烟气除尘-静电除尘的原理及操作（大气污染控制技术）

烟气除尘静电除尘静电除尘器结构形式三、静电除尘器结构形式根据集尘极的形式：管式、板式；根据气流的流动方式：立式、卧式；根据粉尘在电除尘器内的荷电方式及分离区域布置的不同：单区、双区电除尘器。根据除尘方式的不同：湿式电除尘和干式电除尘。

（1）管式放电金属线电晕极

含负离子区

电晕区

金属管集尘极

含尘气体由除尘器下部进入，净化后的气体由顶部排出。管式电除尘器的电场强度高且变化均匀，但清灰较困难。多用于净化含尘气量较小或含雾的气体。

（2）板式极板间距：200～400mm；极板高度：2～5m；极板总长度：根据对除尘效率高低的要求而定；通道数：根据处理气量定，少则几十，多则几百。2.立式和卧式静电除尘器卧式电除尘器多为板式，气体在其中水平通过，含尘气流净化过程是在气流水平运动过程中完成的。每个通道内沿气流方向每隔3m左右(有效长度)划分单独电场，常用的是2～4个电场。特点：卧式电除尘器安装灵活、维修方便，适用于处理烟气量大的场合。（1）卧式立式电除尘器通常做成管式，垂直安装。含尘气流在自下而上流动过程中完成净化过程。特点：占地面积小，在高度较高时，可以将净化后的烟气直接排入大气而不另设烟囱，但检修不如卧式方便。（2）立式3.干式和湿式电除尘器（1）干式干式电除尘器：通过振打的方式使电极上的积尘落入灰斗中，含尘气体的电离、粒子荷电、集尘及振打清灰等过程，均是在干燥状态下完成的。特点：清灰方式简单，便于粉尘的综合利用，有利于回收有经济价值的粉尘。易造成二次扬尘，降低除尘效率。目前，工业上应用的电除尘器多为干式电除尘器。（2）湿式湿式电除尘器：采用溢流或均匀喷雾的方式使集尘极表面经常保持一层水膜，用以清除被捕集的粉尘。特点：不仅除尘效率高，而且避免了二次扬尘。由于没有振打装置，运行比较稳定。对设备有腐蚀，产生二次污染，污水处理复杂。（1）单区式集尘极和电晕极都装在同一区域内。尘粒的荷电和捕集在同一电场中进行，即电晕和集尘极布置在同一电场区内。单区电除尘器应用广泛，通常用于工业除尘和烟气净化。（2）双区式集尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同的区域内。尘粒的荷电和捕集分别在两个不同的区域内进行。安装电晕极的电晕区主要完成对尘粒的荷电过程，而在装有高压极板的集尘区主要是捕集荷电粉尘，双区电除尘器可以防止反电晕的现象，一般用于空调送风的净化系统。烟气除尘静电除尘静电除尘器主要部件四、静电除尘器主要部件静电除尘器的结构由除尘器主体、供电装置和附属设备组成。除尘器主体包括电晕极、集尘极、清灰装置、气流分布装置和灰斗等。（一）电晕极电晕极包括电晕线、电晕极框架吊杆及支撑套管、电晕极振打装置等。对电晕线的一般要求为：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、耐腐蚀性能以及容易清灰等。电晕线的型式：光滑圆形线、星形线、螺旋形线、芒刺线、锯齿线、麻花线及蒺藜丝线等。电晕极的形式电晕线固定方式：管框绷线式重锤悬吊式（二）集尘极集尘极的结构形式对粉尘的二次飞扬、金属消耗量和造价有很大的影响，直接影响除尘效率。对集尘极的基本要求：易于粉尘在板面上的沉积；振打时二次扬尘少；单位集尘面积金属用量少；极板较高时，不易产生变形；气流通过极板空间时阻力小等。常见集尘极板形式（三）清灰装置及时清除集尘极和电晕极上的积灰，是保证电除尘器高效运行的重要环节。干式电除尘器的清灰方式：机械振打、电磁振打及压缩空气振打、声波振打等；湿式电除尘器：喷雾或溢流方式，在集尘极表面上形成一层水膜，使沉积在集尘板上的粉尘和水一起流到除尘器的下部而排出。振打整置设置除尘器的阴极或阳极的顶部，称为顶部振打电除尘器，现应用较多的是顶部电磁振打，安装在除尘器顶部，振动的传递效果好。1.顶部振打阴极振打位于除尘器内顶部，由电机传动振打极线框架。不同与阳打的是：阴极部分全部带电所以传动部分需由瓷转轴隔开。瓷转轴绝缘板传动轴转动轴振打锤2.侧部振打电除尘器振打装置设置于除尘器阳极板的侧部，称为侧部振打电除尘器；现用的较多的为挠臂锤振打，为防止粉尘的二次飞扬，在振打轴的360°上均匀布置各锤头，避免同时振打而引起的二次飞扬。其振打力的传递与粉尘下落方向成一定夹角。

