《大氣污染物控制工程》電除塵器課件

1、臥式立式電除塵器第1頁，共53頁。與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上;壓力損失小，一般為200500Pa處理煙氣量大，可達105106m3/h能耗低，大約0.20.4kWh/1000m3對細粉塵有很高的捕集效率，可高于99可在高溫或強腐蝕性氣體下操作 一次投資成本高、安裝精度要求高、對粉塵比電阻有要求。電除塵器的特點第2頁，共53頁。6-3電暈放電和粒子荷電第3頁，共53頁。電除塵器工作原理三個基本過程粉塵荷電帶電粒子在電場 內(nèi)遷移和捕集捕集物從集塵 表面上清除第4頁，共53頁。一、電暈放電 電暈放電發(fā)生在金屬絲和金 屬管之間 高壓直流電暈荷電是使懸浮粒

2、子荷電最有效的方法第5頁，共53頁。一、電暈放電金屬絲放出的電子 迅速向正極移動， 與氣體分子撞擊使 之離子化氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子-雪崩過程 電暈放電發(fā)生在金屬絲和金 屬管之間 高壓直流電暈荷電是使懸浮粒子荷電最有效的方法第6頁，共53頁。一、電暈放電金屬絲放出的電子 迅速向正極移動， 與氣體分子撞擊使 之離子化氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子-雪崩過程 遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結束，電子被氣體分子捕獲 氣體離子化區(qū)域電暈區(qū) 電暈放電發(fā)生在金屬絲和金 屬管之間 高壓直流電暈荷電是使懸浮粒子荷電最有效的方法第7頁，共53頁。一、電暈放電金屬絲放出的電子 迅速向正極

3、移動， 與氣體分子撞擊使 之離子化氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子-雪崩過程 遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結束，電子被氣體分子捕獲 氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)自由電子和氣體負離子是粒子荷電的電荷來源 電暈放電發(fā)生在金屬絲和金 屬管之間 高壓直流電暈荷電是使懸浮粒子荷電最有效的方法第8頁，共53頁。一、電暈放電任一點的電場強度ba起始電暈所需要電場強度（皮克經(jīng)驗公式） r距電暈線中心的距離 a電暈線半徑 b管式電除塵器的半徑 V施加于電暈線和集塵電極之間的電壓（6-29） - 空氣的相對密度, =T0P/TP0 T0=298K，P0=1.0atm，T和P分別為操作溫度和壓力m - 導線光

4、滑修正系數(shù)，無因次 0.5m102s， 完全可以忽略不計所以，驅(qū)進速度第23頁，共53頁。荷電粒子的運動和捕集 驅(qū)進速度與粒徑和場強的關系第24頁，共53頁。二、顆粒物的捕集效率 捕集效率德意希公式 德意希公式的假定: 除塵器中氣流為湍流狀態(tài) 在垂直于集塵表面的任一斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的 粒子進入除塵器后立即完成了荷電過程忽略電風、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進入氣流等影響第25頁，共53頁。捕集效率德意希公式 第26頁，共53頁。捕集效率公式的說明：（1）適用條件：驅(qū)進速度不超過氣流速度的1020 （2）效率的影響因素： 極板面積、氣體流量、驅(qū)進速度：（3）在一定除塵效率條件下，

5、除塵器所需的收塵面積與該除塵器中荷電粉塵粒子的驅(qū)進速度成反比，與凈化的煙氣量成正比。第27頁，共53頁。6099.9899.999.899.599989590二、顆粒物的捕集效率5.010.0300.050.16099.9899.999.899.599989590捕集效率, %0.51.0顆粒物直徑，微米檢測方法 多級撞擊器 光學計數(shù)器 擴散法檢測方法 多級撞擊器 光學計數(shù)器 擴散法Data from JAPCA除塵器操作溫度：160除塵器操作溫度：350實測電除塵器的捕集效率(a)安裝在空氣預熱器后面的冷端電除塵器(ESPc)300.050.10.51.05.010.0顆粒物直徑，微米(b)

