第六章除尘装置3李丹

1、v 机械除尘器机械除尘器v 湿式除尘器湿式除尘器v 过滤式除尘器过滤式除尘器v 除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展第六章第六章 除尘装置除尘装置 第二节第二节 电除尘器电除尘器5、荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集 驱进速度驱进速度 在电除尘器中，运动的荷电粒子受到两方面的作用力在电除尘器中，运动的荷电粒子受到两方面的作用力( (忽略重力忽略重力) )： 电场作用在荷电粉尘粒子上的静电力：电场作用在荷电粉尘粒子上的静电力：qEqEp p 粉尘粒子向集尘极迁移时受到的介质阻力：粉尘粒子向集尘极迁移时受到的介质阻力：3 3d dp p 力平衡关系：力平衡关系：pppppppd3ddd3ln

2、(3)3mqEdtmtqEdmdqEtCdp3()()pp e3则dt CmdqE t t0 0时，时， 0 0，则：，则：有：有：即：即：若若t t10102 2s s， 完全可以忽略不计完全可以忽略不计则则驱进速度：驱进速度：同样，对于滑动区的颗粒，还应乘以系数同样，对于滑动区的颗粒，还应乘以系数C C。p3()pe dCmqE33pdtmpppqE edqE31 (/ )3pdtmppqEecm sd3pdtme3ppqEd 驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系 粒子的捕集效率一德意希公式粒子的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: : 除尘器中气流为湍

3、流状态；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；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；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。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。 德意希公式推导德意希公式推导 变量设置：气体流向变量设置：气体流向x，气体和粉尘在，气体和粉尘在x方向的流速皆为方向的流速皆为u u（m/s)m/s)，气体流，气体流量为量为Q (mQ (m3 3/s) /s) ；x方向上每单位长度的集尘板面积为方向上每单位长

4、度的集尘板面积为a(ma(m2 2/m)/m)，总集尘板面积，总集尘板面积为为A (mA (m2 2) ) ；电场长度为；电场长度为L (m) L (m) ，气体流动截面积为，气体流动截面积为F (mF (m2 2) ) ；直径为；直径为d dpipi的颗粒，的颗粒，其驱进速度其驱进速度 （m/s) m/s) ，在气体中的浓度，在气体中的浓度 i (g/m (g/m3 3) )。d dt t时间内在长度为时间内在长度为d dx x的空间所捕集的粉尘量为的空间所捕集的粉尘量为: :d(d )(d )dd iiinaxtF x 由由d dt td dx x/ /u u，代入上式：代入上式： 将其由

5、除尘器入口将其由除尘器入口( (含尘浓度为含尘浓度为 ) )到出口到出口( (含尘浓度为含尘浓度为 ) )进行积分，同进行积分，同时时FU=Q,aL=A:FU=Q,aL=A: 则理论分级捕集效率：则理论分级捕集效率： 上式即为德意希分级效率方程。上式即为德意希分级效率方程。2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ dd iiiaxFu1i2id(d )(d )dd iiinaxtF x 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，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

6、方程式中反算出的相应驱进速度值，以代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以e e表示表示. .对于工业电除尘器，对于工业电除尘器，有效驱进速度变化于有效驱进速度变化于0.22m/s0.22m/s间。间。 当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10102020时，德意希方程理论时，德意希方程理论上才是成立的。上才是成立的。 作为除尘总效率的近似估算，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应取某种形式的平均驱进速度 沿着气流方向，随着大颗粒的不断捕集，烟气中的颗粒越来越小，也就变得越来沿着气流方向，随着大颗粒的不断捕集，烟气中的颗粒越

7、来越小，也就变得越来越难以捕集。为将这一现象考虑进设计过程，可采用修正的德意希方程：越难以捕集。为将这一现象考虑进设计过程，可采用修正的德意希方程： 式中：式中：k k为一指数，一般取为一指数，一般取0.50.5。许多电除尘器效率的实际测量表明，对于粒径在亚微米间的粒子，除尘效率有增大许多电除尘器效率的实际测量表明，对于粒径在亚微米间的粒子，除尘效率有增大的趋势，这说明电除尘过程是去除微小粒子的有效办法。的趋势，这说明电除尘过程是去除微小粒子的有效办法。1 exp/kA Q 粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1煤粉（飞灰）煤粉（飞灰）0.100.

