大氣污染控制工程-第六章-顆粒物污染控制技術(shù)【環(huán)境工程系】

大氣污染控制工程小袋子《大氣污染控制工程》環(huán)境工程系第六章除塵裝置(1)機械除塵器電除塵器濕式除塵器過濾式除塵器除塵器的選擇與發(fā)展掌握各類除塵器的工作原理、結(jié)構(gòu)及性能

能夠進行簡單除塵器的選擇和設計

了解目前除塵器的研究和發(fā)展情況除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備稱為除塵裝置

濕式除塵裝置

干式除塵裝置

按分離原理分類：重力除塵裝置（機械式除塵裝置）

慣性力除塵裝置（機械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機械式除塵裝置）洗滌式除塵裝置過濾式除塵裝置電除塵裝置聲波除塵裝置

除塵裝置：從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設備類別除塵器類型阻力/Pa除塵效率/%初投資運行費用機械式除塵器重力除塵器50～15040～60少少慣性除塵器100～50050～70少少旋風除塵器400～130070～92少中多管旋風除塵器800～150080～95中中濕式除塵器噴淋除塵器100～30075～95中中文丘里除塵器5000～2000090～98少高自激式除塵器800～200085～98中較高水膜除塵器500～150085～98中較高過濾式除塵器袋式除塵器800～200085～99.9較高較高顆粒層除塵器800～200085～99較高較高電除塵器干式電除塵器100～20085～99高少濕式電除塵器125～50090～98高少各種除塵器對不同粒徑粉塵的除塵效率除塵器除塵粒徑除塵器除塵粒徑50μm5μm1μm50μm5μm1μm慣性除塵器95263干式電除塵器>999986中效旋風除塵器94278濕式電除塵器>999892高效旋風除塵器967327中能文丘里除塵器~100>9997沖擊式濕式除塵器988538高能文丘里除塵器~100>9998自激式除塵器~1009340振打袋式除塵器>99>9999噴淋洗滌器999453反吹袋式除塵器~100>9999第一節(jié)機械除塵器機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、便于維護、阻力小對大粒徑粉塵的去除有較高的效率，而對小粒徑粉塵的捕獲率很低重力沉降室重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置

氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降

層流式和湍流式兩種

層流式重力沉降室假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用在氣流流動方向上塵粒和氣流速度相等。縱剖面示意圖寬度為W層流式重力沉降室沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q

氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑降低沉降室內(nèi)氣流速度增加沉降室長度降低沉降室高度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度層流式重力沉降室多層沉降室：使沉降高度減少為原來的1/（n+1），其中n為水平隔板層數(shù)

考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板湍流式重力沉降室湍流模式1－橫向混合模型，假定沉降室中氣流處于湍流狀態(tài)，垂直于氣流方向的每個斷面（橫向截面）上粒子完全混合湍流式重力沉降室-模式1LHv0dh=usidtCiCi-dCidx=v0dtC1iC2i在dx距離dt時間內(nèi)對dp顆粒的捕集率為：從沉降室進口（x＝0，Ci＝C1i到出口（x＝L，Ci＝C2i）對上式積分：分級效率：湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室內(nèi)未捕集顆粒完全混合單位時間排出：（為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一）單位時間捕集：總分級效率湍流式重力沉降室三種模式的分級效率均可用歸一化對Stokes顆粒，分級效率與dp成正比重力沉降室歸一化的分級率曲線a層流－無混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合重力沉降室的設計沉降室的設計包括確定幾何尺寸和除塵效率最小粒徑dp*重力沉降速度us*平均氣流速度v0高度H煙氣流量QRe判定流動狀態(tài)選擇合適的效率計算公式作業(yè)設計一個鍋爐煙氣重力沉降室，要求能去除dp≥50μm的煙塵。已知煙氣量Q＝2800m3/h，煙氣溫度ts＝150℃，煙氣真密度ρp＝2100kg/m3（忽略氣體密度），煙氣粘度μg＝2.4×10-5Pa.s例用沉降室作為含石灰粉塵空氣流的初級凈化裝置，粉塵真密度為2670kg/m3，濃度為28.9g/m3，粒徑分布如表，常溫常壓下的空氣流量為1800m3/h。試確定：（1）全部捕集40μm以上的顆粒時沉降室的尺寸；（2）分級除塵效率；（3）總除塵效率；（4）出口粉塵濃度。解：（1）確定沉降室尺寸計算40μm顆粒的重力沉降速度，常溫常壓下粒徑范圍（μm）0～55～2020～5050～100100～500>500質(zhì)量頻率g1（％）2.06.017283611選取氣流速度v0＝0.3m/s，沉降室高度H=1.2m則沉降室長：沉降室寬度：(2)計算分級除塵效率沉降室流體雷諾數(shù)：處于湍流狀態(tài)，采用湍流模式計算分級除塵效率分級號i粒徑范圍（μm）粒徑中值dpi（μm）沉降速度（m/s）分級效率質(zhì)量頻率gi10～52.55.02×10-40.007810.00780.020.000225～2012.51.26×10-20.19540.17750.060.0107320～50359.85×10-21.5320.78390.170.1333450～100750.4527.0340.99910.280.27985100～500300--1.000.360.36006>500500--1.000.110.1100總計1.000.8940（3）總除塵效率（4）沉降室出口粉塵濃度重力沉降室重力沉降室的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失小（一般為50～100Pa）維修管理容易缺點體積大效率低僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大和較重的粒子慣性除塵器機理沉降室內(nèi)設置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離

慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型慣性除塵器的結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子氣流沖擊擋板的速度越大，流出裝置凈化后的氣體的氣流速度越低，粉塵的攜帶量就越小，捕集效率越高。沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細粒子適于安裝在煙道上使用煙霧分離氣流轉(zhuǎn)換方向的曲率半徑越小，轉(zhuǎn)變次數(shù)越多，就越能分離細小塵粒反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型百葉式慣性除塵器（1）除塵效率在百葉式除塵器與旋風除塵器配合使用情況下，除塵器效率：粒徑/μm51015202530405060100除塵效率/%2547637686.591.394.896.597.7100（2）壓力損失Q－通過百葉板縫隙的氣量，m3/sF－百葉板縫隙的總面積，m2C－百葉板縫隙的收縮系數(shù)，取0.6～0.8慣性除塵器應用一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵凈化效率不高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa旋風除塵器

旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成

氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋

少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域

旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋

氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度

旋風除塵器氣流與塵粒的運動旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上渦旋－氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出底部的粉塵二次揚塵現(xiàn)象旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)顆粒分離過程一次分離：1號顆粒幾乎是直線軌跡隨氣流進入，在1a位置上與器壁相碰撞。碰撞后沿器壁滑動，受重力下落進入收塵室。不能分離顆粒：3號和5號顆粒較小，在與器壁碰撞后反彈，在碰撞點將動能傳給內(nèi)壁，速度和離心力大大減小，在徑向氣流摩擦力的強烈作用下，返回氣流后隨之逸出。二次分離：2號和4號顆粒較大，進入后與器壁碰撞于2a和4a點，由于入射角較大，不能沿器壁滑動而反彈到氣流中，較大2號在一次碰撞后所剩動能足以使其與器壁產(chǎn)生二次碰撞而被分離。較小4號可能排出，也可能發(fā)生二次分離旋風除塵器旋風除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

