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電除塵器ElectrostaticPrecipitators ESP 1概述2電暈放電3粉塵荷電4粉塵的遷移和收集5電除塵器的結構6粉塵比電阻7電除塵器的供電8電除塵器的選擇設計和應用 1概述 一 電除塵的性能特點氣體除塵從廣義上來說可以分為機械方法和電氣方法兩大類 機械的方法包括基本上依靠慣性力和機械力回收粒子的一切方法在內 如重力沉降法 離心分離法 氣體洗滌法 介質過濾法等等 電氣的方法就是電除塵 它與一切機械方法的區(qū)別在于作用在懸浮粒子上的使粒子與氣體分離的力 特點 1 分離的作用力直接施之于粒子本身 這種力是由電場中粉塵荷電引起的庫侖力 而機械方法大多把作用力作用在整個氣體 2 直接作用的結果使得電除塵器比其它除塵器所需功率最少 氣流阻力最小 處理1000m3 h的氣體 耗電0 1 0 8度 P 100 1000Pa 3 它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子 也不象介質過濾法或洗滌法那樣受到氣體運動阻力的限制 能回收微型范圍的細小粒子 1 m左右的 4 除塵效率高 一般在95 99 處理氣量大 可應用于高溫 高壓 具有克服氣體和粒子腐蝕的能力 連續(xù)操作并可自動化 故廣泛應用于許多方面 5 主要缺點是設備龐大 消耗鋼材多 初投資大 要求安裝和運行管理技術較高 二 電除塵發(fā)展簡介早在公元前600年 希臘人就知道被摩擦過的琥珀對細粒子和纖維的靜電吸引作用 庫侖發(fā)現的平方反比定律稱為靜電學的科學基礎 它也是電除塵理論的出發(fā)點 威廉描述到 電能吸引由熄滅的火花產生的煙 1745年 富蘭克林開始研究尖端放電 他似乎是首先研究我們現在所涉及到的發(fā)電尖端的電暈放電 最早有關煙塵電力吸引的文學敘述出自英國的宮廷內科醫(yī)生威廉吉伯特 時間是1600年 1772年 貝卡利亞對于大量煙霧的氣體中的放電 電風現象進行了試驗以后 1824 1908年 一些人做了一些有關凈化過程中煙霧 煙草中的煙等試驗 1908年 柯特雷爾發(fā)表了他的第一個專利 并在賽爾拜冶煉廠電除塵成功地回收了過去很難處理的硫酸霧 后來在他的學生施密特協助下又進行了發(fā)展 為在冶金和水泥工業(yè)中迅速廣泛地采用電除塵 成功地控制空氣污染奠定了基礎 從本世紀二十年代到四十年代開始應用于其它工業(yè) 三 電除塵的除塵過程電除塵是何種裝置呢 概括而言 電除塵是利用強電場使氣體發(fā)生電離 氣體中的粉塵荷電在電場力的作用下 使氣體中的懸浮粒子分離出來的裝置 用電除塵的方法分離氣體中的懸浮離子 需四個步驟 氣體電離 粉塵荷電 粉塵沉集 清灰 Dust collectionplate L High voltagewireforcoronadischarge Cleangas h Dirtygas Coronadischargealongthelengthofwire Collecteddustonplate Dustremovedfromplatestohoppers 2H 四 除塵器的分類 按結構不同可作不同的分類 現從4個方面介紹 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 適用于氣體量較小的情況 一般采用濕式清灰方式 板式 在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線 板式可采用濕式清灰方式 但絕大多數采用干式清灰方式 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 我國1972年提出的系列化設計SHWB型就屬此類 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)域內進行 雙區(qū) 現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 