電除塵器ElectrostaticPrecipitators ESP 1概述2電暈放電3粉塵荷電4粉塵的遷移和收集5電除塵器的結(jié)構(gòu)6粉塵比電阻7電除塵器的供電8電除塵器的選擇設(shè)計(jì)和應(yīng)用 1概述 一 電除塵的性能特點(diǎn)氣體除塵從廣義上來(lái)說(shuō)可以分為機(jī)械方法和電氣方法兩大類 機(jī)械的方法包括基本上依靠慣性力和機(jī)械力回收粒子的一切方法在內(nèi) 如重力沉降法 離心分離法 氣體洗滌法 介質(zhì)過(guò)濾法等等 電氣的方法就是電除塵 它與一切機(jī)械方法的區(qū)別在于作用在懸浮粒子上的使粒子與氣體分離的力 特點(diǎn) 1 分離的作用力直接施之于粒子本身 這種力是由電場(chǎng)中粉塵荷電引起的庫(kù)侖力 而機(jī)械方法大多把作用力作用在整個(gè)氣體 2 直接作用的結(jié)果使得電除塵器比其它除塵器所需功率最少 氣流阻力最小 處理1000m3 h的氣體 耗電0 1 0 8度 P 100 1000Pa 3 它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子 也不象介質(zhì)過(guò)濾法或洗滌法那樣受到氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制 能回收微型范圍的細(xì)小粒子 1 m左右的 4 除塵效率高 一般在95 99 處理氣量大 可應(yīng)用于高溫 高壓 具有克服氣體和粒子腐蝕的能力 連續(xù)操作并可自動(dòng)化 故廣泛應(yīng)用于許多方面 5 主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大 消耗鋼材多 初投資大 要求安裝和運(yùn)行管理技術(shù)較高 二 電除塵發(fā)展簡(jiǎn)介早在公元前600年 希臘人就知道被摩擦過(guò)的琥珀對(duì)細(xì)粒子和纖維的靜電吸引作用 庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)的平方反比定律稱為靜電學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ) 它也是電除塵理論的出發(fā)點(diǎn) 威廉描述到 電能吸引由熄滅的火花產(chǎn)生的煙 1745年 富蘭克林開(kāi)始研究尖端放電 他似乎是首先研究我們現(xiàn)在所涉及到的發(fā)電尖端的電暈放電 最早有關(guān)煙塵電力吸引的文學(xué)敘述出自英國(guó)的宮廷內(nèi)科醫(yī)生威廉吉伯特 時(shí)間是1600年 1772年 貝卡利亞對(duì)于大量煙霧的氣體中的放電 電風(fēng)現(xiàn)象進(jìn)行了試驗(yàn)以后 1824 1908年 一些人做了一些有關(guān)凈化過(guò)程中煙霧 煙草中的煙等試驗(yàn) 1908年 柯特雷爾發(fā)表了他的第一個(gè)專利 并在賽爾拜冶煉廠電除塵成功地回收了過(guò)去很難處理的硫酸霧 后來(lái)在他的學(xué)生施密特協(xié)助下又進(jìn)行了發(fā)展 為在冶金和水泥工業(yè)中迅速?gòu)V泛地采用電除塵 成功地控制空氣污染奠定了基礎(chǔ) 從本世紀(jì)二十年代到四十年代開(kāi)始應(yīng)用于其它工業(yè) 三 電除塵的除塵過(guò)程電除塵是何種裝置呢 概括而言 電除塵是利用強(qiáng)電場(chǎng)使氣體發(fā)生電離 氣體中的粉塵荷電在電場(chǎng)力的作用下 使氣體中的懸浮粒子分離出來(lái)的裝置 用電除塵的方法分離氣體中的懸浮離子 需四個(gè)步驟 氣體電離 粉塵荷電 粉塵沉集 清灰 Dust collectionplate L High voltagewireforcoronadischarge Cleangas h Dirtygas Coronadischargealongthelengthofwire Collecteddustonplate Dustremovedfromplatestohoppers 2H 四 除塵器的分類 按結(jié)構(gòu)不同可作不同的分類 現(xiàn)從4個(gè)方面介紹 1 按集塵電極型式可分為管式和板式電除塵器管式 極線沿著垂直的管狀集塵電極的中心線懸掛 適用于氣體量較小的情況 一般采用濕式清灰方式 板式 在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線 板式可采用濕式清灰方式 但絕大多數(shù)采用干式清灰方式 2 按氣流流動(dòng)方式分為立式和臥式電除塵器在工業(yè)廢氣除塵中 臥式板式電除塵器是應(yīng)用最廣泛的一種 我國(guó)1972年提出的系列化設(shè)計(jì)SHWB型就屬此類 3 按粉塵荷電區(qū)和分離區(qū)的空間布置不同分為單區(qū)和雙區(qū)電除塵單區(qū) 粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 雙區(qū) 現(xiàn)有一組電極使粉塵荷電 然后另一組電極供給靜電力 使帶電粒子沉降 典型的雙區(qū)除塵器多用于空調(diào)方面 國(guó)外有將它應(yīng)用于工業(yè)廢氣凈化方面的 4 按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器 