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電除塵器
日期：2025-02-12 06:36
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摘要：
電除塵器
電除塵器是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子（塵?；蛞旱危┑难b置，與其他除塵器的根本區(qū)別在于：除塵過程的分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個(gè)氣流上，因此電除塵器具有分離粒子能耗低、氣流阻力小的特點(diǎn)。由于作用在粒子上的靜電力相對(duì)較大，所以電除塵器也能有效地捕集亞微米級(jí)粒子。電除塵器還具有處**流量大，能連續(xù)操作，可在高溫或腐蝕性條件下工作等優(yōu)點(diǎn)。
除塵效率一般可大于99%，對(duì)微小塵粒也有足夠的捕集效率。處理量大，能連續(xù)操作，可用于高溫、高壓，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、能源、材料、紡織等工業(yè)部門。但靜電除塵器設(shè)備龐大，占地面積大，一次性投資費(fèi)用高，應(yīng)用范圍受粉塵比電阻限制，難以適應(yīng)操作條件的變化，此外對(duì)制造、安裝質(zhì)量要求高。
一、靜電除塵器分類和特點(diǎn)
靜電除塵器主要由放電電極和集塵電極組成。
放電電極（電暈極）是一根曲率半徑很小的纖細(xì)裸露電線，上端與直流電源的一極相連，下端由吊錘固定位置，集塵電極是具有一定面積的管和板，它與電源的另一極相連。若在兩極施加高壓，則在放電電極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，而在集塵電極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)很小，因此兩極之間的電場(chǎng)是不均勻強(qiáng)電場(chǎng)。
1、按集塵電極的結(jié)構(gòu)形式分類
（1）管式電除塵器
單管電除塵器結(jié)構(gòu)如圖所示。集塵極為F 150-300mm的圓形金屬管，管長(zhǎng)為3-5m。放電極線（電暈線）用重錘懸吊在集塵極園管的中心。管式電除塵器電場(chǎng)強(qiáng)度高且變化均勻，但清灰比較困難。常用于處理含塵氣體量小或含霧滴的氣體。
（2）版式電除塵器
集塵極由多塊一定形狀的鋼板組合而成。放電極（電暈極）均布在兩平行集塵極間。兩平行集塵極的距離一般為200-400mm，極板高度2-5mm。版式電除塵器電場(chǎng)強(qiáng)度變化不均勻，清灰方便，制作安裝容易。
2、按氣流流動(dòng)方式分類
（1）立式電除塵器
一般管式電除塵器為立式電除塵器，含塵氣流自下而上流過。立式電除塵器占地面積小，捕集效率高。
（2）臥式電除塵器
含塵氣流沿水平方向流過完成除塵過程的電除塵器稱為臥式電除塵器，又可分為電場(chǎng)供電，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑粉塵的分離，有利于提高總除塵效率。安裝高度比立式低，操作和維修方便。
（1）立式電除塵器
一般管式電除塵器為立式電除塵器，含塵氣流自下而上流過。立式電除塵器占地面積小，捕集效率高。
（2）臥式電除塵器
含塵氣流沿水平方向流過完成除塵過程的電除塵器稱為臥式電除塵器，又可分為電場(chǎng)供電，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑粉塵的分離，有利于提高總除塵效率。安裝高度比立式低，操作和維修方便。
3、按電極在除塵器內(nèi)的布置分類
(1)單區(qū)電除塵器
集塵級(jí)和電暈極裝在同一區(qū)域內(nèi)，顆粒荷電和捕集在同一區(qū)域內(nèi)完成。
(2)雙區(qū)電除塵器
收塵極系統(tǒng)和電暈極系統(tǒng)分別裝在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)，前區(qū)安裝電暈極稱電暈區(qū)，粉塵粒子在前區(qū)荷電；后區(qū)安裝集塵極稱為收塵區(qū)，荷電粉塵粒子在收塵區(qū)被捕集。雙區(qū)電除塵器主要用于空調(diào)的空氣凈化方面。
4、按清灰方式分類
(1)干式電除塵器
干燥狀態(tài)下采用機(jī)械振打、電磁振打和壓縮空氣等方法**集塵極上粉塵的電除塵器稱為干式電除塵器。有利于回收經(jīng)濟(jì)價(jià)值的粉塵，但容易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。
(2)濕式電除塵器
用水噴淋或用溢流水在集塵極表面形成一層水膜，使沉積在集塵極上的粉塵和水一起流到除塵器下部排出。濕式除塵器無二次揚(yáng)塵，效率高，但清灰水需要處理，對(duì)設(shè)備有腐蝕。
二、 靜電除塵器的工作原理
在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬陽(yáng)極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。含塵氣體在電暈極周圍強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生電離，形成氣體離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場(chǎng)力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并在集塵極上沉積，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)集塵極上粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部灰斗?？梢姡姵龎m器的工作原理包括電暈放電、氣體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，以及清灰等過程。
1.氣體電離和電暈放電
通常氣體中只含有極其微量的自由電子和氣體離子，可視為絕緣體。在電除塵器中，當(dāng)兩電極之間的電壓達(dá)到一定值時(shí)，兩電極間的氣體將發(fā)生電離由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，即產(chǎn)生氣體電離或電擊穿，如電暈放電、輝光放電、火花放電及電弧放電。
