常見除塵裝置簡介.doc

1 常見除塵裝置簡介1.1 機(jī)械式除塵器1.1.1 概述機(jī)械力除塵裝置是相對(duì)電除塵器而言。除重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器外，還包括濕式除塵器和袋式除塵器等，其除塵機(jī)理可概括為五個(gè)方面：1重力沉降：氣流中的塵粒依靠重力自然沉降，從氣流中分離出來。主要適用于粒徑較大的塵粒，沉降速度V較小。2離心碰撞：含塵氣流作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在慣性離心力作用下，塵粒和氣流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使塵粒從氣流中分離。主要適用于10m以上的塵粒。3慣性碰撞：含塵氣流運(yùn)動(dòng)過程中遇到障礙物（如擋板、水滴等）時(shí)，氣流會(huì)改變方向而繞流，細(xì)小的塵粒會(huì)隨氣流一起流動(dòng)，而較大的塵粒慣性較大，則脫離流線保持自身的慣性運(yùn)動(dòng)，于是塵粒就和物體發(fā)生了碰撞。見圖5-1（a）。4滯留：細(xì)小的塵粒隨氣流繞流時(shí)，如流線和物體表面靠得很近，有些塵粒就和物體表面接觸，從氣流中分離出來。見圖5-2（b）。5擴(kuò)散：小于1m的微小粒子在氣流中會(huì)和氣體一樣作不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)隨粒徑減小而增大。若作布朗運(yùn)動(dòng)的塵粒和物體表面接觸，就可能從氣流中分離，這種分離機(jī)理稱為擴(kuò)散。見圖5-1（c）。除此之外，還涉及篩濾、靜電力和聲波凝聚作用等。1.1.2 重力沉降室重力沉降室是通過重力從氣流中分離塵粒的。其結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。沉降室可能是所有空氣污染控制裝置中最簡單和最粗糙的裝置。就其本身的特點(diǎn)而論，有廣泛的用途。能用于分離顆粒分布中的大顆粒，在某些情況下，其本身就是能進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈廴究刂?，它的主要用途是?duì)更有效的控制裝置作為一種初篩選裝置。在大顆粒特別多的地方，沉降室能除掉顆粒分布中的大量大顆粒，這些顆粒如不除掉，就要堵塞其它控制裝置。一、原理：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理。含塵氣流進(jìn)入沉降室后，引流動(dòng)截面積擴(kuò)大，流速迅速下降，氣流為層流，塵粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。a沉降速度由第三章可知，懸浮在空氣中的塵粒在重力作用下降落時(shí)，起初作加速運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)空氣的阻力增大到使塵粒所受的合力為零時(shí)，它就開始作勻速下降，塵粒的降落速度達(dá)到最大恒定速度，該速度即為沉降速度us。層流區(qū)：雷諾數(shù)Rep1，對(duì)球形粒子而言： （見式3-29） （3-2）當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)p則有： （3-3）由上式可見Vt,若dp小，則Vt就小，故小顆粒就難分離。若將雷諾數(shù)Rep=1代入，可求出塵粒沉降時(shí)的臨界粒徑dc。得代入（5-2）得： （3-4）一般說來方程式3-3應(yīng)用于粒徑小于50m的球形塵粒，小于100m得塵粒誤差也不大。工業(yè)粉塵粒徑大致為1100m，粒徑小于5m的塵粒實(shí)際沉降速度要比Stocks定律預(yù)示的大，需修正。故dp5m的塵粒：us=cusStocksc為修正系數(shù)，在空氣中溫度為20，壓強(qiáng)為1atm時(shí)，dp為m。在其它溫度下，Kc值就變化，例4-1大家自學(xué)。二、重力沉降室的設(shè)計(jì)假設(shè)通過重力沉降室斷面的水平氣流的速度V分布式均勻的，呈層流狀態(tài)；入口斷面上粉塵分布均勻（即每個(gè)顆粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影響）；在氣流流動(dòng)方向上塵粒和氣流速度相等，就可得到除塵設(shè)計(jì)的簡單模式。