外渦旋的氣流切向速度隨與軸心的距離的減小而增大。內(nèi)渦旋的氣流切向速度隨與軸心的距離的減小而降低。旋風除塵器內(nèi)壓強越接近軸心處越低，軸心處于負壓狀態(tài)。旋風除塵器切向速度外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方此處n

1，稱為渦流指數(shù)

內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑

內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大

交界圓柱面直徑

dI=(0.6～1.0)de,de

為排氣管直徑

旋風除塵器徑向速度

假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內(nèi)渦旋平均徑向速度

r0和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度，m

軸向速度外渦旋的軸向速度向下內(nèi)渦旋的軸向速度向上在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達到最大值

旋風除塵器旋風除塵器的壓力損失

：局部阻力系數(shù)

A：旋風除塵器進口面積

局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8壓損的修正狀態(tài)修正密度修正代表基準狀態(tài)（t0=20℃，P0=1atm）下干氣體壓損例：某旋風除塵器局部阻力系數(shù)為9.8，進口流速為15m/s，試計算：（1）基準狀態(tài)下的壓力損失；（2）溫度為120℃，靜壓為-340Pa時的壓力損失。旋風除塵器影響旋風除塵器的壓力損失的因素壓損隨進口速度的平方成正比，因而處理風量增加時，壓損隨之增加。相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變

含塵濃度增高，壓力降明顯下降除塵器內(nèi)部有葉片、突起和支持物時，壓力降減少操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa除塵效率和壓損與入口速度的關(guān)系旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率計算分割直徑是確定除塵效率的基礎

在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD

若

FC>FD

，顆粒移向外壁若

FC<FD，顆粒進入內(nèi)渦旋當

FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50%

旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率（續(xù)）對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率

另一種經(jīng)驗公式旋風除塵器旋風除塵器的除塵效率－模型2將旋風除塵器視為利用離心力進行沉降的沉降室沉降室長度為NπD－－N為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)沉降室高度為b沉降速度＝徑向速度Vr活塞流縱向湍流BLHDhbsD0旋風除塵器旋風除塵器分級效率曲線

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素

二次效應－被捕集粒子的重新進入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理論效率通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。錐體適當加長，對提高除塵效率有利排出管直徑愈少分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=（0.4～0.65）D。特征長度（naturallength）-亞歷山大公式旋風除塵器排出管以下部分的長度應當接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于五倍的筒體直徑為宜。

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）比例尺寸對性能的影響比例變化性能趨向投資趨向壓力損失效率增大旋風除塵器直徑降低降低提高加長筒體稍有降低提高提高增大入口面積（流量不變）降低降低——增大入口面積（速度不變）提高降低降低加長錐體稍有降低提高提高增大錐體的排出孔稍有降低提高或降低——減小錐體的排出孔稍有提高提高或降低——加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高或降低提高增大排氣管管徑降低降低提高旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）除塵器下部的嚴密性在不漏風的情況下進行正常排灰

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）煙塵的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度

旋風除塵器影響旋風除塵器效率的因素（續(xù)）操作變量提高煙氣入口流速，旋風除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降效率最高時的入口速度

入口風速一般為12~20m/s結(jié)構(gòu)形式－入口形式外殼類似三角形，下部與筒體相切，上部為螺旋線性氣流外緣與除塵器筒體相切，形式簡單，外形尺寸緊湊外殼為漸開線或?qū)?shù)螺線形，可以減少入口氣流對筒體內(nèi)氣流的撞擊和干擾。進口處理量大，壓損小。氣流從軸向進入，在螺旋葉的作用下，旋轉(zhuǎn)進入筒體旋風除塵器結(jié)構(gòu)形式（續(xù)）氣流組織分

回流式、直流式、平旋式和旋流式

多管旋風除塵器

由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風除塵器（又叫旋風子）組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種

回流式多管旋風除塵器

XLT/A型旋風分離器特點：有螺旋下傾頂蓋的直入式進口，螺旋下傾角15o，筒體和錐體都較長。壓力損失較低，除塵效率較高，一般為80～90％適用于干的非纖維性粉塵和煙塵等的中凈化XLP型旋風分離器特點：進氣管上緣距頂蓋有一定的距離，180o渦殼式入口，筒體上帶有螺旋線形粉塵旁路分離室，排出管插入深度在距進口上緣1/3處螺旋線形粉塵旁路分離室提高了分離細塵的能力，有助于消除上渦旋帶塵的影響，除塵效率比XLT/A型略高，～95％XLP型旋風分離器XLK型旋風分離器特點：180o渦殼式入口，錐體倒置，錐體下部有一圓錐型反射屏，防止里面灰箱中粉塵再次被帶走，除塵效率～90％倒置的錐體向下漸擴，磨損較輕，適合捕集非纖維型粉塵和礦物性粉塵，尤其適合于含塵濃度高和粉塵磨損性強的場合XLK型旋風分離器XZT型旋風分離器特點：180o渦殼式入口，錐體較長，筒體較短壓力損失長錐體除塵器除塵效率較高，適用于捕集非黏性的金屬、礦物、纖維性粉塵、刨花和木屑。對纖維性的棉塵的除塵效率幾乎為100％。一般除塵效率為～90%XCX型旋風分離器特點：270o渦殼式入口并具有斜底板結(jié)構(gòu)，入口體積較小，呈方形，錐體較長，排出管下端裝有葉片式減阻器壓力損失較低，有減阻器無減阻器，適合在高入口速度下運行除塵效率較高，>90％體形大，耗鋼量大組合式多管旋風除塵器旋風除塵器的選型－原始數(shù)據(jù)

目標確定旋風除塵器類型、筒體直徑和個數(shù)條件

氣體的組成、壓力、溫度顆粒物的粒徑分布（g1或G1）、濃度（C1）和其他特性氣體流量（Q），一般取一穩(wěn)定的平均值；要求達到的捕集性能壓力損失大小旋風除塵器的設計選擇除塵器的型式

根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素

根據(jù)允許的壓力降確定進口氣速，或取為12～25m/s確定入口截面A，入口寬度b和高度h

確定各部分幾何尺寸

必要時按給定條件計算臨界粒徑和預期達到的除塵效率，判斷是否符合捕集性能要求幾種旋風除塵器的比較旋風除塵器的設計旋風除塵器的比例尺寸尺寸名稱XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度，b入口高度，h筒體直徑，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直徑，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進口速度為右值時的壓力損失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）旋風除塵器的設計也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應遵循以下原則