6、安裝在空氣預熱器前面的熱端電除塵器(ESPh)第28頁，共53頁。三、有效驅(qū)進速度 Deustch方程只適用于粒徑相同而且驅(qū)進速度不超過氣流速度的 10%20%的顆粒物 作為除塵總效率的近似估算，應取某種形式的平均驅(qū)進速度 有效驅(qū)進速度: 實際中常常根據(jù)在一定的除塵器結構型式和運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驅(qū)進速度值，以e表示第29頁，共53頁。三、有效驅(qū)進速度粉塵種類驅(qū)進速度（m/s）粉塵種類驅(qū)進速度（m/s）煤粉(飛灰)0.100.14沖天爐(鐵焦比10 )0.030.04紙漿及選紙0.08水泥生產(chǎn)(干法)0.060.07平爐0.06水泥生產(chǎn)(濕法)0.100

7、.11酸霧(H2SO4)0.060.08多層床式焙燒爐0.08酸霧(TiO2)0.060.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.160.20催化劑粉塵0.08二級高爐( 80生鐵)0.125各種工業(yè)粉塵的有效驅(qū)進速度e第30頁，共53頁。四、被捕集粉塵的清除電暈極和集塵極上都會有粉塵沉積 粉塵沉積在電暈極上會影響電暈電流的大小和均勻性，一般采取振打清灰方式清除 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入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在干式電除塵器中，一般用機械撞擊或電極振動產(chǎn)生的振動力清灰第31頁，共53頁。四、被捕集粉塵的清除現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰

8、。振打系統(tǒng)要求既能產(chǎn)生高強度的振打力，又能調(diào)節(jié)振打強度和頻率常用的振打器有電磁型和撓臂錘型 第32頁，共53頁。電阻率過低：沉積的粉塵又重返氣流電阻率過高：產(chǎn)生反電暈、降低驅(qū)進速度五、粉塵比電阻對除塵效率的影響粉塵電阻率對除塵器伏安特性的影響電暈電流密度，mAcm-2施加電壓，kV粉塵電阻率對有效驅(qū)進速度的影響驅(qū)進速度，cms-1電阻率, /cm粉塵層對有效電暈電壓的影響電壓，V板間距第33頁，共53頁。五、粉塵比電阻對除塵效率的影響1013101210111010109100300200溫度電阻率, /cm5 ppmV SO310 ppmV SO3a.飛灰 b.水泥窯粉塵第34頁，共53頁。

9、五、粉塵比電阻對除塵效率的影響克服高比電阻影響的方法 煙氣調(diào)質(zhì)增加煙氣濕度向煙氣中加入SO3、NH3、Na2CO3等化合物，使粒子導電性增加。最常用的化學調(diào)質(zhì)劑是SO3 改變煙氣溫度向煙氣中噴水，同時增加煙氣濕度和降低溫度采用較好的供電系統(tǒng)：脈沖供電發(fā)展新型電除塵器 第35頁，共53頁。6-5電除塵器的結構和設計第36頁，共53頁。電除塵器類型 雙區(qū)電除塵器通風空氣的凈化和某些輕工業(yè)部門 單區(qū)電除塵器控制各種工藝尾氣和燃燒煙氣污染 管式電除塵器用于氣體流量小，含霧滴氣體，或需要用水洗刷電極的場合 板式電除塵器為工業(yè)上應用的主要型式，氣體處理量一般為2550m3/s以上第37頁，共53頁。一、電

10、除塵器的類型含塵 氣體集塵極 粒子荷電和捕集發(fā)生在同一個區(qū)域。 管式電除塵器用于氣體流量小，含霧滴氣體或需要用水洗刷電極的場合。 板式電除塵器為工業(yè)上應用的主要型式，氣體處理量一般為2550m3/s以上。電暈電極電暈區(qū)干凈氣體單區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器第38頁，共53頁。雙區(qū)電除塵器 粉塵的荷電和驅(qū)進捕集過程分設在兩個不同空間區(qū)域的電除塵器。 對于高電阻率粉塵，可以防止反電暈，并具有體形小、耗鋼少、耗電少等特點。 主要用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進氣凈化方面。一、電除塵器的類型荷電區(qū)域捕集區(qū)域第39頁，共53頁。二、電除塵器的結構第40頁，共53頁。電暈電極電暈電極安裝在兩集塵板之間，起到使顆粒荷電并驅(qū)使