（一）沉降時(shí)間和（最小粒徑時(shí)的）沉降速度塵粒的沉降速度為Vt，沉降室的長、寬、高分別為L、W、H，要使沉降速度為Vt的塵粒在沉降室內(nèi)全部去除，氣流在沉降室內(nèi)的停留時(shí)間t（）應(yīng)大于或等于塵粒從頂部沉降到灰斗的時(shí)間（），即：將代入上式，可求出沉降室能100%捕集的最小粒徑dmin上式是在理想狀況下得到的，實(shí)際中常出現(xiàn)反混現(xiàn)象，工程上常用36代替式中的18，這樣理論和實(shí)踐更接近。室內(nèi)的氣流速度u應(yīng)根據(jù)塵粒的密度和粒徑確定。常取0.30.5m/s，一般取0.22m/s。沉降室的設(shè)計(jì)：概括1.沉降時(shí)間,2.沉降速度(按要求沉降的最小顆粒)（二）沉降室尺寸先按算出捕集塵粒的沉降速度us，在假設(shè)沉降室內(nèi)的氣流速度V和沉降室高度H（或?qū)挾萕），而后求沉降室的長度和寬度（或高度）。Q=WHV=WLVt沉降室長度：沉降室寬度：Q為處理氣流量，m3/s三、沉降室的結(jié)構(gòu)重力除塵一般是讓氣流慢慢地通過結(jié)構(gòu)簡單而體積較大的除塵室，這樣可為顆粒提供落入底部灰斗的機(jī)會(huì)。顆粒需要降落的距離可通過在除塵室中放置一些水平隔板而縮短。類型：重力沉降室可放置導(dǎo)流板，以改變氣流的方向，以產(chǎn)生慣性作用，也可利用魚鱗板、百葉窗以產(chǎn)生慣性作用。有單層沉降室，有多層沉降式（平行的放置一些隔板）。折流板式沉降室（垂直的折流板安裝在沉降室的頂部，慣性作用力會(huì)增強(qiáng)顆粒的重力作用。當(dāng)氣流被繞過折流板底部的時(shí)候，由于氣流路徑上這段彎曲部分的慣性作用，顆粒被分離下來。四、實(shí)際性能和測(cè)試沉降式的實(shí)際性能幾乎從不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量或測(cè)試，在最好的情況下，這種裝置也只能作為氣體的初級(jí)凈化，除去最大和最重的顆粒。沉降室的除塵效率約為4070%，僅用于分離dp50m的塵粒。穿過沉降室的顆粒物必須用其它的裝置繼續(xù)捕集。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易維護(hù)管理、壓損小（50130Pa）。缺點(diǎn)：占地面積大、除塵效率低。（一）設(shè)計(jì)要求1保證粉塵能沉降，L足夠長；2氣流在沉降室的停留時(shí)間要大于塵粒沉降所需的時(shí)間。3能100%沉降的最小粒徑（二）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容根據(jù)粒徑dp算出1）Vt；2）初始確定：V、H,，根據(jù)求長度L。3）根據(jù)進(jìn)氣量Q求寬度B，Q=VBH.1.1.3 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于510m以上的的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失中等，動(dòng)力消耗不大，可用于各種材料制造，能用于高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干顆粒物。優(yōu)點(diǎn)：效率80%左右，捕集fd移向外壁fdft 移向內(nèi)壁ft=fd進(jìn)去50%，出來50%，即除塵效率為50%。ft=fd得：當(dāng)處理氣量為Q(m3/s)時(shí)，則代入上式得：（二）捕集效率1經(jīng)驗(yàn)式：水田木村典夫D旋風(fēng)器的直徑2由的關(guān)系圖查取3（四）影響效率的因素1工作條件1）進(jìn)口速度VI,VI增大，則切向速度V增大，dcp減小，效率增大。但不能過大，過大會(huì)影響氣流運(yùn)動(dòng)的方向（劇烈、方向混亂），破壞了正常的渦流運(yùn)動(dòng)，另外阻力會(huì)加大，故常選用V2=1225m/s。2）除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸一般而言，直徑越小，F(xiàn)t越大，則效率越小，過小易逃逸。