湖大大氣污染控制工程課件06電除塵器

第六章電除塵器1、概念：利用靜電力實現(xiàn)粒子與氣流沉降分離的一種裝置。2、主要優(yōu)點：（1）除塵效率高，可高于99%；（2）消耗能量小，壓力損失一般為200-500Pa；（3）處理煙氣量大，可處理500℃以下的高溫、高濕煙氣；（4）能連續(xù)操作，自動化程度高。3、電除塵器的主要缺點:（1）設(shè)備龐大，占地面積大；（2）一次性投資高；（3）不易實現(xiàn)高比電阻和低比電阻粉塵的捕集6、1概述6、1、1電除塵器的工作原理

1、氣體電離

2、粒子荷電

3、粒子沉降

4、粒子清除6、1、2電除塵的分類1、按集塵極形式分：管式和板式；2、按粒子荷電和放電空間位置分：一段式和兩段式；3、按氣流流動方向分：臥式、立式；

4、按清灰方式分：干式、濕式6、2電暈放電6、2、1氣體的電離1、電暈放電的概念2、電暈放電的類型（1）正電暈（2）負電暈思考：二者有何區(qū)別？3、火花放電及防止6、2、2起始電暈電壓1、概念：開始發(fā)生電暈放電時的電壓，又稱為臨界電壓。2、起始電暈所需電場強度的計算式（皮克公式）

3、起始電暈電壓的計算式式中：m——導(dǎo)線光滑系數(shù)，無因次，一般為0.5~1.0；ro——電暈線半徑，mδ——空氣的相對密度，=（T0P）/（TP0）T0=298K,P0=101.33kPa；T,P——運行狀況下空氣的溫度和壓力；rc——管式電極的半徑,m6、2、3影響電暈放電的主要因素1、氣體組成的影響對電子親和力高和遷移率低的氣體施加更高的電壓，可改善電除塵器性能。2、溫度和壓力的影響（1）改變起暈電壓（2）由于離子遷移速率改變而影響伏安特性，最終影響起暈電壓。使離子遷移速率增大的三種原因：①溫度和場強不變時，壓力降低氣體密度減?、跉怏w密度和場強不變時，提高溫度③氣體的溫度和密度不變時增大場強6、3粒子荷電6、3、1電場荷電1、電場荷電有關(guān)的概念和計算（1）電場荷電的概念：指粒子在電場中沿電力線作定向移動而與粒子碰撞并使其荷電，這是粒徑大于1.0μm的大粒子的主要荷電機制。（2）飽和電荷：在電場荷電的過程中，隨著粒子荷電量的增加，電力線逐漸受到排斥，最后全部電力線都不由粒子發(fā)出，此時粒子所帶的電荷稱為飽和電荷。（3）粒子荷電量的計算①飽和荷電量

式中：qs——飽和荷電量，C；dp——粒子直徑,m；E0——兩極間的平均電場強度,V/m；εo——真空介電系數(shù),8.85×10-12；εP——粒子的相對介電系數(shù)，無因次，1~∞式中：qt—荷電時間為t時粒子的荷電量，C；t——荷電時間，即粒子在荷電區(qū)的停留時間，s；

to——荷電時間常數(shù)，即qt/qs=50%時所需的時間，s；N0—電暈場中的離子密度，個/m3

；e—電子的電量，e=1.60×10-19C，K—氣體離子的遷移率，m2/（v.s）注意：當t≥10t0時，即可認為qt=qs。②任一時刻的荷電量2、影響電場荷電的因素（1）粒徑dp（2）粒子相對介電系數(shù)εp（3）電場強度E0（4）電暈場中的電子密度N0：越大，荷電時間越短6、3、2擴散荷電1、擴散荷電的概念：離子做不規(guī)則熱運動與顆粒碰撞使粒子荷電，是粒徑小于0.4μm的小粒子的主要荷電機制。主要與粒子附近離子密度和離子的熱運動速度有關(guān)。思考：擴散荷電和電場荷電有何區(qū)別？越大，荷電量越大2、擴散荷電的計算（懷特公式）式中：k—波爾茲曼系數(shù)，k=1.38×10-23J/K;T—氣體溫度,K；ū—氣體離子的算術(shù)平均熱運動速度，m/s，按下式計算：m—單個氣體分子的質(zhì)量，kg6、3粒子荷電6、3、3電場荷電和擴散荷電的綜合作用（對于1—0.4μm的粒子）對于1—0.4μm的粒子，兩種荷電機制均起作用，粒子的荷電量可按下式計算

q=qt（電場荷電）+qt（擴散荷電）

6、3、4異常荷電現(xiàn)象

1、反電暈:沉積在集塵極表面的高比電阻離子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生電暈放電的現(xiàn)象。

2、電暈閉塞：當含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用。比電阻的定義：也叫電阻率。用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1米、橫截面積為l米的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的電阻率。

在國際單位制中，電阻率的單位是歐姆·米。一般常用的單位是歐姆·厘米。①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對于某些電器的電阻，必須說明它們所處的物理狀態(tài)。如一個220V、1OOW電燈燈絲的電阻，通電時是484歐姆，未通電時只有40歐姆左右。