①為防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s為排氣管插人深度；②為避免過高的壓力損失，b≤（D－de）/2；③為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，（H+L）≥3D；④為利于粉塵易于滑動，錐角＝7o～8o；⑤為獲得最大的除塵效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1；新型旋風除塵器旋風除塵器在實際運行中普遍存在兩個問題：旋風除塵器的磨損和二次揚塵；多管旋風除塵器的軸流旋風子效率較低和風壓不平衡。新型旋風除塵器高效耐磨旋風除塵器母子式多管旋風除塵器高效耐磨旋風除塵器國內(nèi)外對旋風除塵器磨損問題的解決方法主要有以下4種：耐磨材料（陶瓷或鑄鐵）作為旋風除塵器本體，這僅限于小直徑旋風子耐磨材料內(nèi)襯，這種方法工藝復雜、成本高，應用受到限制化學防磨涂料，價格高在易磨損的部位加耐磨襯塊，這是目前最產(chǎn)業(yè)的方法，其耗資大，而且效果也有限。母子式多管旋風除塵器軸流旋風子效率較低，且存在各軸流旋風子進氣量不等的可能。切向式入口旋風子母子式多管旋風分離器工作原理：含塵氣流進入旋風母，經(jīng)過一次分離后，進入旋風母出氣管，出氣管上端封死，在旋風母出氣管四周均勻分布著旋風子進氣管，從而保證了各旋風子分壓平衡。一次凈化后的氣流進入各旋風子，氣體經(jīng)二次凈化后，由旋風子排氣管進入集氣箱，然后由總排氣管排出旋風除塵器。母子式多管旋風除塵器特點：效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，各旋風除塵器進氣量警報相等，但阻力較大為降低母子式多管旋風除塵器的阻力，可采用捆綁式多管旋風除塵器。在總進氣管四周均布旋風子，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。慣性除塵器和旋風子的結(jié)合思考題1.在旋風除塵器中，何處（以徑向位置表示）受到的離心力最大？為什么？2.某旋風除塵器切割直徑為15μm，當處理氣量增加一倍時，其切割直徑應為多大？第六章除塵裝置(2)第二節(jié)電除塵器旋風除塵器對于

dp<5μm的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子

使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上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具有耗能小、氣流阻力小的特點工作原理工作原理四個基本過程電暈放電－高壓電場中氣體電離懸浮粒子荷電－自由電子、正負離子與塵粒碰撞而吸附其上，使塵粒帶電帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集－帶電粒子在電場中受庫侖力的作用被驅(qū)往集塵極，放出所帶電荷而沉積其上捕集物從集塵表面上清除－振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗電除塵器的工作原理電除塵器的分類（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。板式：在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線。（2）

按氣流流動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用最廣泛的一種。（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。（4）按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器管式靜電除塵器板式除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器塵粒的荷電和捕集分離在同一電場內(nèi)進行塵粒的荷電和捕集分離分別在兩個不同的區(qū)域進行氣體放電：氣體在外界作用下由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，因而有電流從氣體中通過的現(xiàn)象。自由電子強電場高速中性氣體分子新的自由電子和氣體正離子電暈放電起始電離電壓臨界電暈電壓臨界擊穿電壓電暈放電陰極線上電場強度的分布與電荷的密度成正比當電壓一定時，氣體在陰極線附近的強電場作用下發(fā)生電離－雪崩過程遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)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電暈放電形成電暈放電的基本條件：在兩個電極上建立的電位差應能保證形成使氣體電離、發(fā)生電暈放電的非均勻電場起始電暈電壓－－開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內(nèi)任一點的電場強度起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有關(guān)，起始電暈所需要電場強度（皮克經(jīng)驗公式）

一空氣的相對密度m－導線光滑修正系數(shù)，無因次，0.5<m<1.0，對清潔的光滑導線m＝1，對實際中遇到的導線可取m＝0.6～0.7在r=a時（電暈電極表面上），起始電暈電壓電暈放電電暈放電r0V=VcV=0ab板式電除塵器c——兩個電暈極之間的半徑，m；a——電暈極半徑，m；b——電暈極到集塵極的距離。電暈放電正、負電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線電暈區(qū)范圍逐漸擴大致使極間空氣全部電離－電場擊穿；相應的電壓－擊穿電壓在相同電壓下通常負電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的負電暈極；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧化物的量低電暈放電電暈放電影響電暈特性的因素

電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積

電壓的波形

電暈放電粒子荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴散荷電－離子的擴散現(xiàn)象而導致的粒子荷電過程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場

粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。粒子荷電電荷累積粒子場強增加沒有氣體分子能夠到達粒子表面，電荷飽和電場荷電

影響電場荷電的因素

粒徑dp和介電常數(shù)ε電場強度E0和離子密度N0

電場荷電

粒子獲得的飽和電荷電場荷電電場荷電粒子剛進入電場時以較高的速度增加電荷，隨著粒子上電荷的逐漸增加，荷電速率則逐漸降低。粒子荷電電量隨時間變化的關(guān)系：Ki——離子遷移率，m2/V·s；e——電子的電量，1.60×10-19庫侖；t0——時間常數(shù)(塵粒達飽和電荷值的50%時所需的時間。

其中中等離子密度（1014個/m3）的荷電時間僅為0.1s，相當于氣流在除塵器內(nèi)流動10～20cm所需要的時間，一般可以認為粒子進入除塵器后立刻達到了飽和電荷擴散荷電與電場電荷過程相反，不存在擴散荷電的最大極限值（根據(jù)分子運動理論，不存在離子動能上限）

荷電量取決于離子熱運動的動能、粒子大小和荷電時間

擴散荷電理論方程

則經(jīng)典條件下,擴散荷電的粒子電荷數(shù)粒子直徑dp（μm）荷電時間t（s）0.010.11.0100.123680.24812160.4111927351.034557696電場荷電和擴散荷電的綜合作用處于中間范圍

（0.15～0.5μm）的粒子，需同時考慮電場荷電和擴散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡單地將電場荷電和擴散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過程綜合作用時的荷電量，與實驗值基本一致例計算板式電除塵器中粒徑為0.5μm的撤離在荷電時間分別為0.1、1.0和10s時的近似荷電量。已知條件：ε0＝5，E0＝3×105V/m，T＝300K，N0＝1014個/m3，離子質(zhì)量m＝5.3×10-26kg解：0.5μm的塵粒，屬于粒徑的中間范圍，取塵粒的總荷電量等于電場荷電量和擴散荷電量之和。首先確定荷電時間常數(shù)（按空氣負離子的遷移率計算）：可見題中所給荷電時間都大于10t0，電場荷電量按飽和荷電公式計算。氣體離子的平均速度塵?？偤呻娏康慕朴嬎愎揭虼耍寒惓：呻姮F(xiàn)象沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生反電暈現(xiàn)象,破壞正常電暈過程氣流中微小粒子的濃度高時，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，可是所形成的空間電荷卻很大，嚴重抑制著電暈電流的產(chǎn)生

當含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞

荷電粒子的運動和捕集驅(qū)進速度

荷電粒子同時受電場力和阻力作用t＝0時，

＝0，則最終得驅(qū)進速度

e的指數(shù)項是一個很大的數(shù)值。例如，密度為1g/cm3、直徑為10μm的球狀粉塵粒子，在空氣中有若t>10－2s，完全可以忽略不計所以，驅(qū)進速度趨進速度是一個表征某種塵粒靜電沉降特性的參數(shù)，趨進速度越大，說明該種顆粒越容易被靜電除塵。驅(qū)進速度驅(qū)進速度與粒徑和場強的關(guān)系當顆粒直徑為2～50m時，與粒徑成正比驅(qū)進速度驅(qū)進速度與粒徑和場強的關(guān)系捕集效率捕集效率一德意希公式

