静电除尘器

静电除尘器危害：静电电击（几千伏甚至上万伏）、静电火花、燃烧、爆炸等防护：生活中棉质衣物、保持湿度等，生产中防静电服、设备接地等静电：现象：原因：固、液、气态物质在摩擦、破裂、喷射和骤然分解时产生静电除尘器（EP或ESP）问题：粉尘能否带上电荷，用电场力分离？电场力1.基本结构组成电晕级（放电极）高压直流电源收尘级（集尘极）曲率半径很小线状（齿状、芒刺状）接电源负级高压稳定供电板状、管状接电源正极，并与电除尘器壳体、电源接地相连接2.工作原理电晕放电颗粒荷电荷电颗粒的运动、捕集清灰2.1工作原理-电晕放电有限区域蓝紫色光晕咝咝声电子雪崩空气中少量自由离子V↑火花放电弧光放电放电通道狭窄曲折电流急剧增大气体温度急剧升高气体压力急剧升高噼啪声电压不大电流很大大量热量温度迅速升高烧坏电极或者供电设备电晕放电V↑V↑电场击穿空气全部电离短路当供电系统在运行电压V临界击穿电压(VSP),火花次数增加，甚至产生“拉弧”形象，则电除尘器的正常电晕被破坏，反而使有效的平均电晕功率降低，同时引起二次飞扬增加，除尘效率将大大降低．因此，电除尘运行电压不是越高越好。一般40-70KV2.1工作原理-电晕放电起晕电压V0-开始发生电晕放电时的电压；击穿电压Vsp-电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离，电场击穿对应的电压；负电晕电极优势：在相同电压下，通常产生较高的电晕电流、电场强度大，击穿电压高;负电晕电极应用：工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；正电晕电极应用：空气调节系统采用，因其产生臭氧和氮氧化物的量低。正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线2.2工作原理-颗粒荷电颗粒有效荷电条件：电子雪崩产生大量电子，快速向收尘极迁移，不能在两极间行程稳定的空间电荷。存在电负性气体（对电子亲和力强）。O2、Cl2、CCl4、HF、SO2、SF6等1-电晕极2-集尘级3-已捕集颗粒4-荷电粉尘5-粉尘粒子6-电子颗粒荷电机理：电场荷电--电子和负离子在电场力作用下定向运动，颗粒与其碰撞后荷电。0.1s。d0.5μm扩散荷电--电子和负离子做不规则热运动与颗粒表面接触，使颗粒荷电。d0.2μm0.2μmd0.5μm电场荷电、扩散荷电均有2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集运动轨迹：平抛垂直方向：先加速（时间很短，忽略），后匀速驱进速度：荷电颗粒向收尘极匀速运动的速度pdqE3式中q--颗粒的荷电量，C；E--电场强度，V/m；dp--尘粒的直径，m；u--气体的黏度，pa﹒s当颗粒直径为2-50μm时，驱进速度与颗粒直径成正比驱进速度颗粒性质：粒径、密度、成分、比电阻等气体性质：温度、湿度、成分、压力等操作条件：电场强度、气流速度、清灰等除尘器结构：电极形式、气流分布等捕集效率影响因素影响因素众多无理论公式复杂问题简单化、理想化2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集几点假设：①除尘器中气流为紊流状态。②在垂直于收尘表面的任一横断面上颗粒浓度河气流速度是均匀分布的。③颗粒进入除尘器后迅速完成荷电过程，达到饱和荷电。④忽略电风、气流分布不均匀河被捕集颗粒重新进入气流等影响。德意希分级效率方程)exp(1112QACCiiii式中：C1i、C2i--除尘器进口、出口粒径为dpi颗粒的浓度，g/m3A--总收尘板面积，m2ωi--粒径为dpi颗粒的驱进速度，m/sQ--气体流量驱进速度不超气流速度10%-20%时成立2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集)exp(1112QACCiiii实际粒径不均一、大颗粒不断被捕集、烟气中颗粒越来越小，捕集难度增大。设计为了保险起见，修正kQA)exp(1式中：k--指数，一般取为0.52.