出口管直徑減小，則r0減小，減少了內(nèi)渦旋，則效率增大。但dpp減小阻力會(huì)增大，故不能太小。筒體長度增大，則效率增大，但過大阻力會(huì)增大，所以，筒體長度不大于5倍筒體直徑。另外，希望錐體長度大一點(diǎn)，這樣會(huì)使切向速度大和距器壁短。旋風(fēng)器斜放對(duì)效率影響不大。2流體性質(zhì)對(duì)于氣體而言，增大對(duì)除塵不利，dcp增大，效率減小。溫度增大，則增大，溫度高或增大都會(huì)使效率減小。粉塵粒徑與密度：離心力跟粒徑的三次方成正比，向心力跟粒徑的一次方成正比。綜合來說，dp增大則效率增大，又因?yàn)樗?，p小，難分離 ，影響捕集效率。3分離器的氣密性漏風(fēng)率：0% 、 5% 、 15%： 90%、 50%、0要求保證旋風(fēng)器的嚴(yán)密性。旋風(fēng)器一般：用于粒子較大（10m）的場(chǎng)合；除塵效率不太高；濃度較高時(shí)作為初級(jí)處理；可串聯(lián)使用。三、旋風(fēng)除塵器的分類及選型（一）旋風(fēng)除塵器的分類1按氣體流動(dòng)狀況分：切流返轉(zhuǎn)式旋風(fēng)除塵器：常用的型式為直入式和螺殼式。含塵氣體由筒體沿側(cè)面沿切線方向?qū)?。軸流式旋轉(zhuǎn)除塵器：軸流直流式和軸流反旋式。2按結(jié)構(gòu)形式分：圓筒體、長錐體、旁通式、擴(kuò)散式。（二）旋風(fēng)除塵器的選型旋風(fēng)除塵器的選型一般選用計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法：由入口濃度c0，出口濃度ce（或排放標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算除塵效率；選結(jié)構(gòu)型式；根據(jù)選用的除塵器的分級(jí)效率d（分級(jí)效率曲線）和凈化粉塵的粒徑頻度分布f0，計(jì)算T,若T,即滿足要求，否則按要求重新計(jì)算。確定型號(hào)規(guī)格計(jì)算壓力損失。經(jīng)驗(yàn)法：計(jì)算所要求的除塵效率；選定除塵器的結(jié)構(gòu)型式；根據(jù)選用的除塵器的Vi實(shí)驗(yàn)曲線，確定入口風(fēng)速Vi；根據(jù)氣量Q，入口風(fēng)速Vi計(jì)算進(jìn)口面積A；由旋風(fēng)器的類型系數(shù)求除塵器筒體直徑D，然后便從手冊(cè)中查到所需的型號(hào)規(guī)格。四、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)步驟：尺寸比例確定；旋風(fēng)除塵器的壓力降；效率。（一）尺寸比例1筒體直徑D：D愈小，愈能分離細(xì)小顆粒，但過小易引起堵塞。為此，有人用作為限制指標(biāo)。D：150-200mm800-1100mm若處理氣量大，可并聯(lián)使用或采用多管式旋風(fēng)器。2入口尺寸（圓形和矩形）為減小顆粒的入射角，一般采用矩形（長H、寬B、面積A、）類型系數(shù)k一般取0.07-0.3，蝸殼型入口的k較大，D較小，處理氣量Q大，H/B為2-4。3排氣管：多為圓形，且與筒體同心，一般d=(0.4-0.6)D0。深度h：切線式h小，則壓損小，但效率降低。經(jīng)驗(yàn)取h)De或稍低于入口管底部。4筒體L1，錐體L2：L1=（1.4-2.0）DL2=（2.0-3.0）DL1+ L25D（3-4）DL1/ L21.5/2.5較宜。5圓錐角：一般取20-306排塵口直徑Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般Dc70mm，表7.2列出了一般除塵器與高效旋風(fēng)除塵器各部件的尺寸比例，多數(shù)情況都符合此比例。（二）旋風(fēng)除塵器的壓力降旋風(fēng)除塵器的壓力損失與其結(jié)構(gòu)型時(shí)，運(yùn)行條件等因素有關(guān)。據(jù)實(shí)驗(yàn)，旋風(fēng)器的壓力降與進(jìn)口速度的平方成正比。 旋風(fēng)器的阻力系數(shù)的求法：1）ShepherdLapple式，2） LouisThodore式，1.2 電除塵器1.2.1 概述一、電除塵的性能特點(diǎn)氣體除塵從廣義上來說可以分為機(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=1001000Pa。