典型的雙區(qū)除塵器多用于空調方面 國外有將它應用于工業(yè)廢氣凈化方面的 4 按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器 2電暈放電Coronadischarge 一 氣體的導電二 電暈的形成 2Coronadischarge 一 氣體的導電電暈是氣體中電傳導的若干形式之一 因此 在介紹電暈放電時 需要先簡單說一說關于氣體導電的基本現象 2Coronadischarge 電擊穿或氣體放電當電極之間的電位差提高到某一點時 氣體的電離和電導性就大大增加 于是從絕緣狀態(tài)轉變?yōu)閭鲗顟B(tài) 這種導電現象稱為氣體放電電暈放電只是在放電極的一小段距離內氣體有強烈的電擊穿 放電時在電極周圍的空氣完全電離 火花放電是在放電極和集塵極之間有若干狹窄的電擊穿 放電時電極間的空氣完全電離 2Coronadischarge 在電暈中產生離子的主要機制是由于氣體中的自由電子從電場中獲得能量 和氣體分子激烈碰撞 使電子脫離氣體分子 結果產生帶陽電荷的氣體離子并增加了自由電子 這種現象稱為電離 要產生電離 碰撞電子必須具有一定的最小能量 成為電離能量 其數值根據被撞出的分子或原子來決定 電子除了有強大的電離能力外 還具有可以附著在許多中分子和原子上形成陰離子的性質 顯然 在任一距離內凈剩的電子數是由電離所造成的電子數和因附著而損失的電子數之差 2Coronadischarge 電子附著對保持穩(wěn)定的陰電暈是很重要的 因為氣體的遷移速度是自由電子的1 100 如沒有電子附著而形成的大量陰離子 則遷移速度高的自由電子就會迅速流至陽極 這樣便不能在電極之間形成穩(wěn)定的空間電荷 差不多在達到電暈始發(fā)電壓時就會發(fā)生火花放電 在沒有電子附著的情況下 如某些氣體N2 H2等 在很純的情況下 完全不能由電子附著形成陰離子 就只能采用陽電暈 因為陽電暈中的電流載體是速度比較小的陽離子 氣體放電可分為自持的和非自持的兩類 自持的是指放電僅靠電位來維持 不需要外來的電離方法 電暈放電是自持的一種 非自持的則受外界電離劑的作用 Coronadischarge 二 電暈的形成如果在曲率很大的表面 如一尖端或一根細線 和一根管子或一塊板之間有電位差 當電位差增大到一定值時 如達到一個臨界值 則能形成非均勻電場而產生電暈放電 雖然交流電壓也能產生電暈 但交流電暈使荷電粒子產生擺動運動 而直流電暈則產生把離子驅向收塵電極的穩(wěn)定的力 所以電除塵通常都是單極放電 電除塵中所采用的單極性電暈是在放電電極和收塵電極間形成的穩(wěn)定的自發(fā)發(fā)生的氣體放電 電離過程局限在放電電極鄰近的強電場中的輝光區(qū)或鄰近輝光區(qū)的地方 如下圖所示 2Coronadischarge 2Coronadischarge 電暈分類 根據電極極性的不同 電暈有陽電暈與陰電暈之分 當放電電極和高壓直流電源的陰極連接時 就產生陰電暈 陽電暈或陰電暈的存在有兩個主要條件 1 在電暈電極附近必須有充足的電離源 2 在電離區(qū)發(fā)射出的離子必須能在電暈外區(qū)生成有效的空間電荷 3粉塵荷電 電除塵過程的基本要求就是 相同條件下荷電速度快 荷電量大 在電除塵器中粒子荷電是由于氣體離子和氣溶膠粒子碰撞 離子附著在粒子上而形成 有兩種作用機制 1 離子在電場作用下沿電力線作有規(guī)則運動 與粒子碰撞使粒子荷電 稱之為電場荷電 2 由于離子的不規(guī)則熱運動而與粒子碰撞以致粒子荷電 稱之為擴散荷電 兩種荷電同時起作用 就大部分實用的電除塵器中處理的粒度范圍來看 電場荷電較重要 5 荷電粒子的運動和捕集 在電除塵器內粒子捕集的理論取決于氣體流動的模型 最簡單的情況是含塵氣體在除塵器內作層流運動 在這種情況下粒子向集塵極移動的速度可以根據經典力學和電學定律求得 驅進速度在一般結構的電除塵器中 荷電粒子一方面受電場力的作用 另一方面 當顆粒以驅進速度w移動時 還會受斯托克斯動力粘性阻力的作用