第六章除塵裝置3 李丹

1、v 機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器 v 濕式除塵器濕式除塵器 v 過濾式除塵器過濾式除塵器 v 除塵器的選擇與發(fā)展除塵器的選擇與發(fā)展 第六章第六章 除塵裝置除塵裝置 第二節(jié)第二節(jié) 電除塵器電除塵器 5、荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集 驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度 在電除塵器中，運(yùn)動(dòng)的荷電粒子受到兩方面的作用力在電除塵器中，運(yùn)動(dòng)的荷電粒子受到兩方面的作用力( (忽略重力忽略重力) )： 電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力：電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力：qEqEp p 粉塵粒子向集塵極遷移時(shí)受到的介質(zhì)阻力：粉塵粒子向集塵極遷移時(shí)受到的介質(zhì)阻力：3 3d dp p 力平衡關(guān)系：力平衡關(guān)系： pp pp pp

2、p d 3 d d d 3 ln(3) 3 mqEd t m t qEd m dqEtC d p 3 ()() pp e3 則 d t C m dqE t t0 0時(shí)，時(shí)， 0 0，則：，則： 有：有： 即：即： 若若t t1010 2 2s s， ， 完全可以忽略不計(jì)完全可以忽略不計(jì) 則則驅(qū)進(jìn)速度：驅(qū)進(jìn)速度： 同樣，對(duì)于滑動(dòng)區(qū)的顆粒，還應(yīng)乘以系數(shù)同樣，對(duì)于滑動(dòng)區(qū)的顆粒，還應(yīng)乘以系數(shù)C C。 p 3 () p e d C m qE 3 3 p d t m ppp qE edqE 3 1 (/ ) 3 p d t mp p qE ecm s d 3 p d t m e 3 p p qE d 驅(qū)進(jìn)

3、速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系 粒子的捕集效率一德意希公式粒子的捕集效率一德意希公式 德意希公式的假定德意希公式的假定: : 除塵器中氣流為湍流狀態(tài)；除塵器中氣流為湍流狀態(tài)； 在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的；在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的； 粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程；粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程； 忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響。忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響。 德意希公式推導(dǎo)德意希公式推導(dǎo) 變量設(shè)置：氣體流向變量設(shè)置：氣體流向x，氣體和粉塵在，氣體和粉塵在x方

4、向的流速皆為方向的流速皆為u u（m/s)m/s)，氣體流，氣體流 量為量為Q (mQ (m3 3/s) /s) ；x方向上每單位長度的集塵板面積為方向上每單位長度的集塵板面積為a(ma(m2 2/m)/m)，總集塵板面積，總集塵板面積 為為A (mA (m2 2) ) ；電場長度為；電場長度為L (m) L (m) ，氣體流動(dòng)截面積為，氣體流動(dòng)截面積為F (mF (m2 2) ) ；直徑為；直徑為d dpi pi的顆粒， 的顆粒， 其驅(qū)進(jìn)速度其驅(qū)進(jìn)速度 （m/s) m/s) ，在氣體中的濃度，在氣體中的濃度 i (g/m (g/m3 3) )。 d dt t時(shí)間內(nèi)在長度為時(shí)間內(nèi)在長度為d d

5、x x的空間所捕集的粉塵量為的空間所捕集的粉塵量為: : d(d )(d )dd iii naxtF x 由由d dt td dx x/ /u u，代入上式：代入上式： 將其由除塵器入口將其由除塵器入口( (含塵濃度為含塵濃度為 ) )到出口到出口( (含塵濃度為含塵濃度為 ) )進(jìn)行積分，同進(jìn)行積分，同 時(shí)時(shí)FU=Q,aL=A:FU=Q,aL=A: 則理論分級(jí)捕集效率：則理論分級(jí)捕集效率： 上式即為德意希分級(jí)效率方程。上式即為德意希分級(jí)效率方程。 2 1 2 1 d d ln i i C i C i i i a x Fu A Q 2 1 11 exp() i ii i A Q d d ii