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。（1m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。(國外)冶金領(lǐng)域：銅、鉛、鋅冶煉廠，貴金屬回收（回收金）；鋼鐵工業(yè)方面；水泥生產(chǎn)方面；化學(xué)工業(yè)和工藝過程方面；燃料煤氣的脫焦；煤煙的除塵；炭黑的回收；造紙廠中的應(yīng)用；電力生產(chǎn)中的應(yīng)用；電子工業(yè)的空氣凈化等等。由于除塵器的主要缺點(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，故目前我國電除塵的應(yīng)用還不太普遍。二、電除塵發(fā)展簡介早在公元前600年，希臘人就知道被摩擦過的琥珀對(duì)細(xì)粒子和纖維的靜電吸引作用，庫侖發(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去很難處理的硫酸霧。后來在他的學(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)中迅速廣泛地采用電除塵，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始應(yīng)用于其它工業(yè)。三、電除塵的除塵過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的裝置。這種裝置由許多不同的型式，但最基本的組成部分都是一對(duì)電極（高電位的放電電極和接地的收塵電極），簡單模式見書P6-2。除塵過程大致就是這樣一過程，兩電極間加一電壓。一對(duì)電極的電位差必須大得使放電極周圍產(chǎn)生電暈（常常加直流），高電壓使含塵氣體通過這對(duì)電極之間時(shí)，形成氣體離子（正離子、負(fù)離子）這些負(fù)離子迅速向集塵極運(yùn)動(dòng)，并且由于同粒子相撞而把電荷轉(zhuǎn)移給它們粉塵荷電，然后與粒子上的電荷互相作用的電場(chǎng)就使它們向收塵電極漂移，并沉積在集塵電極上，形成灰塵層。當(dāng)集塵電極表面粉塵沉集到一定厚度后，用機(jī)械振打等方法將沉集的粉塵層清除掉落入灰斗中。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。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1.2.2 電暈放電一、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)，需要先簡單說一說關(guān)于氣體導(dǎo)電的基本現(xiàn)象。在通常的空氣或用除塵氣處理的排氣中，存在著因宇宙線或放射線等等而電離的電子和離子，如在這樣的氣體中設(shè)置電極，并保持低的或中等的電位差，則在電極之間只有不可能測(cè)定的微弱電流流動(dòng)。對(duì)這種情況可以說在電極間存在的氣體是絕緣狀態(tài)。但當(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)象稱為電擊穿或氣體放電。氣體放電有不同的形式，如火花放電、電暈放電等。電暈實(shí)際上是一種不完全的電擊穿。電暈放電和火花放電的不同之處在于前者只是在放電極的一小段距離內(nèi)氣體有強(qiáng)烈的電擊穿，而后者則是在放電極和集塵極之間有若干狹窄的電擊穿。前者放電時(shí)在電極周圍的空氣完全電離；后者放電時(shí)電極間的空氣完全電離。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，是電子脫離氣體分子，結(jié)果產(chǎn)生帶陽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)。對(duì)于元素周期表中右上方的那些原子、電子最能附著，因?yàn)檫@些元素（鹵、氧、硫）的外電子層缺乏電子，有大的電子親合勢(shì)，它們稱為陰電元素。當(dāng)存在陰電性氣體時(shí)，即使是少量的，也能大大減弱電子電離，抑制氣體放電。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?？