6、4粒子的捕集6、4、1粒子的驅(qū)進速度1、含義：在電場中的荷電粒子受到庫侖力和氣流阻力的作用，當二力平衡時，可以達到一個穩(wěn)定的電力沉降速度，即粒子驅(qū)進速度。2、粒子驅(qū)進速度的表達式（認為氣流處于層流狀態(tài)）：

對于粒徑大于1μm的粒子，粒子荷電量可按飽和荷電量計算，此時粒子的驅(qū)進速度為式中：Ep——集塵極表面的電場強度V/m；q——粒子荷電量，C;μ——氣體粘度，Pa.s;dp——塵粒的直徑,m;注：當粒徑小于0.4μm時，粒子荷電量可按擴散荷電量計算；當粒徑大于0.4μm小于1μm時，粒子荷電量可按擴散荷電量加上飽和荷電量計算，但須進行康寧漢修正。3、粒子驅(qū)進速度公式的適用條件①理論驅(qū)進速度公式是假設(shè)含塵氣流在除塵器內(nèi)作層流運動下導(dǎo)出的；②該公式計算出的粒子驅(qū)進速度，僅是粒子的平均驅(qū)進速度的近似值。6、4、2捕集效率方程（德意希方程）1、有關(guān)的假設(shè)：①電除塵器中的氣流處于紊流狀態(tài)，通過除塵器任一橫斷面的粒子濃度和氣流分布是均勻的，速度大小等于氣流平均速度υ；②在集塵極板附近的邊界層內(nèi)，氣流處于層流狀態(tài)，粒子以驅(qū)進速度ω運動，不受氣流速度的影響；③進入除塵器的粒子立刻達到了飽和荷電；④忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進入氣流等影響。2、理論分級捕集效率方程：

η=1–C1i/C2i=1–exp(–Aωi/Q)適用條件：★粒子的粒徑相同，且驅(qū)進速度不超過氣流速度的10%-20%；★作為除塵效率的近似計算，ω應(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進速度。6、4、3影響粒子捕集效率的因素1、有效驅(qū)進速度ωp：根據(jù)某種除塵器結(jié)構(gòu)形式在一定條件下測得的總捕集效率值，代入分級效率方程，計算出相應(yīng)的驅(qū)進速度，稱之為有效驅(qū)進速度?！糇饔茫河脕砻枋龉I(yè)除塵器的性能，并作為同類除塵器設(shè)計中確定其尺寸的基礎(chǔ)，即用有效驅(qū)進速度來代替理論驅(qū)進速度。◆影響因素：粉塵的特性、粒徑分布、氣流速度大小及其分布，電除塵器結(jié)構(gòu)形式、清灰振打方式、供電方式等。在一定范圍內(nèi)隨氣流速度增大而增大，與其他因素的關(guān)系較復(fù)雜，需具體問題具體分析。2、粉塵比電阻的影響電除塵器運行的最適比電阻范圍在1×104——2×1010Ω.cm。

(1)粒子的比電阻過低：重返氣流（2）粒子的比電阻過高：產(chǎn)生反電暈、削弱集塵場強6、5電除塵器的結(jié)構(gòu)1、電暈電極

對電暈線的要求：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。2、集塵電極3、電極清灰裝置及灰斗4、氣流分布裝置5、電除塵器的外殼6、電除塵器的供電6、6電除塵器的設(shè)計和選型6、6、1電除塵器的設(shè)計計算電除塵器的選擇和設(shè)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S23－28cm驅(qū)進速度ω3－18cm/s比集塵極表面積A/Q300－2400m2/（1000m3/min）氣流速度v1－2m/s集塵極長高比L/H0.5－1.5比電暈功率Pc/Q1800－18000W/（1000m3/min）電暈電流密度Ic/A0.05－1.0A/m2平均氣流速度

煙煤鍋爐v1.1－1.6m/s褐煤鍋爐v1.8－2.6m/s例題2：某板式電除塵器平均場強為3.4kv/cm，電場中離子數(shù)密度為11013個/m3,離子質(zhì)量為5.310－26kg,粉塵的相對介電系數(shù)為1.5，粉塵在電場中的停留時間為5s。已知運行時空氣溫度為423K,壓力為101.33kPa,空氣粘度為2.3810－5pa.s,氣體分子平均自由程為0.10310－6m。試計算：（1）粒徑為0.2um,10um的塵粒的荷電量；（2）這兩種粒子的理論趨進速度。解：計算氣體離子的算術(shù)平均熱運動速度例題3：某一極板間距為300mm的電除塵器，凈化下表所給的粉塵的分割粒徑為0.9um。電除塵器進口粉塵濃度為10g/m3。且規(guī)定排放濃度不得超過200mg/m3。假定德意希方程形式為其中，k為經(jīng)驗常數(shù)，dp為粒徑(um)。試確定：（1）電除塵器凈化該種粉塵總的除塵效率；（2）排放濃度能否滿足排放標準？平均粒徑（μm）3.58.013.019.