静电除尘课件

1、第四节静电除尘通过静电力从气流中分离浮游粒子(尘粒或液滴)。分离的能量通过静电力直接作用于尘粒。电动吸尘器的优点：1 .压力损失小，一般为200500Pa2 .处理烟雾量大且可达到105106m3/h (当前大于由其他类型的除尘器处理的烟雾量)。3 .能源消耗低，约0.20.4kwh/1000m34 .对细粉尘具有高捕集效率(捕集最小粒径为0.05 )，能够超过99% (对粒子1m的粉尘)5 .可用高温或强腐蚀性气体操作吸尘器的缺点：1 .初级投资高，钢材消费量大。 平均1m2集尘面积需要钢材约3.44 t。2 .制造和安装精度要求高3 .粉尘电阻率有一定要求4 .不得直接净化高浓度含尘气体5

2、 .需要高压变电及整流控制设备：(高压硅整流器将380V交流电调整为72KV高压直流电)占地面积大一、静电除尘的基本原理放电电极：放电电极(冠状病毒极)是曲率半径小的细裸电线，上端与直流电源的一极连接，下端有悬挂锤，固定其位置的工业电动吸尘器一般使用直径23mm的镍铬线作为冠状病毒电极。集尘电极：集尘极是具有一定面积的管或板，与电极的另一端连接。当在两极间施加高电压时，在放电极附近的电场强度大，在集尘极附近的电场强度相对小，因此，在两极间形成不均匀的电场。高压直流电晕是使粒子带电的最有效方法，广泛用于静电除尘过程。在冠状病毒过程的发生和活性化的高压电极和接地电极之间，在电极间的空间内形成高浓度

3、的气体离子，当含尘气流通过该空间时，尘埃在数秒钟内通过碰撞捕获气体离子而带电。粒子得到的荷电量根据粒子的大小而不同，一般直径1微米的粒子得到约30000个电子的电量。(1)气体电离为了使气流中的尘粒带电，需要大量的离子源，这些离子的产生是通过利用放电电极周边的“冠状病毒”现象使气体电离来实现的。如果对阴阳两极施加电压，则该离子向电极移动，形成电流。如下图所示，随着电压的升高，电流变化分为三个不同的区域区域(1) :随着电压的增加，空气离子加速。区域(2) :空气离子全部达到电极的饱和状态。区域(3) :“电子雪崩”电子雪崩过程中，蓝紫色光点出现在冠状病毒表面，发出“咻咻”声的现象称为冠状病毒放

4、电。 这些自由电子和气体离子在电场力的作用下向极性相反侧的电极移动，使电压逐渐上升时，电流急剧增加，冠状病毒放电变得更强。电压达到Vs时，空气被破坏，冠状病毒放电转为火花放电。 此时，在极间产生电弧，破坏设备，因此在除尘操作中应该避免这种现象，应该始终保持冠状病毒放电状态。冠状病毒区域范围逐渐扩大，极间空气全部电离电场破坏对应的电压-破坏电压当对冠状病毒电极施加负电压时，会产生负冠状病毒，反之，会产生正冠状病毒。在相同的电压下，负的冠状病毒电极通常产生高的冠状病毒电流，击穿电压也非常高。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冠状病毒电极空调系统采用正冠状病毒电极，具有臭氧和氮氧化

5、物产生量少的优点。(2)粒子带电两种带电过程：(1)电场带电：离子通过电场力进行取向运动，撞击粒子使粒子带电。 (粒径大于1um，以电场带电为主。 中所述)(2)扩散带电：通过离子的扩散使粒子带电。 主要依赖于离子的不规则热运动，而不是电场力。 (粒径小于0.2um，扩散带电占优势。 中所述)粒子带电形态：(1)电子与粒子直接碰撞，使粒子带电。(2)气体吸附电子成为负的气体离子，该离子再次与粒子碰撞，使粒子带电。 (电除尘的主要带电形态)与电负性相关的气体：将能够吸附电子的气体称为电负性气体，例如O2、Cl2、HF、SO2等。如果存在阴性的气体，则在冠状病毒中产生的自由电子被这些气体的分子捕捉

6、，产生负离子，这些也与电子一样向正极移动。 这些负离子和自由电子构成使粒子带电的电荷源。 自由电子引起气体分子电离的区域多被称为冠状病毒区域，在从冠状病毒区域到金属管表面的空间，负离子浓度一般为1014 1015个/m3。因为粒子比气体分子小很多，如果没有电负性的气体，马上吸附电子的话，大量的自由电子直接跑向正极引起火花放电。因此，对于负冠状病毒来说，阴性气体的存在、电子的吸附、空间电荷的形成，是维持冠状病毒放电的重要条件。不存在阴性气体时，只采用正冠状病毒放电。(3)带电粒子的移动和堆积带电粒子通过电场的力，向其电相反的集尘极移动。一般来说粒子的带电时间为0.1s，相当于气流在吸尘器内流动1