阳极振打装置机械部分由中心轴、轴套、振打锤等组成。阳极板轴套传动轴振打锤阳极振打电机位于除尘器检修平台，作用是将粘附在阳极板上的纷尘通过振打使其脱落，振打时间由PLC周期性控制，也可手动连续振打（维修/调试时使用）。

注意事项：调试前须检查变速箱内是否已加满齿轮油检查链条松紧程度第一次通电时须点动控制电机，确认正确方向后方可使用通电后检查电机温度、声音有无异常电机减速机转动链条转动轴（四）除尘器灰斗

粉尘由电场分离后粘附在集尘极，然后借助于振打装置将纷尘脱落到除尘的灰斗内，在料位信号的控制下，将粉尘输送到指定地点灰斗焊接在底梁上，灰斗壁与水平面夹角一般大于60度，且四边加有圆弧板，以保证灰自由下落。为防止烟气经灰斗旁路串气而降低除尘效率，灰斗内装有挡风板。灰斗通常有以下附件：1.电加热或蒸汽加热；2.气化板；3.挖手孔；4.捅灰管等。（五）气流分布装置电除尘器内气流分布的均匀性对除尘效率的影响很大，一般要求其分布均匀性好，阻力损失小。为保证气流分布均匀，在进出口处应设渐扩管和渐缩管，进口渐扩管设1～3层气流分布板。常见的气流分布板：多孔板、百叶窗式、分布格子、槽型钢式和栏杆型分布板等。多孔板应用最广，孔径30～50mm。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40%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25%。（六）除尘器外壳钢板、不锈钢板、铅板、混凝土。除尘器外壳必须保证严密，尽量减少漏风。漏风量增加，风机负荷加大，电场内风速过高，除尘效率下降。特别是处理高温高湿烟气时，冷空气漏入会使烟气温度降至露点以下，导致除尘器内构件粘灰和腐蚀。电除尘器的漏风率控制在3％以下。检修孔检修观察时使用。进入除尘器内部前必须关闭所有电源，锁必安全连锁箱，控制柜上须挂有安全警示牌，必要时需专人看护。将隔离开关刀闸打到接地位置。检修照明尽量采用24V安全电源下部检修孔顶部检修孔布线桥架顶部检修孔（六）供电装置电除尘器的供电装置：升压变压器、整流变压器和控制装置。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工业电除尘器的高压供电设备的输出峰值电压为70～l000kV，电流为100～2000mA输入到整流变压器的交流电压称为一次电压，输入到整流变压的交流电流称为一次电流；整流变压器输出的直流电压称为二次电压，整流变压器输出的直流电流称为二次电流。烟气除尘静电除尘静电除尘器的选型电除尘器性能参数确定——集尘极面积、电场断面面积、集尘室通道数、电场长度、工作电压、电流等。电除尘器的选择五、电除尘器的选型（一）静电除尘器性能参数的确定主要采用经验公式类比方法。主要是根据需要处理的含尘气体流量和净化要求，确定集尘极面积、电场断面面积、电场长度、集尘极和电晕极的数量和尺寸等。

