第二篇第五節(jié)電收塵器

1、通用機械設計第五節(jié) 電收塵器一、概述 電收塵器是利用靜電吸引微細塵粒從而使氣體凈化達到收塵目的的裝置。電收塵器在冶金、電力、建材及化工等行業(yè)廣泛應用。主要優(yōu)點：1、收塵效率高，理論上可達99%以上；2、處理煙氣量大，單機容量最大可達220萬m3/h；3、收集的粉塵顆粒的范圍大，對0.1um以下的粉塵仍有較高效率；4、可以適用于高溫煙氣；5、消耗的電能少，因而可以減少運行的費用；6、自動化程度高，因而可以遠距離操作。缺點：1、一次性投資高，鋼材消耗量也比較大；2、對粉塵敏感；3、對電收塵器的制造、安裝、運行要求嚴格，否則不能維持必須電壓，收塵效率降低；4、不適宜處理含塵濃度大的氣體；5、電收塵器

2、的占地面積大。二、工作原理 電收塵器是利用高壓下的氣體電離和電場作用力，使粉塵從廢氣中分離出來的收塵設備。 電收塵器的工作原理：細金屬線的一端用絕緣子懸掛在接地的金屬圓筒的軸心上，并在其上施加負性高電壓，當電壓達到一定值時，在金屬線的表面上就出現(xiàn)青藍色的光點，并同時發(fā)出咝咝聲。這種現(xiàn)象稱為電暈放電。此時若從金屬筒底通入含塵氣體，絕大多數(shù)粉塵粒子便會吸附運動中的陰離子而荷電，在電場的作用下向圓筒運動而沉積在圓筒的內壁上。當沉積在圓筒壁上粉塵達到一定厚度時，借助于振打機構使粉塵落入下部灰斗，凈化后的氣體從圓筒上部排出。 如上所述，電收塵器的工作過程可分為五個階段，即電暈放電、氣體電離、粉塵荷電、荷

3、電粉塵向電極運動和荷電粉塵沉積在電極上。（一）電暈放電：通常狀態(tài)下的氣體是不能導電的。但當氣體分子獲得足夠的能量時就可使氣體分子中的電子脫離成為自由電子，當高速自由電子與氣體的中性分子相碰撞，就會產生大量電子和陽離子。臨界電壓-電極形狀（二）氣體電離 出現(xiàn)電暈后，在電場內形成兩個作用彼此不同的區(qū)域。第一個區(qū)域是電暈極附近形成的電暈區(qū)，一般只限于距電暈極表面23mm范圍，在這個區(qū)域內，由于電暈極表面的高電場強度，使氣體電離，產生大量的自由電子及陽離子。若極線上施加負電壓，則產生負電荷放電，這時產生的電子移向接地極或正極，而陽離子則移向負極，即電暈極本身。第二區(qū)是電暈區(qū)以外到另一個電極的范圍內，稱

4、為電暈外區(qū)。它占有電極間的大部分空間。電暈區(qū)內產生的電子進入這一區(qū)后，碰撞其中的中性氣體分子，電子被中性氣體分子捕獲并附著在氣體分子上而形成負離子。（三）粉塵荷電和沉積 含塵氣體自下而上經過電極空間，所含塵粒子就與這股離子流接觸并帶上電荷。由于電暈區(qū)范圍很小，因而只有少量粉塵（帶正電荷）沉積在電暈極上。電暈外區(qū)占據極大部分空間，因而極大部分粉塵與負離子相碰撞，粉塵表面因吸附負離子而帶負電荷，在電場力作用下，帶負電荷的粉塵想圓管極運動，最后沉積在圓管電極內表面。（四）粉塵回收 當沉積在圓筒壁上的粉塵達到一定厚度時，對電暈極和集塵極進行振打，使沉積其上的粉塵振落到下面灰斗并向外卸出。凈化后的氣體，

5、經收塵頂部的排風口排出。三、電收塵器的分類和結構（一）電收塵器的類型1、根據集塵極的形式，可分為管式電收塵器和板式電收塵器 管式電收塵器其電暈極置于圓管式集塵器的中心，圓管內壁為收塵表面。管式電收塵器一般只適用于氣體量較小的情況，通常都用濕式清灰。 板式電收塵器是在一系列平行的通道間設置電暈電極，板式電收塵器多用于干式清灰，有時也可以用于濕式清灰。2、根據氣體流動的方式，可分為立式電收塵器和臥式收塵器 立式電收塵器，氣體在電收塵器內自下而上作垂直運動。這種電收塵器適用于氣體流量小，收塵效率要求不很高，粉塵性質易于捕集和安裝場地較狹窄的情況。 臥式收塵器，氣體在電收塵器內沿水平方向運動。在長度方