6、i a x Fu 1i 2i d(d )(d )dd iii naxtF x 有效驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度 實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測得的總捕集效率值，實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測得的總捕集效率值， 代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以e e表示表示. .對(duì)于工業(yè)電除塵器，對(duì)于工業(yè)電除塵器， 有效驅(qū)進(jìn)速度變化于有效驅(qū)進(jìn)速度變化于0.22m/s0.22m/s間。間。 當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過氣流速度的10102020時(shí)，德意希方程理論時(shí)，德意希方程理論

7、上才是成立的。上才是成立的。 作為除塵總效率的近似估算，作為除塵總效率的近似估算，應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度 沿著氣流方向，隨著大顆粒的不斷捕集，煙氣中的顆粒越來越小，也就變得越來沿著氣流方向，隨著大顆粒的不斷捕集，煙氣中的顆粒越來越小，也就變得越來 越難以捕集。為將這一現(xiàn)象考慮進(jìn)設(shè)計(jì)過程，可采用修正的德意希方程：越難以捕集。為將這一現(xiàn)象考慮進(jìn)設(shè)計(jì)過程，可采用修正的德意希方程： 式中：式中：k k為一指數(shù)，一般取為一指數(shù)，一般取0.50.5。 許多電除塵器效率的實(shí)際測量表明，對(duì)于粒徑在亞微米間的粒子，除塵效率有增大許多電除塵器效率的實(shí)際測量表明，對(duì)于粒徑在亞微米間的粒

8、子，除塵效率有增大 的趨勢，這說明電除塵過程是去除微小粒子的有效辦法。的趨勢，這說明電除塵過程是去除微小粒子的有效辦法。 1 exp/ k A Q 粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1粉塵種類粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度/ms-1 煤粉（飛灰）煤粉（飛灰）0.100.14沖天爐（鐵焦比沖天爐（鐵焦比10）0.030.04 紙漿及造紙紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）水泥生產(chǎn)（干法）0.060.07 平爐平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）水泥生產(chǎn)（濕法）0.100.11 酸霧（酸霧（H2SO4） 0.060.08多層床式焙燒爐多層床式焙燒爐0.08 酸霧（酸霧（TiO2） 0.060.08紅磷紅磷0

9、.03 飄旋焙燒爐飄旋焙燒爐0.08石膏石膏0.160.20 催化劑粉塵催化劑粉塵0.08二級(jí)高爐（二級(jí)高爐（80生鐵）生鐵）0.125 各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度 6、被、被捕集粉塵的清除捕集粉塵的清除 電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，粉塵厚度為幾電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，粉塵厚度為幾mmmm，甚至幾，甚至幾cmcm。 粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取 振打清灰方式清除。振打清灰方式清除。 從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn)入氣流，從集塵極清除已沉積的粉塵的

10、主要目的是防止粉塵重新進(jìn)入氣流，清清 灰方法有濕法和干法灰方法有濕法和干法 在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板，使極板表面經(jīng)常保持著一在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板，使極板表面經(jīng)常保持著一 層水膜，粉塵降落在水膜上時(shí)，隨水膜流下，從而達(dá)到清灰的目的。層水膜，粉塵降落在水膜上時(shí)，隨水膜流下，從而達(dá)到清灰的目的。 濕法清灰的主要優(yōu)點(diǎn)是粉塵重新進(jìn)入量小，改進(jìn)了電除塵器的操作，濕法清灰的主要優(yōu)點(diǎn)是粉塵重新進(jìn)入量小，改進(jìn)了電除塵器的操作， 同時(shí)也凈化部分有害氣體，如同時(shí)也凈化部分有害氣體，如SOSO2 2、HFHF等，缺點(diǎn)是極板腐蝕和污泥處理。等，缺點(diǎn)是極板腐蝕和污泥處理。 在干式電除塵器中，一般用