11、帶電顆粒向集塵板運動的作用。電暈線的一般要求：起暈電壓低、電暈電流大、機械強度高、能維持準確 的極距、易清灰等 。二、電除塵器的結構第41頁，共53頁。圓形線星形線鋸齒線芒刺線二、電除塵器的結構電暈電極圓形線、星形線、鋸齒線、芒刺線第42頁，共53頁。二、電除塵器的結構電暈電極電暈線固定方式管框繃線式重錘懸吊式第43頁，共53頁。集塵極集塵極結構對于除塵器金屬消耗量 （約占40%50%）及粉塵的二次揚起有很大影響性能良好的集塵極應滿足下述要求振打時粉塵的二次揚起少；單位集塵面積消耗金屬量低；極板高度較大時，應有一定的剛性，不易變形；振打時易于清灰，造價低。二、電除塵器的結構第44頁，共53頁。

12、 集塵極：管式電除塵器集塵極二、電除塵器的結構第45頁，共53頁。二、電除塵器的結構集塵極：板式電除塵器集塵極長10 20m、高1015m，板間距0.2 0.4m第46頁，共53頁。高壓供電設備高壓供電設備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強和電暈電流;供電設備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在二十年之上；通常高壓供電設備的輸出峰值電壓為70 1000kV，電流為100 2000mA ；分組供電，增加供電機組的數(shù)目，減少每個機組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵器性能，但投資增加。二、電除塵器的結構第47頁，共53頁。氣流分布板電除塵器內(nèi)氣流分布對除塵效率具有較大影響；為保證氣流分布均勻，在進出口處應設變徑管

13、道，進口變徑管 內(nèi)應設氣流分布板；最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板、分布格子、槽形鋼 式和欄桿型分布板；對氣流分布的具體要求是任何一點的流速不得超過該斷面平均流速的40%；在任何一個測定斷面上，85%以上測點的流速與平均流速不得相差 25%。二、電除塵器的結構第48頁，共53頁。二、電除塵器的結構氣流分布板氣流分布不均勻時，電除 塵器通過率的校正系數(shù)FVP P0 FV第49頁，共53頁。電除塵器的選擇和設計仍然主要采用經(jīng)驗公式類比方法參數(shù)符號取值范圍板間距S2328cm驅(qū)進速度318cm/s比集塵極表面積A/Q3002400m2/(1000m3min-1)氣流速度v12m/s長高比L/H0

14、.51.5比電暈功率Pc/Q180018000W/(1000m3min-1)電暈電流密度Ic/A0.051.0A/m2平均氣流速度煙煤鍋爐 v1.11.6m/s褐煤鍋爐 v1.82.6m/s三、電除塵器的選擇和設計第50頁，共53頁。三、電除塵器的選擇和設計（1）比集塵表面積的確定 根據(jù)運行和設計經(jīng)驗，確定有效驅(qū)進速度e ，按德意希方程求得比集塵表面積A/Q（2）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二次揚塵的多少當要求除塵效率大于99%時，除塵器的長高比至少要1.01.5。第51頁，共53頁。三、電除塵器的選擇和設計（3）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，計算煙氣的平均流速平均流速高于某一臨界速度時，作用在粒子上的空氣阻力會迅速增加，粉塵的重新進入量亦迅速增加（4）氣體的含塵濃度如果氣體含塵濃度很高，電場內(nèi)塵粒的空間電荷很高，易發(fā)生電暈閉塞應對措施：提高工作電壓，采用放電強烈的芒剌型電暈極，電除塵器前增設預凈化設備等第52頁，共53頁。三、電除塵器的選擇和設計電除塵器的輔助設計因素 電暈電極：支撐方式和方法集塵電極：