大气污染控制工程-043电除尘器课件.ppt

大气污染控制工程0.绪论1.燃烧与大气污染2.颗粒污染物及其性质3.3.除尘技术与设备除尘技术与设备4.5.第4 章 除尘技术与设备（4.3）电 除 尘 器 由 放 电 极、集 尘 极、清 灰 装置及电源组成；工 作 原 理 可 分 为 粒 子 荷 电、粒 子 捕 集和粒子清除三个阶段；电除尘器的特点 1.除尘效率高，对微细粉尘亦然；2.适应处理大烟气量，例如105 m3/h；3.运行费用低，阻力约200-300 Pa；4.可高温应用；自动化程度高；5.一 次 投 资 高；对 粉 尘 性 质 有 要 求；制造、安装、运行要求严格。4.3 电除尘器电除尘器利用静电 力（库仑力）实现粒子与气流分离沉降的除尘装置。电晕放电原理 电晕放电发生在细金属电晕线和集尘板之间。在 电 晕 区，自 由 电 子 被 电 场 加 速，通 过 碰 撞 使 其 它 气 体 分 子 电 离，形成正离子和新的自由电子。雪崩现象：碰撞电离导致电子以指数级数增加的过程；再生过程：正离子撞到极线上，产生新的自由电子。4.3.1 电晕放电4.3 电除尘器 电晕放电原理 电晕放电需要很强的电场强度，通常采用非均匀电场；电晕区一般只限于距放电极表面2 3 mm 范围内。空间电荷的产生 在电晕外区，大量电子及负离子向集尘极运动；电子会被电负性强的气体分子俘获并产生负离子。4.3.1 电晕放电4.3 电除尘器 起始电晕电压 开始电晕放电时的最低电压，又称临界电压；所对应的电场强度称临界场强。对无限长管式电极，任一点的场强由高斯定理得出：Peek 提出了计算临界场强的半径验公式：由此可推出临界电压公式：4.3.1 电晕放电4.3 电除尘器 影响电晕特性的因素 电极的几何尺寸、形状：电晕线越细，Vc越低。带芒刺电极的起晕电压比较低。气体组成：O2、SO2等电负性气体对形成负离子起决定性作用；H2、N2、Ar 等无电子亲和性，不能捕获电子；H2O、CO2与电子碰撞，能 离解出氧原子，进而形成负 离子。温度和压力：既改变起始电晕电压又改变 电压-电流关系。4.3.1 电晕放电4.3 电除尘器 两种荷电机理 电 场 荷 电：离 子 在 电 场 力 作 用 下 做定向运动与粒子相撞的结果。粉 尘 粒 径 大 于0.5 m 时，以 电 场 荷电为主；t 时间内粒子获得的电荷量为：当t 时，粉尘获得饱和电荷：4.3.2 粒子荷电4.3 电除尘器 粒子的驱进速度 粉尘荷电后，在电场的作用下向集尘极方向运动。驱进速度：粉尘垂直于极板的运动速度；根据分子运动论可导出扩散荷电的理论方程：计算公式：当 t 大于5m时，可以认为速度 已经达到了粉尘运动的终末速度。对50 m 以下的粒子，m比较小，在10-3秒左右，于是4.3.3 粒子的捕集4.3 电除尘器 粒子的驱进速度 对于较大粒子，以电场荷电为主：带入式中，得：对于小于0.2m 的粒子，以扩散荷电为主，同时需要考虑Cunningham 修正4.3.3 粒子的捕集4.3 电除尘器 捕集效率公式 Deutsch 公式推导：设：a为x方向单位长度集尘板的面积；A 为集尘板的总面积；L 为电场长度；F 为除尘器在气流方向上的横截面积。在dt 时间内，被捕集的粉尘的质量：在x到x+dx，粉尘浓度从C 到C+dC，则 4.3.3 粒子的捕集4.3 电除尘器 捕集效率公式 理论公式误差较大，需要考虑以下因素：1.整个断面粉尘浓度分布不均匀；2.气流扰动和二次扬尘；3.电风的影响；4.整个断面气流分布不均匀。影响Deutsch 公式精确性的，主要是关于驱进速度的计算。有效驱进速度p：工程设计中采用的实测的驱进速度。p 的 物 理 意 义 不 仅 反 映 尘 粒 向 极 板 的 运 动 速 度（理 论 驱 进 速 度），同时包含诸如二次扬尘、气流不均、电风等影响因素。4.3.3 粒子的捕集4.3 电除尘器 气流速度 由Deutsch 公式得：气流速度与电除尘器的有效长度 密切相关。另外，气流速度的增加会引起二次扬尘量的大大增加。当 气 流 速 度 由1.5 m/s增 加 到3 m/s时，由 于 气 流 的 冲 刷 及 振 打 而 引 起 的二次扬尘量会增加7 9 倍。采用型板式收尘极板的除尘器，气流速度在 l.5 1.7 m/s 左右。4.3.4 电除尘器的运行条件4.3 电除尘器 电气参数 为 了 保 持 电 除 尘 器 的 高 效 率，应 使 施 加 在 电 除 尘 器 上 的 电 压 尽 可能高。影响电压高低的因素：放电电极与收尘电极之间的距离；电除尘器的制造和安装质量；含尘气流的性质；供电设备性能。