7、020cm所需的时间，可以认为粒子进入吸尘器后马上达到饱和电荷。粒子的带电越多，位置的电场强度越大，移动的速度越大。带电粒子到达集尘极时，粒子上的电荷与集尘极上的电荷中和。 使粒子转为中性，这就是粒子的放电过程。粉尘导电性能的好坏，对除尘效率有很大影响，这与粉尘层的电阻率有关。粉尘层的电阻率是指，对于面积1cm2、高度1cm的自然堆积的圆柱形粉尘层，在其高度方向测量的电阻率值用.cm表示。电阻率小，导电性好，电阻率大，导电性差。粒子的电阻率在104 51010.cm的范围内，证实了最适合静电除尘。n粉尘电阻率在104 51010.cm的粉尘到达集尘极后，以正常的速度释放电荷。 因此，对于这种粉

8、尘(例如锅炉飞灰、水泥尘、高炉粉尘、平炉粉尘、石灰石粉尘等)，能够得到如电动吸尘器那样高的效果。n粒子电阻率不足104 .cm时，由于导电性过好，在集尘极放电后，得到与集尘极电相同的电荷，被集尘极排斥，反弹到气流中，再次被捕获后，再次飞出，由于二次飞舞，除尘效率降低。 (参照图6-18 )这种现象在用电动吸尘器处理各种金属粉尘、石墨粉尘、炭黑粉尘时可以看到。n比电阻超过510. cm时，电荷从粒子传递到集尘极，难以放电中和。 如果集尘电极表面堆积的带电粒子层变厚，则排斥新来的带电粒子，无法在集尘极放电，集尘停止。带电粒子层过厚时，在集尘极的粒子层形成的电压梯度过大，粒子层空隙中的气体电离，即发

9、生冠状病毒放电，被称为逆冠状病毒。这样形成的自由电子和离子被吸附在集尘电极上，粒子带有与集尘极相同的电荷，向冠状病毒极移动，大大降低了除尘效率。 (参照图6-19 )(4)粒子的去除用振动打击方法等清灰方式强制破坏集尘极板上堆积的粒子层，使其落入灰斗，从除尘器排出。二、静电除尘器的分类和结构(1)电动吸尘器的分类1 .按收尘器的样式分类管式电收尘器板式电收尘器(1)圆形管道：冠状病毒线安装在管道的中心，冠状病毒极和吸尘极的极间距离相等。 电场强度变化均匀，但清灰比较困难，除硫磺、黄磷等特殊情况外，普遍使用湿式清灰。 含尘气体从管道的下方进入管道内，向上移动，因此仅适用于立式电动吸尘器。集尘极圆

10、管、蜂窝管、多段喇叭管、扁平管等。 管径一般为150300mm，管长为25m。 由于单管电动吸尘器通过的空气量少，在工业上一般使用多管并列组成的多管电动吸尘器。 为了最大限度地利用空间，可以用六角形管代替圆管。(2)平板型：集尘极由平板构成，电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装比较容易。 板间距离一般为200400mm，极板高度为215m，极板全长可以根据对除尘效率高低的要求来决定。 通道数因空气量而异，少则数十，多则数百。 结构配置灵活。2 .带电方式和放电空间配置单区吸尘器两区电动吸尘器(1)一段式：粒子的带电和放电在同一电场下进行。 现在，工业上普遍采用这种类型。(2)二段式：粒子在第

11、1段带电，在第2段放电堆积。 主要用于空调装置。3 .沿气流方向(1)卧式：气流方向平行于地面，操作方便，现已广泛采用。 适用于设备高度低、安装、维护方便的负压操作，有利于风扇的寿命、工作条件。 但是占地面积大，基础设施投资高。(2)立式：气流垂直于地面，通常从下向上，圆管式吸尘器均采用立式，占地面积小，但高度大，检修不便，气体分布不均匀，捕集粒度细小的粉尘容易再次飞扬。 适用于通常规格小、处理气体量少、容易捕集粉尘性质的场合。 立式收尘器卧式电除尘器4 .以清灰方式(1)干式：除去的粉尘为干燥状态，操作温度一般比被处理气体露点高2030，达到350450。 利用机械、电磁、压缩空气等甩灰，有

12、利于回收昂贵的颗粒物。(2)湿式：排除的粉尘为浆状，操作温度低，一般含尘气体需要降温处理，将温度降至4070进入吸尘器。 用淋浴或溢流水等方式将灰净化(一般用连续供水清洗集尘极，用定期供水清洗冠状病毒极，降低粉尘的电阻率，使除尘变得容易)，粉尘无再飞扬，效率高，同时可净化部分SO2、HF等有害气体的缺点是腐蚀、水垢由于水对被处理气体的冷却作用，气体量减少。 如果煤气中含有容易爆炸的煤气，可以使用湿式电动吸尘器减少爆炸的危险。(2)电动吸尘器的构造1 .冠状病毒电极：要求初始冠状病毒电压低(初始冠状病毒电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。 冠状病毒线越细，开始冠状病毒所需的电压越小)，冠状病毒