1.集尘极面积

式中：A——集尘极面积，m2。；Q——处理气体流量，m3/s；η——预期达到的除尘效率，%；ωp——微粒的有效驱进速度，m/s。2.箱体的断面面积

式中：F——箱体断面面积，m2；Q——处理气体流量，m3/s；u——除尘器断面气流速度，m/s。

对于一定结构的静电除尘器，当气体流速增加时，除尘效率降低，因此气体流速不宜过大；但如其过小，又会使除尘器体积增加，造价提高。一般取0.6-1.5m/s。3.集尘室的通道个数

由于每两块集尘极之间为一通道，则集尘室的通道个数n可由下式确定：式中：b——集尘极间距，亦为通道宽度，m；h——集尘极板高度，m。集尘板高度h的确定：当F≤80m2时，h=F0.5

；当F＞80m2时，h=（0.5F）0.54.电场长度式中

L——集尘极沿气流方向的长度，m；

h——集尘极板高度，m。一般选择长高比为0.5-1.0；高效率时，长高比至少为1.0-1.5。5.工作电压根据实际需要，工作电压一般取60～72kV。6.工作电流一般在100～300mA。例题设计一电除尘器用来处理烧结厂原料仓产生的石膏粉尘。处理量为129600m3/h，入口含尘浓度为3×10-2kg/m3，要求出口含尘浓度降至1.5×10-4kg/m3。试设计该除尘器所需要的极板面积、电场断面积、通道数和电场长度。（二）静电除尘器的选择如果粉尘的比电阻适中(1×104～2×1010Ω·cm)，则采用普通干式电除尘器。对于比电阻高的粉尘，宜采用特殊型电除尘器，如宽极距型和高温电除尘器等。或在含尘气体中加入适量的调理剂(如NH3、H2O等)，以降低粉尘的比电阻。对于比电阻低的粉尘，不宜采用电除尘器净化。湿式电除尘器既能捕集比电阻高的粉尘，也能捕集比电阻低的粉尘，而且具有较高的除尘效率。其缺点是会带来污水处理及通风管道和除尘器的腐蚀问题。烟气除尘静电除尘静电除尘器安装、调试、运行六、电除尘器的安装、调试、运行（一）电除尘器的安装特别注意：应有良好的密闭性，除尘器密闭性能不好将严重影响除尘器性能和使用寿命。壳体的所有焊接均应采用连续焊缝，并用煤油渗透法检查其气密性。必须除去所有毛刺、飞边。需用手提式砂轮打光。集尘极和电晕极的极间距必须严格保证。40m2以下，间距偏差小于5mm；大于40m2，偏差小于10mm。周围应悬挂“高压危险”等字样。（二）调试通冷风，在第一电场前端测定沿电场断面的气流分布均匀性。要求任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%；任何一个测定断面，85%以上的测点流速与平均流速不得相差25%。如不符合要求，应进行调整，多孔分布板应对若干个孔进行调整。启动两极振打装置，使其运转8h，检查运转是否正常，包括振打轴的转向，电动机是否发热，测定集极的振打频率等。接通保温箱内电加热器，检查温升速度及温度控制范围是否满足要求。启动排灰装置和锁风装置，使其运转4h，检查运转是否正常，电动机是否发热。每个电场至少测定三排集尘极板面上若干点的振打加速度，若点加速度过小，则应加固极板与撞击杆的连接。关闭各检查门，对除尘器通气气体，测定其进、出口气体量，计算漏风率，要求漏风率应小于7%，否则应检查焊缝和连接处的气密性。接通高压硅整流器，在除尘系统不通烟尘情况下通电试车（即无负载试车），首先把输出电压、电流旋钮调至最小位置，然后开启电源，逐步升压，电场应能升至额定电压而不发生击穿，否则就进行适当调整。（三）运行操作控制第一步、运行前检查①检查所有电场内、通道内、灰斗内是否留有工具和其他杂物，如铁丝、焊条、螺栓等。②检查各绝缘套管、瓷转轴等绝缘件表面是否干净有无裂纹。③检查变压器是否有漏油现象。④检查变压器是否按规定可靠接地，接地电阻应小于4Ω。⑤确认所有工作人员都已从电除尘器内出来。⑥拆除阴极系统上的人孔门的专用接地棒或接地器材。