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橫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

捕集效率dt時間內(nèi)長度為dx的空間所捕集的粉塵量為由dt＝dx/u積分最終得v,Q按除塵器長度區(qū)段計算的捕集效率沿除塵器長度方向運動狀況的變化：溫度可能降低；隨著捕集過程的進行，粒子的尺寸和濃度逐漸減小；粒子的荷電量、空間電荷密度、荷電場強和集塵場強等電氣特性隨之變化；不同電場的板、線型式、供電電壓和電流以及清灰方式等變化若沿除塵器長度方向分為N個區(qū)段，則在第j個區(qū)段上對第i級粒子的分級效率：有效驅(qū)進速度當粒子的粒徑相同且驅(qū)進速度不超過氣流速度的10％～20％時，德意希方程理論上才是成立的

作為除塵總效率的近似估算，ω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(jié)構(gòu)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ωe表示按有效趨進速度表示的總捕集效率：有效驅(qū)進速度粉塵種類驅(qū)進速度/m?s-1粉塵種類驅(qū)進速度/m?s-1煤粉（飛灰）0.10～0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03～0.04紙漿及造紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.06～0.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（濕法）0.10～0.11酸霧（H2SO4）0.06～0.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.06～0.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.16～0.20催化劑粉塵0.08二級高爐（80％生鐵）0.125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，一般方法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)生的振動力清灰濕法清灰方式干法清灰方式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。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

集塵極板電暈框集塵極振打裝置電暈極振打裝置集塵器控制裝置入口氣流布風裝置懸掛梁靜電除塵器外形電除塵器結(jié)構(gòu)－電暈電極電暈電極

主要包括電暈線、電暈框架、陰極吊掛裝置等部分常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及螺旋線、芒刺線等

相鄰電暈線之間的間距，對放電強度影響較大，間距太大會減弱放電強度，過小會因屏蔽作用使放電遷移都降低。一般電暈線間距為通道寬度的0.7～1電暈線的一般要求：電氣性能良好起暈電壓低、電暈電流大，電流密度分布均勻，平均電場強度大；機械強度高，不易斷線，高溫下不彎曲變形，耐腐蝕一根電極線的折斷可能引起這個電場短路能維持準確的極距易清灰振打力傳遞均勻，有良好的清灰效果光圓線的放電強度隨直徑變化。螺旋形電暈線對大型電除塵器較適用星形電暈線四面帶尖角，起暈電壓低，放電強度高。斷面積大有利于振打加速度的傳遞和積灰的振落，廣泛使用芒刺形電暈形放電強度高，起暈電壓最低，可以減弱和防止粉塵濃度大時出現(xiàn)的電暈封閉現(xiàn)象，適用于在含塵濃度大的場合，如多電場中的第一電場和第二電場電除塵器結(jié)構(gòu)－電暈電極電暈電極

電暈線固定方式重錘懸吊式管框繃線式桅桿式電除塵器結(jié)構(gòu)－集塵極集塵極：集塵極結(jié)構(gòu)對粉塵的二次揚起，及除塵器金屬消耗量

（約占總耗量的40％～50%）有很大影響性能良好的集塵極應滿足下述基本要求良好的電氣性能：極板面上的電場強度和電流分布均勻，火花電壓高；有利于粉塵在板面上沉積，又能順利落入灰斗，二次揚塵少；極板振打性能好，利于振打加速度均勻地傳遞到整個板面，清灰效果好；極板高度較大時，應有一定的剛性，不易變形形狀簡單，便于制造電除塵器結(jié)構(gòu)－集塵極常用板式電除塵器集塵極進展－寬間距壓電除塵器：現(xiàn)已公認，在某些情況下板間距可比平常增加50％～100%，然而除塵器性能并未改變。其原理還沒有完全解釋清楚電除塵器結(jié)構(gòu)－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%。上進氣的進氣口箱：垂直片偏轉(zhuǎn)板式和垂直折板式水平中心進氣的擴散進氣箱：多孔板式一般氣流分布板采用3～5mm鋼板制作，開圓孔直徑為40～60mm，開孔率為25～50％。（a）格板式；（b）多孔板式；（c）垂直片偏轉(zhuǎn)板式（d）鋸齒形；（e）X形孔板；（f）垂直折板式氣流分布均勻性與除塵效率電除塵器結(jié)構(gòu)－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)FV電除塵器結(jié)構(gòu)－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～l00kV，電流為100～2000mA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。必須考慮效率和投資兩方面因素電除塵器結(jié)構(gòu)－高壓供電設備電除塵器的供電裝置主要包括：升壓變壓器升壓變壓器應具有良好的絕緣性與適當?shù)倪^載能力，以適應可能出現(xiàn)的異常工作狀態(tài)整流裝置將升壓變壓器輸出的高壓交流電整流為直流電控制裝置電除塵器正常運行的最佳工作電壓應維持在要擊穿而又未擊穿之前的電壓，要維持這種狀態(tài)，必須依靠電壓自動調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)電除塵器的供電電除塵器只有在良好的供電情況下，才能獲得較高的除塵效率。供電裝置輸出電壓的高低、電壓的波形和穩(wěn)定性及供電分組等都是影響效率的因素。供電電壓、電流和功率對電除塵器效率的影響可以歸結(jié)為對粉塵驅(qū)進速度ω的影響對管式用直流供電的電除塵器：ω和電暈電流的關(guān)系：

i—電暈電流線密度，即單位長度電暈線上的電暈電流；當i較大時，2i/K>>c，i越大，驅(qū)進速度越大，除塵效率越高。對板式電除塵器：電流i加一修正系數(shù)α，當供電不是直流時，i可取電流的時間平均值iav。粉塵驅(qū)進速度ω與供電的關(guān)系可表示為粉塵驅(qū)進速度ω與供電電壓的函數(shù)關(guān)系：

β——常數(shù)；

Vp——電壓峰值；

Vai——電壓平均值。此式表明，要得到高的除塵效率，可以提高峰值電壓和平均電壓。如采用脈沖等。靜電除塵的影響因素粉塵比電阻最適宜電除塵器工作的粉塵比電阻為104～5×1010Ω.cm粉塵比電阻過高或過低都會使電除塵器效率明顯下降粉塵比電阻位于104～5×1010Ω.cm的粉塵到達集成板后，會以正常的速度放出電荷，因而對這類粉塵（如鍋爐飛灰、水泥塵、高爐粉塵、平爐粉塵、石灰石粉塵等），電除塵器一般都能獲得較好的效果。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度等在評價電除塵器的操作性能時應根據(jù)現(xiàn)場測得的粉塵比電阻數(shù)據(jù)粉塵比電阻煙氣濕度和溫度對粉塵比電阻的影響a.飛灰b.水泥窯粉塵粉塵比電阻S含量對粉塵比電阻的影響Log10resistivity,Ω?cm粉塵比電阻粉塵比電阻對除塵器伏安特性的影響粉塵比電阻粉塵比電阻對有效驅(qū)進速度的影響粉塵比電阻粉塵比電阻對場強分布的影響