6、向上，根據結構及供電的要求設置多個電場。收塵效率較高。3、根據集塵極和電暈極的不同配置分為單區(qū)電收塵器和雙區(qū)收塵器 單區(qū)電收塵器，其集塵極和電暈極在同一區(qū)域內，所以粉塵的荷電和捕集在同一區(qū)域內完成。 雙區(qū)收塵器，其集塵極和電暈極分別裝在兩個不同的區(qū)域內。前區(qū)安裝電暈極，粉塵在此區(qū)域內進行荷電。后區(qū)安裝集塵器，粉塵在此區(qū)域被捕集。4、根據粉塵的清灰方式，可分為濕式電收塵器和干式收塵器 濕式電收塵器是用噴霧或淋水、溢流等方式在集塵極表面形成水膜將粘附于其上的粉塵帶走。由于水膜的作用避免產生二次揚塵，收塵效率很高。但產生大量泥漿，必須加以處理，以免造成二次污染。 干式收塵器是通過振打等方式使粉塵落入

7、灰斗。這 種方法回收下來的粉塵處理簡單，但有可能二次揚塵，使效率降低。（二）電收塵器的結構 電收塵器主要由兩大部分組成。一部分是產生高壓直流電的供電機組和低壓控制系統(tǒng)；另一部分是電收塵器本體，煙氣在本體內完成凈化過程。 電收塵器本體主要包括電極系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、氣體均布裝置、保溫箱及排灰裝置。1、電極系統(tǒng) 電極系統(tǒng)是由電暈極和集塵極組成，是電收塵器的核心部分。 電暈電極必須具有高放電強度，從而能使含塵氣體中的粉塵荷電量多，同時還應有足夠的機械強度，以提高收塵效率和增加電極的可靠性。 集塵極性能的好壞直接影響收塵效率及金屬消耗量，因此必須具備：極板表面上的電場強度及電流密度均勻；極板表面允許粉塵沉

8、積同時又順利清灰而不形成二次飛揚；具有良好的振打特性；具有一定的剛度、強度。固定方式：固定方式： a、框架式、框架式 b、重錘、重錘式式要求要求-a、電暈放電強度高、電暈放電強度高 b、粉塵核電量大、粉塵核電量大 c、足夠的機械強度、足夠的機械強度(1)電暈極電暈極集塵極性能的好壞直接影響收塵效率及金屬消耗量，因此必須具備：極板表面上的電場強度及電流密度均勻；極板表面允許粉塵沉積同時又順利清灰而不形成二次飛揚；具有良好的振打特性，即為了使粉塵從板上抖落，在極板的振打點受到振打，板面上各點的振打加速度應盡可能均勻，最遠處也應大于某一數(shù)值；具有一定的剛度、強度，易于加工加工加工。有平板，波紋、網狀

9、、Z形、C形、CS形等。集塵極通常由幾塊長條極板安裝在一個懸掛架上組成一排。2、清灰系統(tǒng)：為了及時清除 清灰系統(tǒng)是由振打方式、振打強度和振打周期合理組合而成。清灰系統(tǒng)的基本要求是既要保證粉塵從電極上脫落，又不會造成粉塵的二次飛揚。常用的清灰裝置是：撞擊式、錘擊式和顫動式三種。撞擊式是通過彈簧凸輪機構利用電極本身的質量，產生周期性的振打動作而振落積灰。錘擊式是通過一定質量的錘頭，隨軸轉動上升到某個位置時，錘頭由于自身重力作用突然降落，錘擊電極振落粉塵。上述兩種，只能調其振打頻率。顫動式是利用各種振動器，連續(xù)地抖動電極，使電極表面的粉塵隨時脫落，因此，可以調節(jié)振打強度和頻率。3、氣體均布裝置 在點

10、收塵器的工作截面上，氣流分布應力求均勻。如果氣流速度相差過大，則氣流中心部由于流速高，因而在電場內停留時間短，有些粉塵收不下來，而且粉塵從極板上振落時，粉塵發(fā)生二次飛揚，這樣會使收塵效率下降。因此氣流均勻分布裝置，對提高電收塵器的收塵效率，具有很大意義。 氣流分布裝置分三種：導流板主要用于進口處，通過改變氣流的方向使氣流在整個電收塵器橫截面上均勻分布； 分布板：位于電場入口處，主要形式有格子式分布板和多孔分布板，對氣流有阻礙作用，氣流的能量消失了，消除了大規(guī)模渦流，使氣體分布均勻。 阻流板，用于電場以外的區(qū)間，集塵極板下面的灰斗，將氣體阻隔，以減少未被收塵的氣體帶走粉塵4、保溫箱 保溫箱是高壓