整流变压器高压整流变压器隔离开关电场电源空气吸湿器（内装有硅胶）

整流变压器一般装在除尘器顶部，与高压隔离开关相连。电压由硅整流变压经隔离开关送至电场。

硅胶正常时显白色，吸水后变黄色；如有变色，必须立即更换。

油位保持在1/3位置瓷瓶无裂痕，无渗油现象01/31/2整流变维护注意事项接地装置接地可靠，接地电阻应小于4欧姆整流变内部与外壳接地整流变外壳与除尘器本体接地第二步启动1）投运前的检查工作完毕，所有的安全措施已恢复。

2）各加热器至少在发烟设备启动前8

小时投运，以确保灰斗和各绝缘件（绝缘瓷套管、电瓷转轴等）的干燥；防止因结露爬电而引起的任何损害。检查各加热器系统的电流是否正常。3）打开电除尘器进出口烟道上的各挡板风门。4）启动引风（通风）机。

5）向电场通烟气预热以消除电除尘器内部机件上的潮气。6）启动飞灰输送系统。

7）启动所有振打机构。各个电场的振打周期不同，1电场8-10分钟，2电场之后各电场30-40分钟；而且最后2个电场振打不同时进行，减少二次飞扬。阴极振打电机

阴极振打电机位于除尘器的顶部平台，作用是将粘附在阴极板上的粉尘通过振打使其脱落，振打时间由PLC时序周期性控制，也可手动连续振打（维修/调试时使用）。瓷转轴加热器阴打电机瓷转轴保温筒第三步停运1.短期停运1）停运所有风机，静待3～5分钟；2）按电场顺序由后向前降低一、二次电压和电流直至为零，然后关掉各供电单元的高压电源，并将高压控制柜锁定；3）关闭进出口烟道所有风门；4）让振打系统和加热系统在暂停阶段继续运行；5）如需人员进入电场检修则应使高压部件接地，阴、阳极振打停转，并等电场内降温至40℃以下，穿着防护服装，有安全照明方可进入。第三步停运（二）长期停运1）停运所有风机，静待3～5分钟；2）按电场顺序由后向前降低一、二次电压和电流直至为零，然后关掉各供电单元的高压电源，并将高压控制柜锁定；3）关闭进出口烟道所有风门；4）切断各供电单元的高压隔离开关转至接地位置并锁定；5）振打系统和排灰系统在高压电源切断后继续运行直至让所有烟灰从电除尘器中清除干净为止；6）切断总的电源开关（不包括照明线路）；7）将高压部件接地后并在有安全照明的条件下，人方可进入电除尘器内；检修完毕后关闭所有人孔门。（四）维护及日常监测1.维护（1）电除尘器本体维护——对电除尘器保温箱内不定期清扫维护。

——保温箱的维护应对管状加热器进行仔细检查，以保证其正常工作。——若电除尘器工作3月以上，则应利用工艺生产停车机会对除尘器内部构件检查维护。（2）高压硅整流器的维护——保持控制柜内部和整流器的清洁，干燥剂由浅蓝色变淡红色时应进行更换处理。——每12个月进行一次变压器油的试验——每年测量一次接地电阻，其值应不大于4Ω。——高压整流器需进行测试检查2.日常监测——电除尘器的运行状态监测——电除尘器组成构件的完好运行状态监测巡视——电除尘器排灰设施及烟尘的监测——电除尘器构件中的转动及润滑部件的巡视烟气除尘静电除尘——静电除尘影响因素二、影响电除尘器效率的因素