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集总捕集效率•实际：理论计算的效率高于实际值•办法：某结构电除尘器、一定运行条件、一定种类粉尘总捕集效率η代入德意希方程)exp(1QA)1ln(AQe有效驱进速度2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集德意希方程分析)exp(1QAe)1ln(AQe)1ln(eQA)1ln(eAQexp:e为底的指数函数A↑，投资↑we↑,电压↑Q↓，处理量↓2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集η↑途径练习•某厂生产设备产生的含尘废气量为2.88×105m3/h,初始含尘浓度为10g/m3，要求粉尘排放浓度≤100mg/m3,拟采用静电除尘处理方案，粉尘的有效驱进速度0.1m/s，计算电除尘的集尘面积。（）•A.1600m2B.3684m2C.5526m2D.2400m2解析：答案B电除尘要求达到的效率：集尘面积：%99100001001112CC253684%)991ln(1.03600/1088.2)1ln(mQAe练习干式电除尘器根据工艺变化调节高压供电电压，正常运行时出口气体含尘浓度不超过10mg/m3，设计除尘效率99.96%；故障情况下，供电电压下降，粉尘有效趋近速度值只有正常运行时的一半。假设烟气量和含尘浓度不变，试计算故障情况下除尘器出口气体含尘浓度。()（A）200mg/m3（B）300mg/m3（C）400mg/m3（D）500mg/m3解析：德意希方程：故障后效率η'，则解得η'=98%进口粉尘浓度C=10/（1-99.96%）=25000mg/m3当效率为98%时，出口气体含尘浓度为25000*（1-98%）=500mg/m3答案：D)1ln(AQe)'1ln(-21AQe)'1ln(%)96.991ln(2(1).粉尘沉积到哪里？(2).粉尘层过厚带来什么问题？收尘极：带有负电荷的粉尘，大量电晕极：带有正电荷的粉尘，很少电晕极：电晕肥大，影响电晕电流的大小和均匀性收尘极：排斥后来的荷电粉尘+高比电阻粉尘产生反电晕粉尘重新进入气流-二次扬尘2.4工作原理-捕集粉尘的清除η↓反电晕：高比电阻粉尘到达收尘极，电荷释放缓慢↓在粉尘间形成较大的电位梯度，当电场强度大于其临界值时↓粉尘层的空隙产生局部击穿，空隙中空气电离，产生大量正负离子↓与电晕极板性相反的正离子，向电晕极运动↓中和电晕区带负电的粒子，大量的中性粒子由气流带出除尘器↓结果：电流增大、电压降低，效率降低2.4工作原理-捕集粉尘的清除(3)如何清灰？方式干式：如振打，二次扬尘、效率降低，易于回收粉尘。湿式：如水洗，抑制二次扬尘、效率高、同时净化部分有害气体，腐蚀严重、泥浆再处理。2.4工作原理-捕集粉尘的清除频率若振打的周期短，频率高，容易产生粉尘二次飞扬;若振打周期太长，粉尘已大量沉积在极板、极线上，又容易产生反电晕。3.1静电除尘器-分类与结构根据配置不同：单区式、双区式按照清灰方式：干式、湿式静电除尘器按电极形状：板式、管式按气流方向：立式、卧式按电级间距：常规极距、宽极距3.1静电除尘器-分类与结构管式：圆形、六角形、方形板式：板状，凹凸槽形立式：气流自下而上烟气量较小，效率要求不高的场合，占地面积小。卧式：气流水平方向运动烟气量较大，主流的工业电除尘器，应用广泛。电极形状气流流动方式电极间距常规间距：250-300mm宽间距：300mm(U↑,E↑)按照两极配置：单区和双区双区电除尘器单区电除尘器3.1静电除尘器-分类与结构颗粒荷电和捕集在同一电场工业废气处理应用广泛颗粒在电离区荷电，收尘区捕集空气净化系统采用3.1静电除尘器-分类与结构清灰方式干式：二次扬尘、效率降低（导致点晕闭塞等），易于回收粉尘。操作温度高于露点20-30℃。湿式：抑制二次扬尘、效率高、同时净化部分有害气体，腐蚀严重、污水污泥再处理。一般在处理易燃易爆气体或者烟气温度过高，兼顾气体净化或收集无经济价值的粉尘，配有泥浆处理设备时才采用。