11、電的輸入部分。電暈極帶有很高電壓，為了保持它與殼體和集塵極間的良好絕緣，常使用各種絕緣子。絕緣子應保持清潔干燥，以保證其絕緣性。若絕緣不好，收塵器的電壓升不高，就不能正常工作。保持絕緣子清潔和干燥的措施有：1）在保溫箱內通入空氣或其他清潔氣體，以防止含塵氣體進入；2）在保溫箱內設置電加熱器，加熱保溫箱內通入的空氣，防止空氣中的水汽和三氧化硫在絕緣子表露結露。（一）主要參數(shù)（一）主要參數(shù)1、臨界電壓（1）、電場的作用）、電場的作用三、選型和設計計算三、選型和設計計算在電收塵器中，電場起著非常重要的作用：在電收塵器中，電場起著非常重要的作用：a、形成電暈放電（在電暈極附近的電場強度很高，造成氣體電

12、離，、形成電暈放電（在電暈極附近的電場強度很高，造成氣體電離，產生大量的離子是形成電暈放電的必要條件）產生大量的離子是形成電暈放電的必要條件）當兩極間的電壓小于臨界電壓是，兩極間無電暈電流通過，此時為靜電場當兩極間的電壓小于臨界電壓是，兩極間無電暈電流通過，此時為靜電場臨界電場：電暈極發(fā)生電暈放電的最低電壓，稱為臨界電壓，這時的電場強臨界電場：電暈極發(fā)生電暈放電的最低電壓，稱為臨界電壓，這時的電場強度稱為臨界電場強度度稱為臨界電場強度c 、荷點塵粒的空間電荷、荷點塵粒的空間電荷b、氣體離子的空間電荷、氣體離子的空間電荷a 、外加電壓作用的電場、外加電壓作用的電場在兩極之間施加一定的電壓，就可建

13、立起電場，收塵器中的電壓有三部分組成：在兩極之間施加一定的電壓，就可建立起電場，收塵器中的電壓有三部分組成：c、驅動荷電塵粒向集塵極移動、驅動荷電塵粒向集塵極移動在所有這些過程中，在所有這些過程中，高壓電場起決定作用，電場的強弱高壓電場起決定作用，電場的強弱直接影響收塵效率的大小直接影響收塵效率的大小b、電場促使離子和粉塵碰撞，使粉塵荷電、電場促使離子和粉塵碰撞，使粉塵荷電它們所起的作用是不同的它們所起的作用是不同的 對于管式收塵器，其臨界電壓為：對于管式收塵器，其臨界電壓為： rRxLnVExVRrVct310ln)54. 902.31(VsrsrVct310)2lnH()54. 902.3

14、1(a、電暈極的形狀不同，、電暈極的形狀不同，Vct亦不同亦不同為了獲得較好的放電性能，應使臨界電壓盡可能為了獲得較好的放電性能，應使臨界電壓盡可能的低些，為此的低些，為此應選用直徑較小的電暈線（一般應選用直徑較小的電暈線（一般r=24mm）由以上兩式可知：由以上兩式可知：Vct隨隨r的減小而減小的減小而減小對于板式收塵器：對于板式收塵器：b、介質不同，、介質不同，Vct亦不同亦不同當兩極間的電壓大于當兩極間的電壓大于Vct時，氣體開始電離，出現(xiàn)氣體離子空間時，氣體開始電離，出現(xiàn)氣體離子空間電荷會改變原來的電場分布，此時的電荷會改變原來的電場分布，此時的電場強度電場強度為為2220)()1 (

15、21XrEXrKifEc2002)()321 (2XrEDSKifEc當正常工作后，塵粒荷電，荷電形成當正常工作后，塵粒荷電，荷電形成的空間電荷進一步影響電場強度的分布，的空間電荷進一步影響電場強度的分布，電場強度為：電場強度為：在離電暈極某一距在離電暈極某一距peneEF eDfdF3ppedneE35210)2121 (prEne4,0EEEp當當6210053. 0pedE2、粉塵驅進速度、粉塵驅進速度：電暈封閉：使電暈電流為零由于粉塵離子對電場的這種影響，使得電暈放電的電流減少，容易引起兩極的火由于粉塵離子對電場的這種影響，使得電暈放電的電流減少，容易引起兩極的火花放電，且氣體濃度越高

16、，對電暈的影響越大。電收塵器在工作過程中，花放電，且氣體濃度越高，對電暈的影響越大。電收塵器在工作過程中，Cg 從入從入口處到出口出逐漸減小，因此在入口處，電暈電流低，易產生火花放電，為了克服口處到出口出逐漸減小，因此在入口處，電暈電流低，易產生火花放電，為了克服這一現(xiàn)象，在設計時，沿電流方向分成幾個電場，使其分別在各自的電壓電流下運行。這一現(xiàn)象，在設計時，沿電流方向分成幾個電場，使其分別在各自的電壓電流下運行。當粉塵以電場荷電為主當粉塵以電場荷電為主靜電場作用力靜電場作用力定義：在靜止氣體中，在電場力下，荷電粉塵向集塵極移動的平均速度Ue與dp,1/u, 成正比,提高電收塵器的操作電壓是提高