8、14冲天炉（铁焦比冲天炉（铁焦比10）0.030.04纸浆及造纸纸浆及造纸0.08水泥生产（干法）水泥生产（干法）0.060.07平炉平炉0.06水泥生产（湿法）水泥生产（湿法）0.100.11酸雾（酸雾（H2SO4）0.060.08多层床式焙烧炉多层床式焙烧炉0.08酸雾（酸雾（TiO2）0.060.08红磷红磷0.03飘旋焙烧炉飘旋焙烧炉0.08石膏石膏0.160.20催化剂粉尘催化剂粉尘0.08二级高炉（二级高炉（80生铁）生铁）0.125各种工业粉尘的有效驱进速度各种工业粉尘的有效驱进速度6、被、被捕集粉尘的清除捕集粉尘的清除 电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积，粉尘厚度为几电晕极和集尘极

9、上都会有粉尘沉积，粉尘厚度为几mmmm，甚至几，甚至几cmcm。 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。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，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，清清灰方法有湿法和干法灰方法有湿法和干法 在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板，使极板表面经常保持着一在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板，使极板表面经常保持着一层水膜，粉尘降落在水膜上时，随水膜流下，从而达到清灰的目的。层水膜，粉尘降落在水膜上时，随水膜流下，从

10、而达到清灰的目的。湿法清灰的主要优点是粉尘重新进入量小，改进了电除尘器的操作，湿法清灰的主要优点是粉尘重新进入量小，改进了电除尘器的操作，同时也净化部分有害气体，如同时也净化部分有害气体，如SOSO2 2、HFHF等，缺点是极板腐蚀和污泥处理。等，缺点是极板腐蚀和污泥处理。 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产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频

11、率 常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。常用的振打器有电磁型和挠臂锤型。 振打强度的大小主要有除尘器的振打强度的大小主要有除尘器的 容量、极板安装方式、振打方向、容量、极板安装方式、振打方向、 粉尘性质和烟气温度等来决定的。粉尘性质和烟气温度等来决定的。7、电除尘器结构、电除尘器结构 电晕电极电晕电极 电晕极又称放电电极，型式很多，目前常采用直径为电晕极又称放电电极，型式很多，目前常采用直径为3mm3mm左右的圆形线、左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等。星形线及锯齿线、芒刺线等。 电晕线固定方式有重锤悬电晕线固定方式有重锤悬吊，重锤重量吊，重锤重量10kg10kg；另一种；另一种为管框绷线式。

12、为管框绷线式。 电晕线的一般要求：起晕电晕线的一般要求：起晕 电压低、电晕电流大、机电压低、电晕电流大、机 械强度高、能维持准确的械强度高、能维持准确的 极距极距、易清灰等、易清灰等电晕线固定方式电晕线固定方式 重锤悬吊式重锤悬吊式 管框绷线式管框绷线式 集尘极集尘极 管式集尘极：小型为直径为管式集尘极：小型为直径为15cm15cm、长、长3m3m的圆管；大型为直径为的圆管；大型为直径为40cm40cm、长、长6m6m。 板式集尘极：极板二侧通常设有沟槽和挡板，既能加强板的刚性，又能防板式集尘极：极板二侧通常设有沟槽和挡板，既能加强板的刚性，又能防止气流直接冲刷极板的表面，产生二次扬尘。极板之

13、间的间距，对电除尘器止气流直接冲刷极板的表面，产生二次扬尘。极板之间的间距，对电除尘器的电场性能和除尘效率影响较大。间距太小的电场性能和除尘效率影响较大。间距太小(200mm)(200mm)电压升不高，间距太大电压升不高，间距太大又受供电设备允许电压的限制。又受供电设备允许电压的限制。 集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量有很大影响集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量有很大影响 性能良好的集尘极应满足下述基本要求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起少振打时粉尘的二次扬起少 单位集尘面积消耗金属量低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，

14、不易变形极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形 振打时易于清灰，造价低振打时易于清灰，造价低 常用板式电除尘器集尘极常用板式电除尘器集尘极 高压供电设备高压供电设备 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；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，希望工作寿命在供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在2020年之上；年之上； 通常高压供电设备的输出峰值电压为通常高压供电设备的输出峰值电压为7070l000kVl000kV，电流为，电流为1001002000mA2000mA； 增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘增加供电

15、机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加；器性能，但投资增加； 电场分组数的确定必须考虑效率和投资两方面因素。电场分组数的确定必须考虑效率和投资两方面因素。 气流分布板气流分布板 电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响；电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响； 为减少涡流，保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变为减少涡流，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；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，而以多孔