粉塵比電阻高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響

比電阻>5×1010Ω.cm的粉塵稱為高比電阻粉塵高比電阻粉塵到達集塵極后，電荷釋放緩慢，將逐漸在集塵極表面集聚一層帶負電荷的粉塵，隨后的粉塵會因為相斥作用而很難黏附其上，除塵效率下降隨著集塵極上沉積的粉塵不斷增厚，粉塵層間形成微小電場，隨著電壓將的增加，會導致粉塵層空隙中的氣體電離，產(chǎn)生明顯反電暈反電暈現(xiàn)象會導致二次揚塵嚴重，除塵性能急劇下降。粉塵比電阻低比電阻粉塵對電除塵器性能的影響

如果塵粒的比電阻小于103～104Ω·cm，它到達集塵表面后立即喪失電荷，且由靜電感應獲得和收塵電極同極性的陽電荷，沉積的灰沉降離開收塵電極而重返氣流。在氣流中重荷電，回到集塵極－－跳動前進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。克服高比電阻影響的方法

保持電極表面盡可能清潔改變供電方式如采用脈沖供電煙氣調(diào)質(zhì)增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO3、NH3，及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發(fā)展新型電除塵器克服低比電阻影響的方法

在電除塵氣后面串聯(lián)旋風除塵器。攜帶不同電荷的粒子經(jīng)過頻繁的碰撞可能集成大的顆粒，能過在旋風除塵器中分離下來。噴霧加濕裝置靜電除塵的影響因素粉塵的黏附性粉塵的黏附性較強，沉積在集成板上的粉塵不易振打下來，使集塵極的導電性大大降低，導致電暈電流減小。如果黏附在電暈極線上，會使電暈線肥大，降低電暈放電效果，粉塵難以充分荷電，導致效率降低。含塵氣體的溫度、濕度含塵氣體的溫度不僅對比電阻有影響，還對發(fā)生電暈的起始電壓、火花放電電壓、處理煙氣量等均產(chǎn)生一定影響。溫度升高時，起暈電壓降低，火花電壓下降。靜電除塵的影響因素煙氣溫度上升會導致煙氣處理量增大，電場風速提高，從而引起除塵效率下降當煙氣溫度>300℃時，需采用耐高溫材料，還要考慮電除塵器的熱膨脹變形問題電除塵器的適用溫度范圍為100～250℃含塵氣體中濕度對電氣條件也產(chǎn)生很大影響，一般來說煙氣中水分多些，除塵效率大，但水分過大，煙氣溫度達到露點，會對電除塵器殼體及電極系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。靜電除塵的影響因素含塵濃度

氣體含塵濃度過高，電場內(nèi)塵粒的空間電荷會很高，這將導致離子遷移率降低，以致使電暈電流急劇下降，嚴重時可能會趨近于零，出現(xiàn)電暈閉塞，除塵效果顯著惡化。必須采取相應措施。如提高工作電壓，采用放電強烈的芒刺型電暈極，增設預除塵器、降低煙塵濃度、或降低煙氣流速等。一般，當氣體含塵濃度超過30g／m3時，應增加預凈化設備。電場風速含塵氣體在靜電除塵器內(nèi)運動速度。風速低、除塵效率高，但處理同樣風量時除塵器體積大、造價增加；風速過大，容易產(chǎn)生二次揚塵，使除塵效率降低。一般電場內(nèi)斷面風速取0.6～1.5m/s，除塵效率要求高的靜電除塵器斷面風速不宜超過1.0m/s。靜電除塵的影響因素設備結(jié)構(gòu)因素主要是電極的幾何因素和氣流分布。電極幾何因素包括極板間距、電暈線的半徑、電暈線的粗糙度等。極板間距、電暈線間距存在一個最佳值；減小電暈線半徑則所需的起暈電壓降低。為了使電除塵器獲得最佳性能，每臺供電裝置所擔負的極板面積不宜太多，即電場要有一定的分組數(shù)，電場的增多一般可以提高電除塵器總除塵效率。電除塵器內(nèi)氣流分布的均勻程度對除塵效率的影響作用非常突出，因此在結(jié)構(gòu)設計時，要給予足夠的重視，采取有效的措施保證氣流分布均勻。

靜電除塵的影響因素靜電除塵的影響因素操作因素漏風負壓運行密封不嚴冷風增大電場中風速，煙氣溫度下降而出現(xiàn)結(jié)露，引起極板清灰困難、電極腐蝕等，最終導致除塵效率下降灰斗漏風會造成二次揚塵氣流旁路氣流旁路指電除塵器內(nèi)的氣流不通過電場，而從集塵極板的頂部、底部和左右最外側(cè)極板與殼體之間的間隙通過。阻流板二次揚塵粉塵比電阻過高或過低振打清灰頻率過高電場風速分布不均勻或流速過高除塵效率高且運行穩(wěn)定

靜電除塵器具有模塊組合性，可方便地通過加長電場長度或增加室數(shù)，達到所要求的除塵效率只要按最佳煙氣參數(shù)進行設計。設備容量選擇得當，供電穩(wěn)定，操作正常，靜電除塵效率可達99.9％煙氣阻力小，壓力損失小一般為200～500Pa，能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3，靜電除塵器的能耗主要由煙氣阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和振打電動機等的能耗組成。處理煙氣量大，可達105～106m3/h靜電除塵器易于模塊化的結(jié)構(gòu)特點使其很方便地實現(xiàn)除塵裝置大型化電除塵器的特點電除塵器的特點除塵適應強，使用范圍廣靜電除塵器對煙氣的溫度、捕集粒子的粒徑和濃度有較廣的適應性靜電除塵器對煙氣中粉塵的比電阻很敏感，通常適宜的比電阻范圍是104～5×1010Ω.cm，否則靜電除塵的正常收塵過程會受到干擾捕集的粉塵干燥，具有分離功能粉塵以干燥的形體被捕集，有利于粉塵的輸送和利用，也沒有二次污染一次性投資費用高，占地面積大設備龐大，占地面積多，結(jié)構(gòu)復雜，金屬耗量大，每個電場需配用一套高壓電源及整流控制設備，價格較貴電除塵器的設計－原則（1）除塵效率要滿足煙濃度排放標準的要求（2）力求命中有效驅(qū)進速度按所取的驅(qū)進速度值計算出來的各靜電除塵器的結(jié)構(gòu)參數(shù)恰好能達到所要求的除塵效率，即為設計命中了驅(qū)進速度。（3）靜電除塵器各參數(shù)的匹配有效驅(qū)進速度有效驅(qū)進速度的影響因素很多，既與除塵器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，又與運行條件有關(guān)除塵效率為99％有效驅(qū)進速度在確定有效驅(qū)進速度以及由此而定的除塵器尺寸時，捕集效率起著重要作用。電除塵器捕集較大粒子很有效，所以若達到較低的捕集效率就足夠時，則可采取較高的有效驅(qū)進速度值若所占比例很大的細粒子必須捕集下來，需要更高的捕集效率，因而需更大的集塵面積，則應選取更低的有效驅(qū)進速度值。有效驅(qū)進速度確定有效驅(qū)進速度的第二個主要因素是粒子比電阻。若粒子比電阻高，則容許的電暈電流密度值減小，導致荷電場強減弱，粒子的荷電量減少，荷電時間增加，則應選取較小的有效驅(qū)進速度值。通過實驗曲線為跟定的效率范圍選取有效驅(qū)進速度提供了合適的依據(jù)。質(zhì)量中位粒徑～10μm的飛灰中等效率（90～95％）有效驅(qū)進速度確定有效驅(qū)進速度的第三個主要因素是在某一粒徑分布下有效驅(qū)進速度值隨電暈功率的變化。在高比電阻情況下，輸入的功率仍可能在正常范圍內(nèi)，但由于反電暈，除塵器的運行性能可能很差。中等效率的飛灰除塵器電除塵器的選擇和設計