17、Ue的有效措施。2ELBe3、氣流速度、氣流速度氣流速度的選擇原則：氣流速度的選擇原則：應保證氣體在通過收塵器的時間內，使荷電塵粒沉積到集塵極上，即當含塵氣體量一定時，當含塵氣體量一定時，u過小，則過小，則需增大收塵器的截面積，需增大收塵器的截面積，設備體積大，氣體分布不易均勻設備體積大，氣體分布不易均勻U過大，則需增大收塵器的長度，過大，則需增大收塵器的長度，設備體積大，引起塵粒二次飛揚設備體積大，引起塵粒二次飛揚所以，應合理選擇氣流速度。所以，應合理選擇氣流速度。4、粉塵效率、粉塵效率QAeeCC1112減少漏風，即可減小減少漏風，即可減小Q，可減小收塵器的規(guī)格，可減小收塵器的規(guī)格,提高提

18、高Ue可減小收塵器的規(guī)格，可減小收塵器的規(guī)格，而提高而提高Ue可通過提高可通過提高E來實現(xiàn)，所以來實現(xiàn)，所以E對效率的影響很大。對效率的影響很大。5、求集塵極面積、求集塵極面積A= -QLn(1-) /Ue*k （二）、選型和設計二）、選型和設計（1）、確定塵粒實際驅進速度）、確定塵粒實際驅進速度2、選型和設計、選型和設計1、原始資料、原始資料（2）、確定所要求的收塵效率）、確定所要求的收塵效率（3）、各收塵器的工作特性及使用范圍）、各收塵器的工作特性及使用范圍（2）、塵粒的性質和變化）、塵粒的性質和變化（1）、氣體的性質和變化）、氣體的性質和變化3、求集塵極面積、求集塵極面積A= -QLn(

19、1-) /Ue*k4.校核氣流速度校核氣流速度u u=Q/F 五、機械設計中應注意的問題 （一）、外殼（一）、外殼（3）、熱膨脹的影響，如用滑動支架來解決外殼在操作和）、熱膨脹的影響，如用滑動支架來解決外殼在操作和安裝時的熱膨脹補償安裝時的熱膨脹補償（4）設置供檢修用的人孔和室內的檢修人行道）設置供檢修用的人孔和室內的檢修人行道二）、安全裝置二）、安全裝置（1）、承受的內部壓力（強度問題）、承受的內部壓力（強度問題）（ 2）、梁和有負載的一些構件的撓曲（剛度問題）、梁和有負載的一些構件的撓曲（剛度問題） 七、電收器的型號表示方法七、電收器的型號表示方法二室三電場二室三電場85平方米的回轉窯用臥

20、式電收塵器平方米的回轉窯用臥式電收塵器2-室數(shù)室數(shù)3-電場數(shù)電場數(shù)85-電場名義截面積電場名義截面積H-烘干機（窯：烘干機（窯：Y）W-臥式臥式D-電電C-收塵器收塵器如：如：CDWY85/3/2：水泥工業(yè)用電收塵器有水泥工業(yè)用電收塵器有CDWY和和CDWH四、其他形式的電收塵器 傳統(tǒng)的電收塵器通常為線管式或線板式，為了解決微細粉塵及高比電阻粉塵的收塵問題，近年來，出現(xiàn)了一些新型電收塵器。（一）寬極距超高壓電收塵器（WS型） 它與傳統(tǒng)的結構相類似，所不同的是極板間距加寬，電壓提高。由于電收塵器的運行電壓與極間距有著密切的關系，增大兩極的間距可以大大的提高電收塵器的運行電壓，而運行電壓的提高，荷電粉塵向集塵極運動的速度也直線提高，收塵效率也相應提高。（二）靜電屏蔽型電收塵器 該新型收塵器是由粉塵荷電和捕集荷電粉塵所組成的雙區(qū)電收塵器。荷電部分的結構和普通板式電收塵器相同，但氣流在此部分停留時間較短。粉塵荷電的同時也形成凝聚，當凝聚到一定大小便送到捕集粉塵區(qū)。該區(qū)域有與氣流垂直交錯的一對橫向槽形正負極。當荷載高電壓時，槽形板的導向極和集塵極帶正負兩極。當荷負電的粉塵進入ES區(qū)時，首先受到前排帶負電的槽形導向電極的排斥而流向后排帶正電的槽形集塵極并粘附在集塵極上。在兩槽形極的邊緣形成的縫隙處具有強電場，粉塵極難通過，這就是靜電屏蔽效應。同時，由于氣流