11、機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰 現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振打系統(tǒng)要求既能現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振打系統(tǒng)要求既能 產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)度和頻率產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)度和頻率 常用的振打器有電磁型和撓臂錘型。常用的振打器有電磁型和撓臂錘型。 振打強(qiáng)度的大小主要有除塵器的振打強(qiáng)度的大小主要有除塵器的 容量、極板安裝方式、振打方向、容量、極板安裝方式、振打方向、 粉塵性質(zhì)和煙氣溫度等來決定的。粉塵性質(zhì)和煙氣溫度等來決定的。 7、電除塵器結(jié)構(gòu)、電除塵器結(jié)構(gòu) 電暈電極電暈電

12、極 電暈極又稱放電電極，型式很多，目前常采用直徑為電暈極又稱放電電極，型式很多，目前常采用直徑為3mm3mm左右的圓形線、左右的圓形線、 星形線及鋸齒線、芒刺線等。星形線及鋸齒線、芒刺線等。 電暈線固定方式有重錘懸電暈線固定方式有重錘懸 吊，重錘重量吊，重錘重量10kg10kg；另一種；另一種 為管框繃線式。為管框繃線式。 電暈線的一般要求：起暈電暈線的一般要求：起暈 電壓低、電暈電流大、機(jī)電壓低、電暈電流大、機(jī) 械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的 極距極距、易清灰等、易清灰等 電暈線固定方式電暈線固定方式 重錘懸吊式重錘懸吊式 管框繃線式管框繃線式 集塵極集塵極 管式集塵極：小型為

13、直徑為管式集塵極：小型為直徑為15cm15cm、長、長3m3m的圓管；大型為直徑為的圓管；大型為直徑為40cm40cm、長、長6m6m。 板式集塵極：極板二側(cè)通常設(shè)有溝槽和擋板，既能加強(qiáng)板的剛性，又能防板式集塵極：極板二側(cè)通常設(shè)有溝槽和擋板，既能加強(qiáng)板的剛性，又能防 止氣流直接沖刷極板的表面，產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。極板之間的間距，對(duì)電除塵器止氣流直接沖刷極板的表面，產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。極板之間的間距，對(duì)電除塵器 的電場性能和除塵效率影響較大。間距太小的電場性能和除塵效率影響較大。間距太小(200mm)(200mm)電壓升不高，間距太大電壓升不高，間距太大 又受供電設(shè)備允許電壓的限制。又受供電設(shè)備允許電壓的限

14、制。 集塵極結(jié)構(gòu)對(duì)粉塵的二次揚(yáng)起，及除塵器金屬消耗量有很大影響集塵極結(jié)構(gòu)對(duì)粉塵的二次揚(yáng)起，及除塵器金屬消耗量有很大影響 性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求 振打時(shí)粉塵的二次揚(yáng)起少振打時(shí)粉塵的二次揚(yáng)起少 單位集塵面積消耗金屬量低單位集塵面積消耗金屬量低 極板高度較大時(shí)，應(yīng)有一定的剛性，不易變形極板高度較大時(shí)，應(yīng)有一定的剛性，不易變形 振打時(shí)易于清灰，造價(jià)低振打時(shí)易于清灰，造價(jià)低 常用板式電除塵器集塵極常用板式電除塵器集塵極 高壓供電設(shè)備高壓供電設(shè)備 高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和電暈電流；高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和電暈電流；

15、供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在2020年之上；年之上； 通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為7070l000kVl000kV，電流為，電流為1001002000mA2000mA； 增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個(gè)機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個(gè)機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵 器性能，但投資增加；器性能，但投資增加； 電場分組數(shù)的確定必須考慮效率和投資兩方面因素。電場分組數(shù)的確定必須考慮效率和投資兩方面因素。 氣流分布板氣流分布板 電除塵器內(nèi)氣流分布對(duì)除塵效率具有較大影響；電除塵器內(nèi)氣流分布對(duì)除塵效率