影响静电除尘效率的主要因素有粉尘特性、烟气特性、结构因素和操作因素等。（一）粉尘特性粉尘特性主要包括粉尘的粒径分布、真密度、堆积密度、黏附性和比电阻等，其中最主要的是粉尘的比电阻。粉尘的比电阻与除尘效率粉尘的比电阻过高或过低均不利于除尘，最适合于电除尘捕集的粉尘的比电阻的范围为1×104～2×1010Ω·cm。影响粉尘比电阻主要因素：气体的温度和湿度。向烟气中喷水——同时达到增加烟气湿度和降低烟气温度的双重目的。向烟气中加入SO3、NH3以及Na2CO3等化合物，以使尘粒的导电性增加。反电晕——沉积在极板表面上的高比电阻粉尘层所产生的局部放电现象。（二）烟气特性烟气特性主要包括烟气温度、湿度、成分、压力、含尘浓度、断面气流速度和分布等。1.烟气的温度和湿度在低温区，由于粉尘表面的吸附物和水蒸气的影响，粉尘的比电阻较小；随着温度的升高，粉尘的比电阻增加。高温区，由于粉尘内部的导电，也会使比电阻下降。当温度低于露点时，湿度会严重影响除尘器的除尘效率。2.含尘浓度由于电晕放电在除尘电场中产生大量的电子，使进入其间的粉尘荷电。荷电粉尘形成的空间电荷会对电晕极产生屏蔽作用，从而抑制了电晕放电。电晕闭塞：随着含尘浓度的提高，电晕电流逐渐减少，出现电晕阻止效应。当含尘浓度增加到某一数值时，电晕电流基本为零，此时的电除尘器失去除尘能力。为避免电晕闭塞，处理的气体含尘浓度应＜30g/m3。当气体含尘浓度过高时：选用曲率大的芒刺形电晕极；还可以在电除尘器加设预处理装置，进行多级除尘。3.除尘器断面气流速度降低除尘器的断面气流速度，增加了粉尘在荷电区的停留时间，使粉尘荷电的机会增多，除尘效率也会提高。随着气流速度的增大，除尘效率也就大幅度下降。气流速度过大，会造成二次扬尘。一般气流速度取0.6-1.5m/s。4.断面气流分布

断面气速分布不均匀，在流速较低的区域，就会存在局部气流停滞，造成低速区的效率增加，不能弥补高速区造成的效率下降。除尘器断面上的气流速度差异越大，除尘效率越低。（三）结构因素电晕线的几何形状、直径、数量和线间距；集尘极的形式、极板断面形状、极间距、极板面积、电场数、电场长度等；供电方式、振打方式(方向、强度、周期)、气流分布装置、外壳严密程度、灰斗形式和出灰口锁风装置等。最重要的结构因素为极间距，一般要求极间距要距离合适（400mm），保持均匀。

（四）操作因素

为保证其高效率，必须使供电功率高、供电压力大，供电电流稳定。供电压力大小一般通过控制火花频率来实现，一般要求最佳火花频率在30～150次/min。由于随着集尘极和电晕极上堆积粉尘厚度的不断增加，运行电压会逐渐下降，使除尘效率降低，因此，必须通过清灰装置使粉尘剥落下来，以保持较高的除尘效率。烟气除尘静电除尘原理一、电除尘的原理电除尘的基本原理包括：电晕放电尘粒的荷电荷电尘粒的迁移和捕集粉尘的清除（一）电晕放电静电除尘器实质上是由两个极性相反的电极组成线状电极——电晕极管状或板状电极——集尘极将充分高的直流电压施加到放电极和集尘极上。“雪崩”过程电晕区电晕放电负离子电晕放电和粉尘荷电（二）尘粒的荷电电场荷电扩散荷电尘粒的荷电方式与粒径有关:dp>0.5μm的尘粒以电场荷电为主;dp<0.2μm的尘粒以扩散荷电为主；介于两者之间的两种方式均要考虑。尘粒的荷电方式主要是电场荷电。板式电除尘器除尘示意图（三）荷电尘粒的迁移和捕集在