电除尘器的放电极.ppt

6.2电除尘器,除尘机理：电除尘器的放电极(又称电晕极)和收尘极(又称集尘极)接于高压直流电源，当含尘气体通过两极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体首先被电离，并使粉尘粒子荷电，荷电后的粉尘粒子在电场力的作用下移向集尘极，从而达到除尘目的。与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。具有耗能小、气流阻力小的特点。,电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。,一、电除尘器的工作原理,电除尘器的工作原理,一、电除尘器的工作原理,电除尘器的除尘过程可以分为四个过程,电晕放电气体电离,悬浮粒子荷电,带电粒子的迁移和沉降,粒子的捕集和清除,二、电晕放电,1.电晕放电机理假如放电极为负极，即负电晕。金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源假如放电极为正极，即正电晕。电场方向与负电晕相反，其余机理相同。,电晕放电粉尘荷电粉尘运动（气体电离）,放电金属线电晕极,含负离子区,电晕区,金属管集尘极,三步曲,电晕放电示意图,2.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）一空气的相对密度m导线光滑修正系数，无因次，0.5m1.0对于清洁的光滑圆线m=1实际可取0.60.7,r-距电晕线中心的距离a-电晕线半径B-管式电除尘器的半径V-施加于电晕线与集电极之间的电压,在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压：,正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线,3.影响电晕特性的因素气体组成、压力、温度由图可见，电压的波形对电晕特性也有很大的影响。,三、粒子荷电,两种机理电场荷电(碰撞荷电)扩散荷电粒子的主要荷电过程取决于粒径,1.电场荷电,（1）荷电量的计算,粒子获得的饱和电荷,（2）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1020cm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,2.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,3.电场荷电和扩散荷电的综合作用,处于中间范围（0.150.5m）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电,由图可见，对于直径小于0.15m的粒子，扩散荷电占主导；对于直径0.5m以上的粒子，以电场荷电为主。,4.异常荷电现象（影响电除尘器的效率有哪些因素？）,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,四、荷电粒子的运动和捕集,1.驱进速度力平衡关系驱进速度,2.捕集效率,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,捕集效率即德意希分级效率,3.有效驱进速度,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（可利用有效驱进速度表示工业电除尘器的性能，并作为类似除尘器设计的基础）,许多电除尘器效率的实际测量表明：对于粒径在亚微米量级的例子，除尘效率有增大的趋势。例如：对于粒径为1m的粒子的捕集效率为90%-95%，对粒径0.1m的粒子，捕集效率可能上升到99%或更高，这说明电除尘过程是去除微小粒子的有效办法。测量表明，在许多情况下，最低捕集效率发生在0.1-0.5m的粒径区间。,计算1,在气体压力下为1atm，温度为293K下(粘性系数=1.81Pas)运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0um的粉尘荷电量q=0.31015C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平均流速。解：,计算2,电除尘器的集尘效率为95%，某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的推荐成立，试求使用该添加剂后电除尘器的集尘效率。解：,计算3,计算一处理石膏粉尘气体电除尘器的总集尘板面积。处理气量为1.3105m3/h,气体入口含尘浓度38.5g/m3,要求出口含尘浓度降至100mg/m3.,五、被捕集粉尘的清除,电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰,现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率常用的振打器有电磁型和挠臂锤型,振打装置示意图,本图为摇臂锤振打示意图每排收尘极板设置一摇臂锤，各锤错开振打力度影响除尘效果。请问：影响振打力度的主要因素有哪些。,锤臂长、捶重、材质等,电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200500Pa处理烟气量大，可达105106m3/h能耗低，大约0.20.4kWh/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缺点:一次性投资高安装精度要求高对粉尘比电阻有一定要求,六、除尘器类型,1.按集尘极形式不同，通常分为板式和管式两种管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25一50m3/s以上,2.按内部荷电区和分离区布置，分单区电除尘器和双区电除尘器。双区电除尘器荷电与分离分别在两个区完成，通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器荷电与分离在同一区内完成，控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染,3.按气流流动分卧式电除尘器和立式电除尘器。卧式电除尘器气流水平运动立式电除尘器气流垂直运动,卧式,立式,4.按清灰方式分干式电除尘器和湿式电除尘器。干式电除尘器振打清灰湿式电除尘器集尘极上的粉尘靠水流排出,七、电除尘器的结构,各种不同类型的电除尘器，都是由除尘器本体、高压直流电源和附属设备三大部分构成。本体结构包括电晕极、集尘极、清灰装置、气流分布装置、壳体和灰斗。,电除尘器组成结构图,烟道气,烟道气,收集的粉尘,风板的距离,清洁气体,1.电晕电极,电晕电极电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等？电晕电极也有灰尘？由于电晕极周围的离子区部分粉尘颗粒获得正电荷，并与负极性的电晕极中和，使电晕极粘附少量的粉尘，这就是通称的电晕极肥大。,电晕电极常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等,a.圆形线b.星形线c.锯齿线d.芒刺线,电晕电极电晕线固定方式重锤悬吊式管框绷线式,2.集尘极,集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬尘，及除尘器金属消耗量（约占总耗量的4050%）有很大影响性能良好的集尘极应满足下述基本要求振打时粉尘的二次扬尘少单位集尘面积消耗金属量低极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形振打时易于清灰，造价低,常用板式电除尘器集尘极,3.高压供电设备,高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上通常高压供电设备的输出峰值电压为70l00kV，电流为100200mA,4.气流分布板,电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板,对气流分布的具体要求是：,1.任何一点的流速不得超过该断面平均流速的土40%2.在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差土25%。,八、粉尘比电阻,比电阻各种物质的电阻与其长度成正比，与其横截面积成反比，并和温度有关：Rs比电阻；L长度；A横截面积。定义：一种物质的比电阻是其长度和横截面积各为一单位时的电阻。电阻率单位为cm。比电阻在1041010cm之间的粉尘，电除尘效果好。,1.比电阻过低,如果灰尘的比电阻小于104cm形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。解决途径？采取在电除尘器后面串联旋风除尘器的办法来解决。,2.比电阻过高当灰尘的比电阻超过1010cm，电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降。,3.克服高比电阻影响的方法保持电极表面尽可能清洁采用较好的供电系统烟气调质增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3改变烟气温度向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度发展新型电除尘器,九、电除尘器的选择和设计,电除尘器的选型比电阻在10101011cm的范围，可采用普通干式电除尘器。若比电阻偏高，则采用特殊的电除尘器，如宽间距电除尘器、高温电除尘器等，或在烟气中加入一定量的水雾、NH3等进行调质处理。,1.电除尘器的选型低比电阻粉尘，一般干式除尘器难以捕集，但荷电颗粒凝聚后变为大颗粒，在其后加一旋风除尘器或过滤式除尘器，则可获得较高的除尘效率湿式电除尘器既能捕集高比电阻粉尘，也能捕集低比电阻粉尘，除尘效率较高。但除尘器的积垢和腐蚀问题较严重，产生的污泥需要处理。,2.（两种方法）根据一定的防尘器结构型式和运行条件下切得的总捕集效率、集尘板总面积A和气体流量Q，代入公式反算出相应的e。根据有关资料，结合影响因素的分析选定e。,e,3.比集尘表面积的确定根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e按德意希方程求得比集尘表面积A/Q4.长高比的确定集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰时二次扬尘的多少一般选择长高比为0.51.0，要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少要1.01.5。,5.气流速度的确定通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平均流速平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加,6.电除尘器的辅助设计因素,课后作业,1.一锅炉安装2台电除尘器，每台处理量为150000m3/h，集尘集面积为1500m2，除尘效率为98