16、具有較大影響； 為減少渦流，保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)變徑管道，進(jìn)口變?yōu)闇p少渦流，保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)變徑管道，進(jìn)口變 徑管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板；徑管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板； 最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽形鋼式和欄桿最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽形鋼式和欄桿 型分布板，而以多孔板使用最為廣泛；型分布板，而以多孔板使用最為廣泛；通常采用厚度為通常采用厚度為3-3.5mm3-3.5mm的鋼板，的鋼板， 孔徑為孔徑為30-50mm30-50mm，分布板層數(shù)為，分布板層數(shù)為2-32-3層。層。 對(duì)氣流分布的具體要求是：對(duì)氣流分布的具體要求是： 任何一點(diǎn)的流

17、速不得超過該斷面平均流速的任何一點(diǎn)的流速不得超過該斷面平均流速的 40%40%； 在任何一個(gè)測定斷面上，在任何一個(gè)測定斷面上，85%85%以上測點(diǎn)的流速與平均流速不得相差以上測點(diǎn)的流速與平均流速不得相差 25%25%。 氣流分布不均勻時(shí)，電除塵器通過率的校正系數(shù)氣流分布不均勻時(shí)，電除塵器通過率的校正系數(shù)F FV V。氣流均勻分布時(shí)，。氣流均勻分布時(shí)， 除塵器的通過率為除塵器的通過率為P P0 0；氣流分布不均勻時(shí)，通過率約為；氣流分布不均勻時(shí)，通過率約為 。 0V PP F 粉塵的導(dǎo)電性粉塵的導(dǎo)電性 為了在電暈極和集塵極之間輸送粒子電流，沉積在集塵極表面的為了在電暈極和集塵極之間輸送粒子電流，

18、沉積在集塵極表面的 粉塵必須具有一定的導(dǎo)電性；粉塵必須具有一定的導(dǎo)電性； 通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是通常所需要的粉塵的最小導(dǎo)電率是1010 1010(/cm) (/cm) 1 1； ； 高比電阻粉塵：導(dǎo)電率低于大約高比電阻粉塵：導(dǎo)電率低于大約1010 1010(/cm) (/cm) 1 1，即電阻率大于 ，即電阻率大于 101010 10/cm /cm的粉塵；的粉塵； 影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形影響粉塵層比電阻除粒子溫度和組成之外，還包括粒子大小和形 狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等；狀，粉塵層厚度和壓縮程度，施加于粉塵層的電場強(qiáng)度等； 在評(píng)

19、價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)。在評(píng)價(jià)電除塵器的操作性能時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)。 8 8、粉塵比電阻、粉塵比電阻 高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響高比電阻粉塵對(duì)電除塵器性能的影響 高比電阻粉塵會(huì)干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降；高比電阻粉塵會(huì)干擾電場條件，導(dǎo)致除塵效率下降； 低于低于101010 10/cm /cm時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作和性能沒有影響；時(shí)，比電阻幾乎對(duì)除塵器操作和性能沒有影響； 當(dāng)比電阻介于當(dāng)比電阻介于101010 10 101011 11/cm /cm之間時(shí)，火花率增加，操作電壓降低；之間時(shí)，火花率增加，操作電壓降低； 當(dāng)高于當(dāng)高于10101

20、1 11/cm /cm時(shí)，集塵板粉塵層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電火花，產(chǎn)生明顯反電時(shí)，集塵板粉塵層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電火花，產(chǎn)生明顯反電 暈。反電暈的產(chǎn)生導(dǎo)致電暈電流密度大大降低，進(jìn)而嚴(yán)重干擾粒子荷暈。反電暈的產(chǎn)生導(dǎo)致電暈電流密度大大降低，進(jìn)而嚴(yán)重干擾粒子荷 電和捕集。電和捕集。 克服高比電阻影響的辦法克服高比電阻影響的辦法 保持電極表面盡可能清潔：提高振打強(qiáng)度可以使電極表面粉塵層的厚保持電極表面盡可能清潔：提高振打強(qiáng)度可以使電極表面粉塵層的厚 度保持在度保持在1mm1mm以下，能基本上消除高比電阻的不利影響；以下，能基本上消除高比電阻的不利影響； 采用較好的供電系統(tǒng)；采用較好的供電系統(tǒng)； 煙氣調(diào)質(zhì)：煙氣調(diào)質(zhì)： 增加煙