諝庵嘘庪姇灝a(chǎn)生電子是這種情況的一個(gè)代表。在電暈極限的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)釋放出來的電子又產(chǎn)生許多新的電子，這是新生的數(shù)量大，附著的數(shù)量少，但離開極線較遠(yuǎn)則電場(chǎng)較弱，電子附著占優(yōu)勢(shì)，于是電子數(shù)減少，最終由于都附著于氣體分子形成陰離子而消失。電子附著隊(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，就只能采用陽電暈。因?yàn)殛栯姇炛械碾娏鬏d體是速度比較小的陽離子。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維持，不需要外來的電離方法。電暈放電是自持的一種。非自持的則受外界電離劑的作用。氣體導(dǎo)電與固體或液體的導(dǎo)電有著本質(zhì)上的區(qū)別。固體和液體的導(dǎo)電是由于自由電子或離子的存在，在外加電場(chǎng)的作用下，它們通過介質(zhì)移動(dòng)而形成電流，例如，在金屬中攜帶電荷的載體是自由電子，它們通過金屬的晶格結(jié)構(gòu)，在移動(dòng)中幾乎不受到任何阻力。在半導(dǎo)體中，攜帶電荷的載體為電子和所謂的“空穴”。至于像水或鹽的溶液，其電荷的載體為自由的電解離子。氣體中的導(dǎo)電則不然，與固體和液體相反，氣體中不存在自發(fā)的離子，它必須依靠外力，依靠電離過程才能產(chǎn)生離子。電暈放電的電暈區(qū)和電暈外區(qū)示意圖二、電暈的形成如果在兩塊平行板之間建立電位差，則形成的是均勻電場(chǎng)。當(dāng)電位差增大到一定值時(shí)，電場(chǎng)中任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)也均增大到某一定值。如達(dá)到一個(gè)臨界值，整個(gè)電場(chǎng)就都發(fā)生電擊穿，在板之間產(chǎn)生火花放電。此時(shí)，雖然極板間通過的電流大，但只限于在狹條通道中產(chǎn)生氣體離子，這種情況還能使塵粒有效地荷電，而且火花會(huì)擾動(dòng)收塵電極上的灰塵層，從而減低收塵效率。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，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：陽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。在密度很大的氣體中采用細(xì)金屬線（或其它具有銳邊或尖點(diǎn)的材料）作為電暈電極就可滿足第一條件。根據(jù)電極極性的不同，電暈有陽電暈與陰電暈之分。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。1 陰電暈形成機(jī)理概括一下，由于自然界的放射性、宇宙線、紫外線等的作用，氣體通常是包含一些被電離的分子和自由電子的。在達(dá)到一定電位差的非均勻電場(chǎng)中，靠近陰極線的強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域內(nèi)，自由電子從電場(chǎng)獲得能量（足夠），由于和氣體分子碰撞而產(chǎn)生陽離子和新的電子，這些新電子又被加速而產(chǎn)生進(jìn)一步的電離，于是形成被稱為“電子雪崩”的積累過程。陽離子被加速引向陰極線，使陰極表面釋放出維持放電所必需的二次電子，同時(shí)，來自電暈區(qū)域的紫外線光子也使極線釋放電子或使周圍氣體光化電離。在強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域以外，電子逐漸減慢到小于碰撞電離所必需的速度，并附著在氣體分子上形成氣體離子。這些氣體離子向集塵極運(yùn)動(dòng)，其速度和它們的電荷及電場(chǎng)強(qiáng)度成比例，這些離子構(gòu)成電暈區(qū)以外整個(gè)空間的唯一電流。陰電暈：形成只是在很大的電子親和力的氣體或混和氣體中有可能。外觀：在放電電極周圍有一連串光點(diǎn)或刷毛狀輝光。