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電除塵器的選擇和設計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ωe按德意希方程求得比集塵表面積A/Q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要求除塵效率大于99%時，除塵器的長高比至少要1.0～1.5。電除塵器的選擇和設計氣流速度的確定通常由處理煙氣量和電除塵器有效斷面積，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動力學阻力會迅速增加，粉塵的重新進入量亦迅速增加當捕集電站飛灰時，臨界速度近似取為1.5～2.0m/s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內(nèi)部尺寸的設計-平板式電除塵器

求出Ac，然后根據(jù)選定的集塵極的間距2b，高度h及長度L確定所需通道數(shù)n，再計算其它各項。通道數(shù)：

通道橫截面積：處理氣量：處理停留時間：于是平板型除塵器的效率公式為：

內(nèi)部尺寸的設計-管式電除塵器

求出Ac，圓筒半徑為R，長度為L，確定所需除塵器圓筒個數(shù)為n，再計算其它各項。圓筒個數(shù)：

通道橫截面積：處理氣量：處理停留時間：于是管式除塵器的效率公式為：

電除塵器的選擇和設計計算臨界電場強度E0計算臨界電暈電壓U0計算電暈電流密度i0計算電暈區(qū)電場強度Ec計算收塵區(qū)的電場強度Ep計算理論粒子趨進速度取趨進速度的1/2作為設計趨進速度計算收塵效率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：類型、尺寸、裝配、機械性能和空氣動力學性能整流裝置：額定功率、自動控制系統(tǒng)、總數(shù)、儀表和監(jiān)測裝置電暈電極和集塵電極的振打機構(gòu)：類型、尺寸、頻率范圍和強度調(diào)整、總數(shù)和排列灰斗：幾何形狀、尺寸、容量、總數(shù)和位置輸灰系統(tǒng)：類型、能力、預防空氣泄漏和粉塵反吹殼體和灰斗的保溫，電除塵器頂蓋的防雨雪措施便于電除塵器內(nèi)部檢查和維修的檢修門高強度框架的支撐體絕緣器：類型、數(shù)目、可靠性氣體入口和出口管道的排列需要的建筑和地基獲得均勻的低湍流氣流分布的措施水泥窯爐電除塵系統(tǒng)的比較技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)類別預熱器煙氣預熱器煙氣和增濕塔煙氣混合煙氣全部通過增濕塔煙氣通過烘干兼磨粉機煙氣量m3/h210000210000210000330000煙氣溫度330150120120煙氣含塵濃度g/NM365656590凈化后含塵濃度mg/NM3150150150150趨進速度cm/s4.578.58.5通過電場時間s17.911.79.359.75集塵板總面積179009400740010300電除塵器重量t524300240330新型電除塵器新型電除塵器的設計多在改進其結(jié)構(gòu)，以便充分發(fā)揮靜電收塵性能電暈極和集塵極的改進長芒刺靜電除塵器電暈極采用長芒刺，芒刺長度占通道寬度的1/3~1/2新型電除塵器長芒刺靜電除塵器的臨界電壓受到一定的限制，然而長芒刺放電時產(chǎn)生極為強烈的離子風，這會使粉塵向接地極的沉降速度大幅度提高，從而提高除塵效率。長芒刺電暈極能在較低電壓下產(chǎn)生較高的電暈電流，且場強較高，這不僅有助于粉塵的荷電，而且也增強了對粉塵比電阻的適應性采用長芒刺電暈極，大幅度增加了通道的寬度，而且也減少了鋼材的耗量實際運行情況表明，在通道寬度相同時，和一般電除塵器相比，長芒刺靜電除塵器運行電壓降低了1/3以上（運行節(jié)能也在1/3以上），高壓電源費用減少了約1/2作業(yè)某廠電除塵器實測結(jié)果如下：進口含塵濃度26.8g/m3，出口含塵濃度0.133g/m3，進口煙氣流量Q＝160000m3/h。該除塵器采用Z型極板和星形電暈線，斷面面積為40m2，集塵板總面積為1982m2（兩個電場）。試參考上述數(shù)據(jù)設計另一新建電除塵器，要求除塵效率99.8％，工藝設計給出的總煙氣量為250000m3/h設計一電除塵器來處理某發(fā)電廠鍋爐粉塵。若處理風量為150000m3/h，入口含塵濃度為3000mg/m3，要求出口含塵濃度降至400mg/m3.試計算該除塵器所需極板面積、電場斷面面積、通道數(shù)和電場長度。第六章除塵裝置(3)濕式除塵器使含塵氣體與液體

（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置

可以有效地除去直徑為0.1～20μm的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物

高能和低能濕式除塵器低能濕式除塵器的壓力損失為0.2～1.5kPa，對10μm以上粉塵的凈化效率可達90％～95%高能濕式除塵器的壓力損失為2.5～9.0kPa，凈化效率可達99.5％以上濕式除塵器的優(yōu)點

在耗用相同能耗時，

比干式機械除塵器高。高能耗濕式除塵器清除0.1

m以下粉塵粒子，仍有很高效率

可與靜電除塵器和布袋除塵器相比，而且還可適用于它們不能勝任的條件，如能夠處理高溫、高濕氣流，高比電阻粉塵，及易燃、易爆的含塵氣體在去除粉塵粒子的同時，還可去除氣體中的水蒸氣及某些氣態(tài)污染物。既起除塵作用，又起到冷卻、凈化的作用濕式除塵器的缺點

排出的污水污泥需要處理，澄清的洗滌水應重復回用

凈化含有腐蝕性的氣態(tài)污染物時，洗滌水具有一定程度的腐蝕性，因此要特別注意設備和管道腐蝕問題不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體濕式除塵過程不利于副產(chǎn)品的回收。寒冷地區(qū)使用濕式除塵器，容易結(jié)凍，應采取防凍措施