（1）電暈放電
電暈放電是一種不完全的電擊穿，只是在放電極周圍很薄的一氣層中出現(xiàn)電擊穿，兩電極間的電流很小。而火花放電則是在放電極到收塵極之間有多條火花電擊穿，傳導(dǎo)電流較大。
ab段:氣體導(dǎo)電僅借助于氣體中原有少量自由電子，電流隨電壓升高而增大，但電流的***不高。
bc段：電壓由b’升到c’，極間導(dǎo)電電流幾乎沒有變化，說明沒有新電離出的電子和離子參與導(dǎo)電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動(dòng)能。
cd段：當(dāng)電壓升高到c’點(diǎn)時(shí)，由于氣體中的電子已獲得足夠的動(dòng)能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子和陽(yáng)離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子結(jié)合成為陰離子。新的電子和離子參與導(dǎo)電。當(dāng)電子在電場(chǎng)中獲得足夠大的動(dòng)能后，又與其他中性氣體碰撞使其電離。新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩”似地按等比級(jí)數(shù)增加。這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩，此時(shí)在放電電極周圍的電離區(qū)，可以看見淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán)，也能聽見咝咝聲和噼啪的爆裂聲，這一現(xiàn)象稱為電暈放電。
bc段：電壓由b’升到c’，極間導(dǎo)電電流幾乎沒有變化，說明沒有新電離出的電子和離子參與導(dǎo)電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動(dòng)能。
cd段：當(dāng)電壓升高到c’點(diǎn)時(shí)，由于氣體中的電子已獲得足夠的動(dòng)能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子和陽(yáng)離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子結(jié)合成為陰離子。新的電子和離子參與導(dǎo)電。當(dāng)電子在電場(chǎng)中獲得足夠大的動(dòng)能后，又與其他中性氣體碰撞使其電離。新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩”似地按等比級(jí)數(shù)增加。這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩，此時(shí)在放電電極周圍的電離區(qū)，可以看見淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán)，也能聽見咝咝聲和噼啪的爆裂聲，這一現(xiàn)象稱為電暈放電。
離開放電電極一定距離，經(jīng)多次碰撞已經(jīng)失去能量，由于電場(chǎng)強(qiáng)度下降不足以使電子獲得足夠的能量再電離中性氣體分子，電暈現(xiàn)象隨之消失。
開始發(fā)生電暈現(xiàn)象的電壓c’稱為起始電暈電壓，曲線cd稱為電暈放電段，在電暈放電區(qū)，通過氣體的電離電流，稱為電暈電流。
開始發(fā)生電暈現(xiàn)象的電壓c’稱為起始電暈電壓，曲線cd稱為電暈放電段，在電暈放電區(qū)，通過氣體的電離電流，稱為電暈電流。
如果兩極間的電壓升到e’點(diǎn)，由于電暈區(qū)擴(kuò)大，致使電極間產(chǎn)生火花或電弧。電極間出現(xiàn)火花或電弧說明極間氣體全部擊穿?；鸹ǚ烹姇r(shí)，極間電壓急劇下降，同時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)通過大量電流。出現(xiàn)火花放電的電壓稱為火花放電電壓。電除塵器運(yùn)行時(shí)應(yīng)經(jīng)常保持在兩極間的氣體處于不完全被擊穿的電暈狀態(tài)，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生短路現(xiàn)象。
(2)電暈的形成及離子遷移率
電除塵器中能夠形成電暈放電的基本條件是: 在正負(fù)電極間的電位差，應(yīng)保證形成使氣體電離發(fā)生電暈放電的非均勻電場(chǎng)。在放電極表面電場(chǎng)強(qiáng)度*大，距放電極愈遠(yuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度愈小。
在電暈區(qū)的陽(yáng)離子向放電極(陰極）表面遷移，而電子和陰離子向集塵極遷移。電子和陰離子是電場(chǎng)中粒子荷電的來源。實(shí)驗(yàn)證實(shí)電場(chǎng)中離子的遷移速度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比：
可見，在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下，離子的遷移率愈大，其遷移速度愈快，電暈電流愈大。離子遷移率的大小與氣體的種類，氣體的電負(fù)性、壓力、溫度和氣體組成有關(guān)。
2、粉塵粒子荷電
在電除塵器中，粉塵粒子主要是借助電場(chǎng)力作用而被捕集。粉塵粒子荷電量愈大，被捕集的效果就愈大。理論和實(shí)踐都證明單極高壓電暈可使粉塵粒子荷電量較大。氣體離子與粉塵粒子碰撞，能使離子附著在粒子上而荷電。
兩種荷電機(jī)制：一種是氣體離子在電場(chǎng)力的作用下做定向運(yùn)動(dòng)與粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為電場(chǎng)荷電，dp>1.0m m。
另一種是氣體離子作不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為擴(kuò)散荷電，dp<0.2m m。粒子介于0.2-1.0m m的粒子，兩種荷電機(jī)制均存在。
（1）電場(chǎng)荷電