3.2静电除尘器-分类与结构电气系统：高压供电装置低压自动控制系统本体系统：电晕极系统收尘极系统变径管气流均布装置壳体及支座储、排灰系统辅助设施3.2静电除尘器-分类与结构•电晕极要求：①牢固可靠、不断线②电流分布均匀③平均电场强度高④尖角不易被粉尘覆盖（尖角越多电晕效果越好）3.2静电除尘器-分类与结构•集尘极：••要求：•①极板表面的电场强度分布均匀；•②板面受温度影响变形小，足够的刚度；•③与电晕极之间不易发生电场击穿；•④板面的振打加速度均匀；•⑤单位收尘面积消耗金属量低。3.2静电除尘器-分类与结构•气流分布板：•组成：由隔板、导流板、气流分布板；•形式：格板、多孔板等；•位置：进口变径管内设置；•作用：均匀气流，减少涡流；•要求：阻力损失小，均匀布气。任何一点的流速不得超过该断面平均流速的40%在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差25%。3.2静电除尘器-分类与结构•振打装置：清灰。锤击振打应用最广、清灰效果较好。•外壳：保证严密，电除尘器的漏风率应控制在3%以下。回转式锁气器双翻板锁气器3.2静电除尘器-分类与结构•电除尘器电气系统：•(1)高压供电装置：高压直流供电电源、高压脉冲供电电源、恒流高压直流电源、高频开关电源。•(2)高压控制装置：根据工况，调节输出电压电流，自动控制。•(3)低压电源控制装置：振打程序控制、料位检测控制等。【多选】下列关于电除尘器的说法正确的有？（）（A）有效驱进速度是经验数据（B）电晕极与集尘极间空气全部电离的现象称为电场击穿（C）100m2电除尘器指的是集尘板总面积是100m2（D）总收尘极面积越大，效率越高解析：A.《第四版教材上册》p68，实际的做法是将某种结构形式的电除尘在一定运行条件下捕集一定种类粉尘达到的总捕集效率带入德意希方程反算出的驱进速度-有效趋近速度，正确。B.《大气污染控制工程》高教出版社，p191,当电压超过击穿电压时，电晕区范围扩大至极间空气全部电离，称为电场击穿，正确C.《电除尘器》(DL/T514-2004)，100m2电除尘器指的是流通截面（过流断面面积），错误D.《第四版教材上册》p68，德意希方程，得出总收尘极面积越大，效率越高，正确。答案：A.B.D练习4.静电除尘器-效率影响因素图2-36粉尘比电阻烟气湿度、温度含尘量（1）粉尘比电阻对除尘效率的影响比电阻过低：粉尘到达集尘极后容易放电脱离集尘极，形成二次扬。比电阻过高：粉尘达到集尘极不易释放电荷而保持负电性，产生反电晕，也会排斥随后到达的粉尘。最适宜的比电阻:104-1011Ώ·cm4.静电除尘器-效率影响因素（2）气体温度（T）、湿度（W）对除尘效率的影响T↓→气体体积↓→气速↓→η↑T↑→气体黏度↑→阻力↑→驱进速度↓→η↓电除尘器的运行温度以较低为好，但不能低于烟气的露点温度。粉尘板结在极板上难于清灰如果低于露点温度：造成电极腐蚀、绝缘体爬电等故障4.静电除尘器-效率影响因素T4.静电除尘器-效率影响因素（2）气体温度（T）、湿度（W）对除尘效率的影响低温区（100℃）：T↑→表面比电阻↑高温区（200℃）：T↑→体积比电阻↓中间区：表面比电阻+体积比电阻图粉尘比电阻与温度关系的典型曲线图温度、湿度对粉尘比电阻的关系曲线W↑→粉尘比电阻↓（1）保持电极表面尽可能清洁；（2）采用较好的供电系统；（3）烟气调质：①喷雾降温增湿；②投入化学添加剂：向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3降低高比阻粉尘对效率影响的方法有哪些？4.静电除尘器-效率影响因素（3）含尘浓度对除尘效率的影响C0↑→超过一定临界值→电晕电流↓→电晕闭塞（电晕电流趋近于零）→η迅速↓含尘浓度过高时：（1）选用放电性能强的芒刺型电晕电极；（2）前面加预除尘装置。4.静电除尘器-效率影响因素浓度宜小于30g/m3（4）操作条件对除尘效率的影响：①电场风速u•u过高→易引起二次扬尘•u过低→处理量Q↓，或电场通道断面积F↑•u对驱进速度ω的影响u↑→ω↑→η↑，u↑达到某一数值时，ω达最大u↑→驱进速度↓→η↓，②供电质量电压V↑→