2電暈放電Coronadischarge 一 氣體的導(dǎo)電二 電暈的形成 2Coronadischarge 一 氣體的導(dǎo)電電暈是氣體中電傳導(dǎo)的若干形式之一 因此 在介紹電暈放電時(shí) 需要先簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)關(guān)于氣體導(dǎo)電的基本現(xiàn)象 2Coronadischarge 電擊穿或氣體放電當(dāng)電極之間的電位差提高到某一點(diǎn)時(shí) 氣體的電離和電導(dǎo)性就大大增加 于是從絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài) 這種導(dǎo)電現(xiàn)象稱為氣體放電電暈放電只是在放電極的一小段距離內(nèi)氣體有強(qiáng)烈的電擊穿 放電時(shí)在電極周圍的空氣完全電離 火花放電是在放電極和集塵極之間有若干狹窄的電擊穿 放電時(shí)電極間的空氣完全電離 2Coronadischarge 在電暈中產(chǎn)生離子的主要機(jī)制是由于氣體中的自由電子從電場(chǎng)中獲得能量 和氣體分子激烈碰撞 使電子脫離氣體分子 結(jié)果產(chǎn)生帶陽(yáng)電荷的氣體離子并增加了自由電子 這種現(xiàn)象稱為電離 要產(chǎn)生電離 碰撞電子必須具有一定的最小能量 成為電離能量 其數(shù)值根據(jù)被撞出的分子或原子來(lái)決定 電子除了有強(qiáng)大的電離能力外 還具有可以附著在許多中分子和原子上形成陰離子的性質(zhì) 顯然 在任一距離內(nèi)凈剩的電子數(shù)是由電離所造成的電子數(shù)和因附著而損失的電子數(shù)之差 2Coronadischarge 電子附著對(duì)保持穩(wěn)定的陰電暈是很重要的 因?yàn)闅怏w的遷移速度是自由電子的1 100 如沒(méi)有電子附著而形成的大量陰離子 則遷移速度高的自由電子就會(huì)迅速流至陽(yáng)極 這樣便不能在電極之間形成穩(wěn)定的空間電荷 差不多在達(dá)到電暈始發(fā)電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生火花放電 在沒(méi)有電子附著的情況下 如某些氣體N2 H2等 在很純的情況下 完全不能由電子附著形成陰離子 就只能采用陽(yáng)電暈 因?yàn)殛?yáng)電暈中的電流載體是速度比較小的陽(yáng)離子 氣體放電可分為自持的和非自持的兩類 自持的是指放電僅靠電位來(lái)維持 不需要外來(lái)的電離方法 電暈放電是自持的一種 非自持的則受外界電離劑的作用 Coronadischarge 二 電暈的形成如果在曲率很大的表面 如一尖端或一根細(xì)線 和一根管子或一塊板之間有電位差 當(dāng)電位差增大到一定值時(shí) 如達(dá)到一個(gè)臨界值 則能形成非均勻電場(chǎng)而產(chǎn)生電暈放電 雖然交流電壓也能產(chǎn)生電暈 但交流電暈使荷電粒子產(chǎn)生擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) 而直流電暈則產(chǎn)生把離子驅(qū)向收塵電極的穩(wěn)定的力 所以電除塵通常都是單極放電 電除塵中所采用的單極性電暈是在放電電極和收塵電極間形成的穩(wěn)定的自發(fā)發(fā)生的氣體放電 電離過(guò)程局限在放電電極鄰近的強(qiáng)電場(chǎng)中的輝光區(qū)或鄰近輝光區(qū)的地方 如下圖所示 2Coronadischarge 2Coronadischarge 電暈分類 根據(jù)電極極性的不同 電暈有陽(yáng)電暈與陰電暈之分 當(dāng)放電電極和高壓直流電源的陰極連接時(shí) 就產(chǎn)生陰電暈 陽(yáng)電暈或陰電暈的存在有兩個(gè)主要條件 1 在電暈電極附近必須有充足的電離源 2 在電離區(qū)發(fā)射出的離子必須能在電暈外區(qū)生成有效的空間電荷 3粉塵荷電 電除塵過(guò)程的基本要求就是 相同條件下荷電速度快 荷電量大 在電除塵器中粒子荷電是由于氣體離子和氣溶膠粒子碰撞 離子附著在粒子上而形成 有兩種作用機(jī)制 1 離子在電場(chǎng)作用下沿電力線作有規(guī)則運(yùn)動(dòng) 與粒子碰撞使粒子荷電 稱之為電場(chǎng)荷電 2 由于離子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而與粒子碰撞以致粒子荷電 稱之為擴(kuò)散荷電 兩種荷電同時(shí)起作用 就大部分實(shí)用的電除塵器中處理的粒度范圍來(lái)看 電場(chǎng)荷電較重要 5 荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集 在電除塵器內(nèi)粒子捕集的理論取決于氣體流動(dòng)的模型 最簡(jiǎn)單的情況是含塵氣體在除塵器內(nèi)作層流運(yùn)動(dòng) 在這種情況下粒子向集塵極移動(dòng)的速度可以根據(jù)經(jīng)典力學(xué)和電學(xué)定律求得 驅(qū)進(jìn)速度在一般結(jié)構(gòu)的電除塵器中 荷電粒子一方面受電場(chǎng)力的作用 另一方面 當(dāng)顆粒以驅(qū)進(jìn)速度w移動(dòng)時(shí) 還會(huì)受斯托克斯動(dòng)力粘性阻力的作用