常 规 电 除 尘 器，收 尘 极 板 之 间 的 间 距 为300 mm 时，工 作 电 压 约45 60 kV，此时平均电场强度为3 4 kV/cm；极间距为600 mm 的宽间距电除尘器，工作电压要求达90120 kV。4.3.4 电除尘器的运行条件4.3 电除尘器 粉尘的浓度和密度 当入口含尘浓度很高时，会严重影响电晕放电。电 晕 闭 塞：含 尘 浓 度 很 高 时，导 致 电 晕 放 电 消 失 的 现 象。此 时 尘粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎小到零。为 了 防 止 电 晕 闭 塞，常 规 电 除 尘 器 入 口 含 尘 浓 度 通 常 不 应 超 过 30 40 g/m3。芒刺放电极对防止电晕闭塞有较好的效果。尘粒直径为0.2 0.4 m 的粉尘是电除尘器最难捕集的4.3.4 电除尘器的运行条件4.3 电除尘器 粉尘的比电阻 根据粉尘比电阻的不同，粉尘可分成三类：低比电阻粉尘（104 cm）；中等比电阻粉尘（104 51010 cm）；高比电阻粉尘（51010 cm）电除尘器最适宜捕集的粉尘为中等比电阻粉尘。反 电 晕：高 比 电 阻 粉 尘 在 粉 尘 层 内 部 形 成 附 加 电 场，强 度 达 到 击穿 电 场 强 度 时，就 会 发 生 击 穿，产 生 与 原 来 放 电 极 放 电 的 方 向 相反的反向放电。解决措施：烟气调质，以降低比电阻值；改善除尘器的电极结构；改变供电设备。4.3.4 电除尘器的运行条件4.3 电除尘器 烟气调质 烟 气 的 某 些 化 学 成 分、温 度 和 湿 度 对 粉 尘 比 电 阻 有 着 明 显 的 影 响。可以通过烟气调质提高除尘效率。4.3.4 电除尘器的运行条件4.3 电除尘器 电除尘器的分类 依 据 电 除 尘 器 的 不 同 结 构 特 点，可 以 产 生不同的分类方式。按集尘极形式：板式和管式。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器通道宽度200 400 mm；极板高度2 12 m。管径150 300 mm；极板高度2 5 m。电晕电极 常用的电晕电极有圆形电极、星形电极、锯齿电极、芒刺电极等。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 电晕电极 电 晕 电 极 的 固 定 方 式 主 要 有 垂 锤 悬 吊、框 架 式、桅 杆 式 三 种。最佳线间距一般在200 300 mm 之间。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 集尘电极 平板式电极：有网状电极、棒帏式电极等。箱式电极：包括鱼鳞板式、袋式电极等。型板式电极：用1.2 3.0 mm 钢板制成一定断面形状的电极。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 集尘电极 平板式电极：有网状电极、棒帏式电极等。箱式电极：包括鱼鳞板式、袋式电极等。型板式电极：用1.2 3.0 mm 钢板制成一定断面形状的电极。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 集尘电极 板 间 距（通 道 宽 度）：一 般 为 200 350 mm，宽 间 距 电 除 尘 器可达 400 1000 mm。极板高度：由早期的6 m 增加到现在的12 m 或更高。集尘电极的设计应考虑如下因素：消耗金属少 防止二次扬尘 振打性能好 电场分布均匀 机械强度和制造安装精度4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 气流分布装置 仅仅由于改善气流分布，除尘效率可由80%或90%提高到99%。一 般 是 在 除 尘 器 电 场 之 前 设1 3道 气 流 分 布 板。有 时 在 出 口 也 设一道分布板。还可以采用其他整流方式。4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 外壳 外壳结构主要有箱体、灰斗、进出口风箱及框架等组成。对外壳的要求：4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器 严 密，漏 风 率 控 制 在2 3%左右；保 温，保 证 烟 气 温 度 高 于 露点15 20 C；防 腐，如 对 硫 酸 雾 烟 气 需 用铅板作壳体。供电设备4.3.4 电除尘器的结构形式4.3 电除尘器