在電場(chǎng)中氣體離子沿電力線運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞使其荷電。隨著粉塵粒子荷電量的增加，粉塵粒子自身將產(chǎn)生局部電場(chǎng)，結(jié)果使附近的電力線向外偏轉(zhuǎn)，于是減少了離子向粉塵粒子運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)，直至*后完全偏離粉塵粒子，這時(shí)粉塵粒子的電荷不再增加，達(dá)到飽和。
（2）擴(kuò)散荷電
由離子的熱運(yùn)動(dòng)引起，不存在飽和荷電量。與離子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、碰撞幾率、運(yùn)動(dòng)速度、粉塵粒子的大小和在電場(chǎng)里的停留時(shí)間等有關(guān)。
（3）電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電聯(lián)合作用
dp>1 m m的粉塵粒子主要靠電場(chǎng)荷電，而擴(kuò)散荷電電量很小，可忽略；dp>0.2 m m的粉塵粒子主要靠擴(kuò)散荷電，而電場(chǎng)荷電甚微。粒徑在0.2-1.0 m m間的粉塵粒子，兩種荷電機(jī)理獲得的電荷數(shù)量級(jí)大致相同。
3、荷電粒子的遷移和捕集
（1）驅(qū)進(jìn)速度
qE(電場(chǎng)作用在荷電粉塵粒子上的靜電力）=
3mpdpw (粉塵粒子向集塵極遷移時(shí)受到的介質(zhì)阻力）
同樣，對(duì)于滑動(dòng)區(qū)的顆粒，還應(yīng)乘以系數(shù)C。
q--粉塵顆粒的荷電量，C; E--粉塵顆粒所出位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m；m --氣體介質(zhì)的動(dòng)力粘度,Pa.s； dp --粉塵粒子的粒徑，m; w --荷電粉塵粒子在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度（終末沉降速度），m/s。
（2）捕集效率
德意希假設(shè)：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(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。
氣體流向x，氣體和粉塵在x方向的流速皆為u，氣體流量為Q;x方向上每單位長(zhǎng)度的集塵版面積為a，總集塵板面積為A；電場(chǎng)長(zhǎng)度為L，氣體流動(dòng)截面積為F；直徑為dpi的顆粒，其驅(qū)進(jìn)速度w，在氣體中的濃度r。
在dt時(shí)間內(nèi)于長(zhǎng)度dx的空間所捕集的粉塵量為：
dn=a(dx)wi ri(dt)=-Fdx dri (dt=dx/dt)
→ → →
此即為德意希的理論分級(jí)效率方程。
4、被捕集粉塵的**
電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，粉塵厚度為幾mm，甚至幾cm。
對(duì)電暈極一般采用振打清灰方式，使電暈極上的粉塵很快被振打干凈。
集塵極清灰方法有濕法和干法。
濕法使用水沖洗集塵極板，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。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SO2、HF等，缺點(diǎn)是極板腐蝕和污泥處理。
干法是由機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)**。大都采用電磁振打或錘式振打。
三.電除塵器結(jié)構(gòu)
1、電暈電極
電暈極又稱放電電極，型式很多，目前常采用直徑為3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等。
電暈線固定方式有重錘懸吊，重錘重量10kg；另一種為管框繃線式。
電暈線固定方式有重錘懸吊，重錘重量10kg；另一種為管框繃線式。
2、集塵電極
管式集塵極 小型為直徑為15cm、長(zhǎng)3m左右的園管；大型為直徑為40cm、長(zhǎng)6m。每臺(tái)除塵器的集塵極數(shù)目少則幾個(gè)，多則100個(gè)以上。
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)生二次楊塵。極板之間的間距，對(duì)電除塵器的電場(chǎng)性能和除塵效率影響較大。間距太小（<200mm)電壓升不高，間距太大又受供電設(shè)備允許電壓的限制。采用60-72kV變壓器時(shí)極板間距一般取200-350mm。
3、電極清灰裝置
4、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(chǎng)強(qiáng)和電暈電流。通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70-100kV，電流為100-2000mA。
為使除塵器能在高壓下操作，避免過大的火花損失，高壓電源不能太大，必須分組供電。大型電除塵器常常采用6個(gè)或更多的供電機(jī)組。
5、氣流分布板
為了減少渦旋，保證氣流分布均勻，在進(jìn)口處應(yīng)設(shè)變經(jīng)管道，進(jìn)口變經(jīng)管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板。*常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽型鋼式和欄桿型分布等，而以多孔板使用*廣泛。通常采用厚度為3-3.5mm的鋼板?？讖綖?/span>30-50mm，分布板層數(shù)為2-3層。
四、電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)
迄今，電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)仍然采用經(jīng)驗(yàn)和類比的方法。
**步：比集塵表面積（A/Q)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we
**步：長(zhǎng)高比的的確定
集塵板有效長(zhǎng)度與高度之比，當(dāng)要求除塵效率大于99%，除塵器的長(zhǎng)高比至少要1.0-1.5
第三步：氣流速度的確定
由處理煙氣量和電除塵器過流斷面積計(jì)算煙氣的平均流速。
