烟气除尘-静电除尘器（大气污染治理技术）

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）集尘室通道数

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。（3）集尘室通道数集尘板高度h的确定：当F≤80m2时，h=F0.5

；当F＞80m2时，h=（0.5F）0.5（4）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。静电除尘静电除尘原理——尘粒的荷电两种机理电场荷电--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。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异常荷电显现（1）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,通常当高比电阻高于2×1010Ω•m时，较易发生火花放电或反电晕，破坏正常电晕过程（2）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，使尘粒不能获得足够的电荷（3）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，即电晕闭塞静电除尘静电除尘原理——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击穿电压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。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

静电除尘静电除尘原理——粉尘的清除集尘极板表面的灰尘沉积到一定厚度，为了防止粉尘重新进入气流和保持除尘效率需要将其除去，使其落入到灰斗中。清灰的目的：防止粉尘重新进入气流；除尘效率。清灰方式：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。湿法清灰优点：已除去的粉尘不会重新进入气相造成二次扬尘；同时也会净化部分有害气体，如SO2、HF等。缺点：极板腐蚀较为严重，含水污泥需要处理，产生二次污染。振打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：能产生高强度的振打力；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清灰静电除尘静电除尘原理——荷电尘粒的迁移和捕集在电晕区内，荷正电的极少数尘粒沉降在电极上。在负离子区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘极上。1.驱进速度ω：电场中的尘粒所受的静电力和运动阻力相等时，尘粒向集尘极做匀速运动时的速度。q——颗粒的荷电量，C；E——颗粒所处位置的电场强度，V/m。C——肯宁汉修正系数，C=1+0.165/dp（100kPa，293K）影响因素：粒子荷电量、气体黏度、电场强度、粒子的直径各种粉尘的有效驱进速度2.捕集效率方程——德意希方程A——集尘板面积，m2；Q——气体流量，m3/s；ω——粉尘离子的驱进速度，m/s。假设：除尘器中气流为紊流状态，通过电除尘器的任意横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的。离子进入除尘器后立即完成荷电过程；忽略电风、气流分布不均匀及被捕集粒子重新进入气流等影响。烟气除尘静电除尘静电除尘器主要部件——集尘极静电除尘器的主要结构静电除尘器的结构由除尘器主体、供电装置和附属设组成。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。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。集尘极静电除尘静电除尘器结构形式——管式和板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1.管式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。静电除尘静电除尘器结构形式——单区式和双区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.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。静电除尘静电除尘器结构形式——干式和湿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.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。静电除尘静电除尘器结构形式——卧式和立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.卧式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。2.立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。静电除尘静电除尘器主要部件——电晕极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。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。电晕极的形式静电除尘静电除尘器主要部件——其他部件1.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%。2.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。2.除尘器外壳3.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，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。静电除尘静电除尘器主要部件——清灰装置和灰斗静电除尘器的结构由除尘器主体、供电装置和附属设组成。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。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。

1.顶部振打

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

2.侧部振打

2.侧部振打注意事项：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）。

3.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。

3.灰斗灰斗焊接在底梁上，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。静电除尘静电除尘影响因素——粉尘特性

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。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。静电除尘静电除尘影响因素——结构和操作因素

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。1.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。2.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。静电除尘静电除尘影响因素——烟气特性

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。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。静电除尘静电除尘器选型计算示例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。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