濕式除塵器濕式除塵器的除塵機理慣性碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移與熱漂移、凝聚等多種作用并存。慣性碰撞塵粒的慣性越大，氣體流線曲率半徑越小，塵粒脫離流線而被液滴捕集的可能性越大。當塵粒與顆粒碰撞時，塵粒若能被液體潤濕，則進入液體內(nèi)部若不能被潤濕，則粘附在液體表面，其過程不受界面的張力支配所有接近液滴的塵粒，在直徑d0的面積范圍內(nèi)將與液滴碰撞濕式除塵器的除塵機理擴散對于粒徑<0.3μm的塵粒，擴散是一個很重要的捕集因素微粒象氣體分子一樣，作不規(guī)則的熱運動，在運動過程中，塵粒和液體接觸而被捕集擴散幾率可用下式表示：δ為液滴周圍氣膜的有效厚度D為擴散系數(shù)濕式除塵器的除塵機理粘附當塵粒半徑大于粉塵中心到液滴邊緣的距離時，則粉塵被液滴粘附而被捕集擴散漂移和熱漂移若氣流中含有飽和蒸汽，當其與較冷液體接觸時，飽和蒸氣會在較冷的液滴表面上凝結(jié)，形成一個向液滴運動的附加氣流此氣流促使較小塵粒向液滴移動，并沉積在液滴表面而被捕集凝聚作用通過排煙系統(tǒng)排出的煙霧通常含有水蒸氣，硫酸酐和氣態(tài)有機物，當溫度降低時，這些凝結(jié)成分就會被吸附在粉塵表面，使塵粒彼此凝聚成較大的二次粒子，易于被液滴捕集氣液界面－－氣泡表面含塵氣流通過多孔板上的液體時，氣體在孔眼處形成氣泡并逐漸變大，隨后上升通過液層氣泡到達液層表面時，逐漸累積增多，在液面上形成氣泡層氣泡層頂部薄膜逐漸變薄，最后破裂釋放出氣體，同時濺起細小的飛沫在篩板上形成三個區(qū)域：鼓泡區(qū)氣泡區(qū)（主要的塵粒捕集區(qū)）濺沫區(qū)泡沫式氣體凈化設備氣液界面－－液體射流表面噴出的射流經(jīng)一定距離后破碎為直徑分布范圍很廣的液滴群載塵氣體平行于射流運動，在射流破碎過程中，氣體和液體發(fā)生強烈混合，在更遠的下游，氣液混合射流沖擊儲存器中的液體表面，儲存器中的液體被部分分裂。由于塵粒和液滴相對速度較小，故此裝置的捕集效率不是很高，但由于液體噴射的抽吸作用，氣體不需引風設備氣液界面－－液膜液體依靠其流動性、潤濕性在固體表面鋪展開，即形成液膜液膜的形狀和面積主要取決于它們依附的固體表面的形狀和面積由于氣流幾乎總是與液體平行，故各種的捕集作用都不太強氣液界面－－液滴液滴的形成主要是利用機械力、慣性力以及摩擦力等使液體分散在大量氣體中，從而形成液滴氣液界面－－液滴利用慣性力形成液滴氣液界面－－液滴利用摩擦力形成液滴氣液界面－－液滴靠摩擦力來高效分散液體的文丘里濕式除塵器能在有效的容積內(nèi)形成很好的界面分布，液滴的橢球面和傘形薄層有利于塵粒的慣性碰撞，而且液滴不斷破碎，表面不斷更新，故塵粒的捕集效率很高慣性碰撞參數(shù)與除塵效率簡化模型含塵氣體與液滴相遇，在液滴前xd處開始繞過液滴流動，慣性較大的塵粒繼續(xù)保持原來的直線運動。塵粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時所移動的直線距離為粒子的停止距離xs，若xs大于xd；塵粒和液滴就會發(fā)生碰撞慣性碰撞參數(shù)與除塵效率定義慣性碰撞參數(shù)NI：停止距離xs與液滴直徑dD的比值對斯托克斯粒子up：粒子運動速度uD：液滴運動速度dD：液滴直徑

除塵效率：NI值越大，粒子慣性越大，則η越高慣性碰撞參數(shù)與除塵效率

對于勢流和粘性流，η=f(NI)有理論解，一般情況下，JohnStone等人的研究結(jié)果K—關(guān)聯(lián)系數(shù)，其值取決于設備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件L—液氣比，L/1000m3

接觸功率與除塵效率

根據(jù)接觸功率理論得到的經(jīng)驗公式，能夠較好地關(guān)聯(lián)濕式除塵器壓力損失和除塵效率之間的關(guān)系接觸功率理論：假定洗滌器除塵效率僅是系統(tǒng)總能耗的函數(shù)，與洗滌器除塵機理無關(guān)總能耗Et:氣流通過洗滌器時的能量損失EG+霧化噴淋液體過程中的能量消耗ELΔPG:氣體壓力損失，Pa

PL:液體入口壓力，PaQL,QG:液體和氣體流量，m3/s接觸功率與除塵效率除塵效率其中，

－特性參數(shù)序號粉塵和塵源類型αβ序號粉塵和塵源類型αβ1L－D轉(zhuǎn)爐粉塵4.4500.46639石灰窯粉塵3.5671.05292滑石粉3.6260.350610從黃銅熔爐排出的氧化鋅2.1800.53173磷酸霧2.3240.631211從石灰窯排出的堿2.2001.22954化鐵爐粉塵2.2550.621012硫酸銅氣溶膠1.3501.06795煉鋼平爐粉塵2.0000.568813肥皂生產(chǎn)排出的霧1.1690.41466滑石粉2.0000.656614從吹氧平爐升華的粉塵0.8801.61907從硅鋼爐升華的粉塵1.2660.4515沒有吹氧的平爐粉塵0.7951.59408鼓風爐粉塵0.9550.8910濕式除塵器的總效率與總能耗的關(guān)系分割粒徑與除塵效率分割粒徑法：基于分割粒徑計算的除塵效率能全面表示從氣流中分離粒子的難易程度和洗滌器的性能各種型式的慣性分離裝置的分級通過率可以表示為對任何一種類型的濕式除塵器，總通過率da:粒子的空氣動力學直徑Ae，Be:均為常數(shù)對填充塔和篩板塔，Be=2；離心式洗滌器，Be=0.67；文丘里洗滌器（當NI=0.5～5），Be=2分割粒徑與除塵效率通過率與分割粒徑的關(guān)系分割粒徑與除塵效率分割直徑與壓力降的關(guān)系（分割－功率關(guān)系）噴霧塔洗滌器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、阻力小且不易堵塞，較適合處理高濕、高熱的含塵氣體缺點：體積龐大、效率低、耗水量大且污水處理困難廣泛用于凈化粒徑大于50μm的塵粒，對于粒徑小于10μm的粉塵粒子的凈化效率較低，很少用于脫除氣態(tài)污染物，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用，起預凈化降溫和加濕等作用噴霧塔洗滌器假定所有液滴具有相同直徑液滴進入洗滌器后立刻以終末速度沉降液滴在斷面上分布均勻、無聚結(jié)現(xiàn)象立式逆流噴霧塔靠慣性碰撞捕集粉塵的效率可以用下式預估ut