16、板使用最为广泛；型分布板，而以多孔板使用最为广泛；通常采用厚度为通常采用厚度为3-3.5mm3-3.5mm的钢板，的钢板，孔径为孔径为30-50mm30-50mm，分布板层数为，分布板层数为2-32-3层。层。 对气流分布的具体要求是：对气流分布的具体要求是： 任何一点的流速不得超过该断面平均流速的任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40%40%； 在任何一个测定断面上，在任何一个测定断面上，85%85%以上测点的流速与平均流速不得相差以上测点的流速与平均流速不得相差 25%25%。 气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数气流分布不均匀时，电除尘器通过率的校正系数F FV V。气流均匀

17、分布时，。气流均匀分布时，除尘器的通过率为除尘器的通过率为P P0 0；气流分布不均匀时，通过率约为；气流分布不均匀时，通过率约为 。0VPP F 粉尘的导电性粉尘的导电性 为了在电晕极和集尘极之间输送粒子电流，沉积在集尘极表面的为了在电晕极和集尘极之间输送粒子电流，沉积在集尘极表面的粉尘必须具有一定的导电性；粉尘必须具有一定的导电性； 通常所需要的粉尘的最小导电率是通常所需要的粉尘的最小导电率是10101010(/cm)(/cm)1 1； 高比电阻粉尘：导电率低于大约高比电阻粉尘：导电率低于大约10101010(/cm)(/cm)1 1，即电阻率大于，即电阻率大于10101010/cm/cm

18、的粉尘；的粉尘； 影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等；状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等； 在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据。在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据。8 8、粉尘比电阻、粉尘比电阻 高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降；高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降； 低于低于10101010/cm/cm时，比电阻几乎对除尘

19、器操作和性能没有影响；时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响； 当比电阻介于当比电阻介于1010101010101111/cm/cm之间时，火花率增加，操作电压降低；之间时，火花率增加，操作电压降低； 当高于当高于10101111/cm/cm时，集尘板粉尘层内会出现电火花，产生明显反电时，集尘板粉尘层内会出现电火花，产生明显反电晕。反电晕的产生导致电晕电流密度大大降低，进而严重干扰粒子荷晕。反电晕的产生导致电晕电流密度大大降低，进而严重干扰粒子荷电和捕集。电和捕集。 克服高比电阻影响的办法克服高比电阻影响的办法 保持电极表面尽可能清洁：提高振打强度可以使电极表面粉尘层的厚保持电极表面尽可能清

20、洁：提高振打强度可以使电极表面粉尘层的厚度保持在度保持在1mm1mm以下，能基本上消除高比电阻的不利影响；以下，能基本上消除高比电阻的不利影响； 采用较好的供电系统；采用较好的供电系统； 烟气调质：烟气调质： 增加烟气湿度，或向烟气中加入增加烟气湿度，或向烟气中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等化合物，使等化合物，使粒子导电性增加，该方法称为烟气调质。最常用的化学调质剂是粒子导电性增加，该方法称为烟气调质。最常用的化学调质剂是SOSO3 3 实验室和现场研究表明：向煤中加入少量的钠化合物可以减少飞实验室和现场研究表明：向煤中加入少量的钠化合物可以减少飞灰的

21、比电阻。灰的比电阻。 改变烟气温度改变烟气温度 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 发展新型电除尘器发展新型电除尘器 Log10resistivity, cm9 9、电除尘器的选择和设计、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仍然主要采用经验公式类比方法参数参数符号符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速度驱进速度318cm/s比集尘极表面积比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min）气流速度气流速度v12m/s长高比长高比L/H0.51.5比电晕功率比电晕功率Pc/

22、Q180018000W/(1000m3/min)电晕电流密度电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度平均气流速度 烟煤锅炉烟煤锅炉v1.11.6m/s褐煤锅炉褐煤锅炉v1.82.6m/s 长高比的确定长高比的确定 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：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： 与集尘板高度相比，假如集尘板不够长，部分下落粉尘在到达灰斗之前与集尘板高度相比，假如集尘板不够长，部分下落粉尘在到达灰斗之前可能被烟气带出除尘器，从而降低了除尘效率；可能被烟气带出除尘器，从而降低了除尘效率； 要求除尘效率大于要求除尘效率大于99%9

23、9%时，除尘器的长高比至少要时，除尘器的长高比至少要1.01.01.51.5。 比集尘表面积的确定比集尘表面积的确定 根据运行和设计经验，确定有效驱进速度根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e e按德意希方程求得比集按德意希方程求得比集尘表面积尘表面积A A/ /Q Q：)1ln(1)11ln(1/PQAee 气流速度的确定气流速度的确定 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。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。 平均流速高于某一平均流速高于某一时，作用在粒子上的空气动力学阻力会迅时，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。当捕集电站飞灰时，临界速度速