陽電暈的形成機(jī)制與陰電暈顯著不同，在陽電暈情況下，靠近陽極的放電極線的強(qiáng)電場(chǎng)空間內(nèi)，自由電子和氣體分子碰撞形成電子雪崩過程。這些電子向著極線運(yùn)動(dòng)，而氣體陽離子則離開極線向強(qiáng)度逐步降低的電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，成為電暈外區(qū)空間內(nèi)的全部電流。陽電暈：外觀：比較光滑，均勻的，藍(lán)色的亮光包著整個(gè)放電電極表面，這種電離過程有擴(kuò)散性質(zhì)。2 電暈起始電壓電暈起始電壓指開始發(fā)生電暈放電時(shí)的電壓，也稱臨界電壓，與之相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)稱為電暈起始場(chǎng)強(qiáng)或臨界場(chǎng)強(qiáng)。3 電暈起始電壓電暈起始電壓指開始發(fā)生電暈放電時(shí)的電壓，也稱臨界電壓，與之相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)稱為電暈起始場(chǎng)強(qiáng)或臨界場(chǎng)強(qiáng)。0為真空中的介電系數(shù)，0=8.8510-12庫侖2/牛頓米2而任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于該點(diǎn)的電位梯度的負(fù)值，即-（8-2）通過積分變換（見書）得：-（8-3）此時(shí)為任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與電壓的關(guān)系，式中：V電壓；r半徑（距電暈線的距離r）；a電暈線半徑；b集塵管半徑。（8-3）式表明在電暈開始發(fā)生之前，管式電除塵器中任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)Er隨極間電壓V的升高，據(jù)電暈線的距離的減小而增大。當(dāng)r=a在電暈線表面上時(shí)，Er達(dá)最大。電暈開始發(fā)生所需的場(chǎng)強(qiáng)取決于幾何因素及氣體的性質(zhì)。皮克（peek）通過大量實(shí)驗(yàn)研究，提出了計(jì)算在空氣中電暈起始場(chǎng)強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式：（V/m）-（8-4）P0、T0為標(biāo)況下的大氣壓（1atm）和溫度（298K）；T、P為運(yùn)行狀況的溫度和空氣壓力；f為導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，一般0.51m）以場(chǎng)荷電為主，而擴(kuò)散荷電相對(duì)較小可以忽略。很小的粒子（1m粒徑增加，驅(qū)進(jìn)速度增加，效率增加，以場(chǎng)荷電為主；dp0.2m粒徑增加，驅(qū)進(jìn)速度降低，效率降低，以擴(kuò)散荷電為主；0.2m dp1m 粒徑影響很小，兩種荷電都重要。（2）氣流速度v在粒徑分布不變時(shí)，氣流速度增加，則效率降低，見圖5-17。速度的選擇要考慮到粉塵性質(zhì)、除塵器結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性等。一般建議為0.5-2.5m/s；板式電除塵器的氣流速度為 1.0-1.5m/s。1.2.6 電除塵器的結(jié)構(gòu)主要部分見書p197，自學(xué)。1.2.7 粉塵比電阻一、 比電阻各種物質(zhì)的電阻與其長度成正比，與其橫截面積成反比，并和溫度有關(guān)：Rs比電阻；L長度；A橫截面積。定義：由此可知，一種物質(zhì)的比電阻是其長度和橫截面積各為一單位時(shí)的電阻，比電阻的倒數(shù)稱為電阻率。粒子塵積在電除塵器的收塵極表面上，必須具有一些導(dǎo)電性才能傳導(dǎo)從電暈放電到大地的離子流。據(jù)理論和實(shí)踐得知，需要的最小電導(dǎo)率為10-10（cm）-1。和普通金屬相比，這只是微弱的電導(dǎo)率，但它比良好絕緣體的電導(dǎo)率要大得多，電導(dǎo)率小于臨界值10-10的粒子稱為高比電阻粒子。在工業(yè)電除塵器中處理的灰塵比電阻有低達(dá)10-3（cm）的炭黑，也有高達(dá)1014（cm）的95干石灰?guī)r粉塵。