湍流状态在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程忽略电风 气流分布不均匀 被捕集粒子重新进入气流等影响 捕集效率推导 dt时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为 由dt dx u 积分 最终得 德意希公式 A a L Q Fu 讨论 当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10 20 时 德意希方程理论上才是成立的作为除尘总效率的近似估算 应取某种形式的平均驱进速度有效驱进速度 实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值 代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值 以 e表示 有效驱进速度 电晕放电 起始电晕电压 开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度 r 距电晕线中心距离a 电晕线半径b 除尘器半径V 电压 起始电晕电压与烟气性质和电极形状 几何尺寸等因素有关 起始电晕所需要电场强度 皮克经验公式 在r a时 电晕电极表面上 起始电晕电压 一空气的相对密度m 导线光滑修正系数 无因次 0 5 m 1 0 a b a V 正负电晕放电的比较 正 负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线 电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离 电场击穿 相应的电压 击穿电压在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流 且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强 操作电压和电流高的负电晕极 空气调节系统采用正电晕极 好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低 影响电晕特性的因素电极的形状 电极间距离气体组成 压力 温度不同气体对电子的亲合力 迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度 粒度 比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积电压的波形 粒子荷电 两种机理电场荷电或碰撞荷电 离子在静电力作用下做定向运动 与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电 离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程 依赖于离子的热能 而不是依赖于电场 粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0 5 m的微粒 以电场荷电为主小于0 15 m的微粒 以扩散荷电为主介于之间的粒子 需要同时考虑这两种过程 电场荷电 粒子获得的饱和电荷 影响电场荷电的因素粒径dp和介电常数 电场强度E0和离子密度N0一般粒子的荷电时间仅为0 1s 相当于气流在除尘器内流动10 20cm所需要的时间 一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷 扩散荷电 与电场电荷过程相反 不存在扩散荷电的最大极限值 根据分子运动理论 不存在离子动能上限 荷电量取决于离子热运动的动能 粒子大小和荷电时间扩散荷电理论方程 电场荷电和扩散荷电的综合作用 处于中间范围 0 15 0 5 m 的粒子 需同时考虑电场荷电和扩散荷电 根据Robinson的研究 简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加 可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量 与实验值基本一致 例题利用下列数据 决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时间的变化 已知 5 E0 3 106V m T 300K N 2 1015离子 m3 467m s dp 0 1 0 5和1 0 m 解 由电场荷电的饱和电荷方程得 那么 由扩散荷电过程的荷电量随时间的变化方程计算得 粒子荷电量随时间和粒径的变化 异常荷电现象 沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象 破坏正常电晕过程气流中微小粒子的浓度高时 荷电尘粒所形成的电晕电流不大 可是所形成的空间电荷却很大 严重抑制着电晕电流的产生当含尘量大到某一数值时 电晕现象消失 尘粒在电场中根本得不到电荷 电晕电流几乎减小到零 失去除尘作用 即电晕闭塞 根据力平衡关系 驱进速度推导 t 0时 0 则 最终得 e的指数项是一个很大的数值 例如 密度为1g cm3 直径为10 m的球状粉尘粒子 在空气中有 若t 10 2s 完全可以忽略不计 所以 驱进速度 电除尘器的选择和设计思路 根据经验与设计资料确定驱进速度 根据公式确定集尘板总面积A 根据相关参数之间的关系确定尺寸 通道数 n A 2hL L2 4m 否则串联A截 2bhn 2b集尘板间距 200 300处理气量Q A截 气速 2bhn 气速处理时间t L 气速 3 10s工作电压 U 250 2b kv 工作电流 0 0005A A 电除尘器的选择和设计 电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法 电除尘器的选择和设计 电除尘器的辅助设计因素 例题 设计一台电除尘器 基本参数为 处理气量20000m3 h 除尘效率要求90 请确定该除尘器长 宽 高 例题 某钢厂90m2烧结机机尾废气除尘器的实测值为 入口含尘浓度26 8g