21、氣濕度，或向煙氣中加入增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SOSO3 3、NHNH3 3，及，及NaNa2 2COCO3 3等化合物，使等化合物，使 粒子導(dǎo)電性增加，該方法稱為煙氣調(diào)質(zhì)。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是粒子導(dǎo)電性增加，該方法稱為煙氣調(diào)質(zhì)。最常用的化學(xué)調(diào)質(zhì)劑是SOSO3 3 實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場研究表明：向煤中加入少量的鈉化合物可以減少飛實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場研究表明：向煤中加入少量的鈉化合物可以減少飛 灰的比電阻?；业谋入娮?。 改變煙氣溫度改變煙氣溫度 向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度向煙氣中噴水，同時(shí)增加煙氣濕度和降低溫度 發(fā)展新型電除塵器發(fā)展新型電除塵器 Log10resistivity, cm 9 9

22、、電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)、電除塵器的選擇和設(shè)計(jì) 電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)仍然主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)仍然主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法 參數(shù)參數(shù)符號(hào)符號(hào)取值范圍取值范圍 板間距板間距S2328cm 驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度318cm/s 比集塵極表面積比集塵極表面積A/Q 3002400m2 （1000m3/min） 氣流速度氣流速度v12m/s 長高比長高比L/H0.51.5 比電暈功率比電暈功率Pc/Q 1800 18000W/(1000m3/min) 電暈電流密度電暈電流密度Ic/A0.051.0A/m2 平均氣流速度平均氣流速度 煙煤鍋爐煙煤鍋爐v1.11.6m/s 褐煤鍋爐褐煤鍋爐v

23、1.82.6m/s 長高比的確定長高比的確定 集塵板有效長度與高度之比，直接影響振打清灰時(shí)二次揚(yáng)塵的多少：集塵板有效長度與高度之比，直接影響振打清灰時(shí)二次揚(yáng)塵的多少： 與集塵板高度相比，假如集塵板不夠長，部分下落粉塵在到達(dá)灰斗之前與集塵板高度相比，假如集塵板不夠長，部分下落粉塵在到達(dá)灰斗之前 可能被煙氣帶出除塵器，從而降低了除塵效率；可能被煙氣帶出除塵器，從而降低了除塵效率； 要求除塵效率大于要求除塵效率大于99%99%時(shí)，除塵器的長高比至少要時(shí)，除塵器的長高比至少要1.01.01.51.5。 比集塵表面積的確定比集塵表面積的確定 根據(jù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定有效驅(qū)進(jìn)速度根據(jù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定有效驅(qū)進(jìn)速度e e按德意希方程求得比集按德意希方程求得比集 塵表面積塵表面積A A/ /Q Q： ) 1 ln( 1 ) 1 1 ln( 1 / P QA e e 氣流速度的確定氣流速度的確定 通常由處理煙氣量和電除塵器過氣斷面積，計(jì)算煙氣的平均流速。通常由處理煙氣量和電除塵器過氣斷面積，計(jì)算煙氣的平均流速。 平均流速高于某一平均流速高于某一時(shí)，作用在粒子上的空氣動(dòng)力學(xué)阻力會(huì)迅時(shí)，作用在粒子上的空氣動(dòng)力學(xué)阻力會(huì)迅 速增加，粉塵的重新進(jìn)入量亦迅速增加。當(dāng)捕集電站