大气污染控制工程-043电除尘器课件.ppt
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1、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
2、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
3、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:
4、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0.2
5、m 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
6、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.
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