比電阻不同，除塵效率也不同。二、 粉塵層的導(dǎo)電機(jī)制工業(yè)粉塵導(dǎo)電方式有兩種，取決于粉塵和氣體的溫度及組成。在高溫時(shí)（約大于200），導(dǎo)電主要通過粉塵本體內(nèi)部的電子或離子進(jìn)行。在本體導(dǎo)電占優(yōu)勢(shì)的溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為容積比電阻；在較低溫度下，氣體中存在的水分或其它化學(xué)調(diào)節(jié)劑被塵粒表面吸附，因而導(dǎo)電主要是沿塵粒表面所吸附的水分和化學(xué)膜進(jìn)行的，在導(dǎo)電沿塵粒表面進(jìn)行的溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為表面比電阻。書P22，圖6-18為一典型的溫度比電阻曲線，表明了容積比電阻、表面比電阻占優(yōu)勢(shì)的范圍。一般在高溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻取決于物質(zhì)的化學(xué)組成。在低溫范圍內(nèi)，比電阻與煙氣中存在的水蒸汽或其它化學(xué)調(diào)節(jié)劑有關(guān)，是一種離子遷移現(xiàn)象。燃燒鍋爐飛灰的比電阻主要與煙氣中的SO3和水蒸汽含量成反比關(guān)系，高硫煤產(chǎn)生的飛灰比電阻比低硫煤的低。煙氣溫度低時(shí)SO3的吸附率較高，因此可通過改變煙氣溫度的方法是飛灰比電阻控制在某一范圍。對(duì)于其它工業(yè)生產(chǎn)過程，如水泥窯和冶金爐煙塵，在煙氣含水量較高和溫度較低時(shí)，粉塵的比電阻較低。三、 比電阻對(duì)電除塵器運(yùn)行的影響沉積在集塵電極上的灰塵的比電阻對(duì)電除塵器能否有效地運(yùn)行有顯著的影響，比電阻過高或過低都會(huì)大大降低電除塵器的除塵效率，適宜的范圍是從103104cm21010cm。1 比電阻過低前已述及，沉積在集塵電極上的灰塵因?yàn)橄嗷フ掣侥杉象w，所以振打電極后，它們能在重力作用下自由降落到灰斗中去，不致被氣流帶走，但是，如果灰塵的比電阻小于103104cm，則當(dāng)它到達(dá)集塵表面后不僅立即喪失電荷，而且立即如圖A那樣由靜電感應(yīng)獲得和收塵電極同極性的陽電荷（圖中A）。如果陽電荷形成的排斥力大得足以克服灰塵的粘附力，則沉積的灰沉降離開收塵電極而重返氣流?？墒且?yàn)樵诳臻g受到離子碰撞，又會(huì)重新獲得與放電極同極性的陰電荷而向集塵電極運(yùn)動(dòng)（圖中B），結(jié)果就像圖a那樣形成在集塵電極上跳躍的現(xiàn)象，最后可能被氣流帶出電除塵器。用電除塵器處理各種金屬粉塵和石墨粉塵、炭黑粉塵都可以看到這一現(xiàn)象。對(duì)這種情況往往可以采取在電除塵氣后面串聯(lián)旋風(fēng)除塵器的辦法來解決。因?yàn)閿y帶不同電荷的粒子經(jīng)過頻繁的碰撞可能集成大的顆粒，能過在旋風(fēng)除塵器中分離下來。例如炭黑就可以用高速電除塵器后面串聯(lián)旋風(fēng)除塵器的辦法來捕集。另外，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象與粒子的粘附性是有關(guān)的。象重油鍋爐的炭黑灰塵，其表面附著SO3和焦油，雖然比電阻小，也能在集塵電極上粘附堆積，故一般可以有效的捕集。2 比電阻過高當(dāng)灰塵的比電阻超過1010cm后，電除塵器的性能就隨著比電阻的增加而下降，比電阻超過1010cm，通常設(shè)計(jì)的電除塵器就難以達(dá)到合理的效率。如果比電阻更高超過1012cm，則電除塵器的效率就會(huì)降低到大部分場(chǎng)和不能應(yīng)用的程度。為了幫助理解高比電阻灰塵的影響，可以作這樣的分析：設(shè)下圖中電路內(nèi)的外電阻器代表有電阻的灰塵層，其單位面積電阻（R）：Rs為比電阻；L為灰塵層厚度。因?yàn)橛呻姇炿x子構(gòu)成的電極之間的電流必通過集塵電極上的灰塵層，據(jù)歐姆定律，電流通過具有一定電阻的灰塵層的壓降j灰塵層中的電暈電流密度，V為： j灰塵層中的電暈電流密度，作用在電極之間的空間的電壓Vg為，V為外加于電除塵器的電壓。上式表明，如果比電阻不太高的話，捕集的灰塵層對(duì)空間的電壓Vg的影響可忽略不計(jì)，但隨著比電阻的