13、电流越大，机械强度越高。冠状病毒是电动吸尘器的放电极极。 放电效果好的冠状病毒线越细越好，但是冠状病毒线太细，不仅机械强度低，而且容易生锈，或者用放电电弧容易烧断。为了确保冠状病毒线具有一定的机械强度和高放电效率，冠状病毒线可以做成各种各样的形状，常见的冠状病毒线有圆形、星形、翻车鱼形等。冠状病毒线固定方式： (1)重锤悬挂式(2)管架张紧式2 .集尘电极小型管式电动吸尘器的集尘极为直径约15cm、长度3m左右的圆管，大型直径可以增大到40cm、长度6m。 每个吸尘器所包含的集尘管的数量少的话有几个，多的话有100个以上。板式电动吸尘器的集尘板垂直安装，冠状病毒极被放置在邻接的两板之间。 集尘

14、极长一般为1020m、高1015m、板间距离0.20.4m。 处理气体量在1000m3/s以上、效率高达99.5%的大型电动吸尘器包含一百对极板。集尘极构造对粉尘的二次卷起、吸尘器的金属消耗量(总消耗量的约40%50% )有很大影响。要求容易堆积尘粒，避免尘粒二次飞扬，容易清洁灰尘，具有足够的刚性和强度。性能好的集尘极应满足以下基本要求1、振动时粉尘的二次卷起少2 .单位集尘面积的消耗金属量低3 .极板高度大时，需要一定的刚性，不易变形4 .振动时容易清洁灰尘，成本低3 .除灰装置清灰的主要方式有机械振动、电磁振动、刮板清灰、水膜清灰等。4 .气流分布装置电动吸尘器内的气流分布对除尘效率有很大

15、影响。 为了保证气流分布均匀，在进出口处设置变径管道，在进口变径管道内设置气流分布板。 要求气流分布均匀，减小气压损失。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等，在多孔板中应用最广泛。通常采用厚度为33.5mm的钢板，孔径为3050mm，分布板层数为23层，开孔率约为25%50%，需要通过实验来决定。对n气流分布的具体要求是任何一点的流速都不得超过该断面平均流速的40%。在任何一个测量截面中，85%以上的测量点的流速和平均流速都不相差25%。5、灰斗灰斗设有排灰装置，比较常用的是旋转式锁定器和螺旋输送机。 没有排灰装置漏风，工作可靠。6 .高压供电设备高压供电设备

16、提供粒子带电和捕集所需的高电场强度和冠状病毒电流。 供电设备必须必须充分稳定，寿命最好在20年以上。 通常高压供电设备的输出峰值电压为70l00kV，电流为1002000mA。为了能在高压下操作电动吸尘器，为了避免过大的火花损失，高压电源不能太大必须分组供电。大型电动吸尘器多采用6个以上的供电单元。 增加供电单元的数量，减少每个单元的数量由各单元提供的冠状病毒线路可改善电动吸尘器的性能，但投资增加了。 必须考虑效率保证和投资削减两方面的因素。7 .吸尘器的外壳箱子要严格确保，尽量减少漏风。 漏风量大，不仅风扇负荷变大，而且电场风速变高，除尘效率也降低。 在处理高湿烟时，冷气的泄漏使局部烟的温度

17、接近露点以下，引起除尘器部件的灰和腐蚀。除尘器的壳材应根据处理烟的性质和操作温度进行选择。 通常使用的材料有钢板、铅板(H2SO4雾捕集)、钢筋混凝土及炼瓦等。三、电动吸尘器的效率(1)驱动速度电场中的各点的电场强度不同，粒子的荷量也是近似值，另外，由于没有考虑气流、粒子特性等的影响，所以以6-54计算的驱动速度w比实际的驱动速度wp大很多。用wp表示运转中的电动吸尘器测定的实际除尘效率、烟量以及已知的集尘极极板面积，从得意希方程式中逆算出的w值。对于工业粉尘，有效驱动速度在0.020.2m/s的范围内变化。 部分工业粉尘的有效驱动速度如下表所示。粉尘的种类驱动速度/(m/s )粉尘的种类驱动速度/(m/s )煤灰(飞灰)0.010.14冲炉(铁焦比=10 )0.030.04纸浆及选纸0.08水泥生产(干法)0.060.07平炉0.06水泥生产(湿法)0.10至0.11酸雾(H2SO4)0.060.08多层床式烧成炉0.08酸雾(二氧化钛)0.060.08赤磷0.03悬浮焙烧炉0.08石膏0.16至0.20催化粉尘0.08二级高炉(80%生铁)0.125(2)除尘效率方程式四、静电吸尘器的设置修订1 .基于现有的运行条件和设定修正经验来确定有