一液滴的終末沉降速度，m/sVG－空塔斷面氣速，m/sz－氣液接觸的總塔高度，m

d－單個液滴的碰撞效率噴霧塔洗滌器單液滴捕集效率ηd可用下式表示對于Stokes粒子，紊流過渡區(qū)，

牛頓區(qū)，

噴霧塔洗滌器對一定入口濃度的含塵氣體，凈化程度越深，耗水量越大錯流式中，垂直方向氣速=0，,所以噴霧塔洗滌器錯流式噴霧塔嚴格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的操作是很有必要旋風洗滌器濕式旋風洗滌器的捕集效率比干式旋風除塵器有明顯提高。在旋風洗滌器中，采用比噴霧塔更細的噴霧。為增強捕集效果，采用較高的入口氣流速度，一般為15～45m/s，并從逆向或橫向?qū)饬鲊婌F，使氣液間的相對速度增大，慣性碰撞效率提高最佳水滴直徑從理論上估算為100μm，在實際中采用的水滴直徑范圍為100～200μm。適于凈化5μm以上的塵粒。在凈化亞微米范圍內(nèi)的粉塵時，常用在文丘里洗滌器之后，作為脫除凝聚水滴。壓力損失范圍一般為0.25～1.0kPa，特別適合于處理氣量大和含塵濃度高的場合。中心噴霧旋風洗滌器干式旋風分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構(gòu)成一種最簡單的旋風洗滌器主要的除塵機制：水滴的碰撞作用；旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用；水滴甩向壁面后形成的水膜的黏附作用。入口氣流速度一般為15～45m/s，壓力損失0.5～2kPa，耗水量0.5～1.5L/m3。對于大于5μm的塵粒的凈化效率可達95～98％常作為文丘里洗滌器的脫水器中心噴霧旋風洗滌器液滴直徑范圍中心噴霧旋風洗滌器與文丘里除塵器聯(lián)用時，凈化煙氣時的性能立式旋風水膜除塵器

噴霧沿切向噴向筒壁，使壁面形成一層很薄的不斷下流的水膜含塵氣流由筒體下部導入，旋轉(zhuǎn)上升，靠離心力甩向壁面的粉塵為水膜所粘附，沿壁面流下排走

凈化效率隨氣流入口速度增高和筒體直徑減小而提高，但入口速度過高，可能破壞水膜層。入口速度一般為15～22m/s。凈化效率比干式旋風除塵器高得多，且器壁磨損較輕。凈化效率一般可保證在90％以上。耗水量為0.1～0.3L/m3麻石水膜除塵器優(yōu)點：良好的耐腐蝕性和耐磨性，經(jīng)久耐用；除塵效率高，一般可達90％左右鋼材用料少，對于麻石產(chǎn)區(qū)可就地取材，節(jié)省投資和鋼材缺點：采用安裝環(huán)形噴嘴形成筒壁水膜，噴嘴易被煙塵堵塞；液氣比大，含酸廢水需處理后才能排放不宜處理急冷急熱的除塵過程，處理煙氣溫度不超過100℃麻石水膜除塵器主要尺寸性能參數(shù)：入口速度：18m/s，直徑大于2m的除塵器可采用22m/s內(nèi)部上升氣流速度：4.5～5m/s；L/g＝0.15～0.2L/m3壓損＝600～1200Pa，鍋爐除塵效率可達85～90％麻石水膜除塵器主要性能參數(shù)臥式旋風水膜除塵器構(gòu)造由內(nèi)筒、外殼、螺旋導流葉片、集塵水箱和排水設施等組成。工作原理水箱內(nèi)水表面接觸沉降外筒內(nèi)壁和內(nèi)筒外壁形成的水膜的捕集作用除塵效率可達85~92%通道內(nèi)斷面流速為8～18m/s，壓力損失約為300～1000Pa液氣比一般為0.06~0.15L/m3筒底水位高為80～150mm旋風洗滌器旋風洗滌器的壓力損失范圍一般為0.5～1.5kPa，可以下式進行估算

－旋風洗滌器的壓力損失，pa－噴霧系統(tǒng)關(guān)閉時的壓力損失，Pa－液滴密度，kg/m3－液滴初始平均速度，m/s文丘里洗滌器除塵器系統(tǒng)的構(gòu)成文丘里洗滌器除霧器沉淀池加壓循環(huán)水泵文丘里洗滌器除塵過程

含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽茉诤砉苋肟谔?，氣速達到最大，一般為50～180m/s洗滌液

（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件

文丘里洗滌器氣速、液滴速度和捕集效率文丘里管的結(jié)構(gòu)形式是效率高低的關(guān)鍵文丘里洗滌器的幾何尺寸圓形截面進氣管直徑D0按與之相聯(lián)管道直徑確定，1.收縮管進氣端截面積。一般按與之相連的進氣管道形狀計算。u1－－進口管道中流速一般為16～22m/s.文丘里洗滌器的幾何尺寸收縮管的收縮角β1：常取23o～30o。用于除塵時為23o～25o

，最大可達30o

。用于降溫時，取23o～25o

。矩形截面收縮管進氣端的高度和寬度b0×a0b2×a2L1LTL2收縮管長度的計算圓形收縮管：bT×aT矩形截面收縮管：取兩者最大值文丘里洗滌器的幾何尺寸2.喉管喉管截面積一般vT＝40～120m/s，凈化亞微米粉塵，可取90～120m/s，甚至高達150m/s；凈化較粗粉塵，可取60～90m/s，有時取35m/s也可滿足要求；在氣體吸收中，一般取20～23m/s。圓形喉管直徑的計算：文丘里洗滌器的幾何尺寸矩形喉管：對于小型矩形文丘里管，喉管的高寬比可取為對于通過大氣量的喉管喉管長度的計算：文丘里洗滌器的幾何尺寸3.擴散管出口端截面積：u2按其后連接的除霧器要求的氣速確定，一般取18～22m/s。由于擴散管后面的直管段還有凝聚和壓力恢復的作用，故最后設1～2m直管段，再接除霧器。圓形擴散管直徑的計算：文丘里洗滌器的幾何尺寸擴散管的擴散角β2一般為5o～7o矩形截面擴散管出氣端的高度和寬度擴散管長度的計算圓形擴散管：矩形截面收縮管：取兩者最大值文丘里洗滌器壓力損失高速氣流的動能要用于霧化和加速液滴，因而壓力損失大于其它濕式和干式除塵器卡爾弗特等人基于氣流損失的能量全部用于在喉管內(nèi)加速液滴的假定，發(fā)展了計算文丘里洗滌器壓力損失的數(shù)學模式根據(jù)由多種型式文丘里洗滌器得到的實驗數(shù)據(jù)間的關(guān)系，海斯凱茨（Hesketh）提出了如下方程式或文丘里洗滌器除塵效率

:凝聚效率和脫水效率卡爾弗特等人作了一系列簡化后提出下式以計算文丘里洗滌器的通過率

文丘里洗滌器文丘里洗滌器性能氣流速度、液氣比之間的關(guān)系文丘里洗滌器的應用文丘里洗滌器對細粉塵具有很高的除塵效率，且對高溫氣體的降溫效果也很好，因此廣泛用于高溫煙氣的除塵、降溫上－－煉鐵高爐煤氣、煉鋼電爐煙氣以及有色冶煉和化工生成中各種爐窯煙氣凈化當文丘里洗滌器用于高溫煙氣凈化時，在進行結(jié)構(gòu)設計、除塵效率和壓力損失計算時，需進行溫度校正。例以液氣比為1.0L/m3的速率將水噴入文丘里洗滌器的喉部，氣體流速為122m/s，密度和粘度分別為1.15kg/m3和

2.08×10－5kg/m?s-1