e通风工程第四章-4

1第四章通风工程中粉尘的控制2六、电除尘器3电除尘器以其除尘效率高、阻力低、烟气处理量大、耐热温度高等优点而成为粉尘捕集回收和气体净化的主要设备，广泛应用于有色金属、冶金、电力、建材、石油、化工等行业。4（一）工作原理使尘粒荷电，并在电场的作用下作定向运动，从而起到分离和捕集尘粒的作用。含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出除尘器外。51、工作步骤•建立高压的直流电场–电压升高，场强增大，电流增加；–电压继续升高，场强进一步增大，电晕极附近空气电离；–电离区域扩大，电场局部被击穿。•粉尘的荷电与捕集–粉尘在电晕区荷正电，趋向电晕极，被气流冲刷；–粉尘在电晕区外荷负电，趋向集尘极，数量多，清灰。62、说明•电晕–负电晕：起晕电压低，击穿电压高，工作范围广；负离子运动速度大，有利于分离粉尘；多用于除尘。–正电晕：产生臭氧少，用于空调进风。•电场–均匀电场：不能够使得尘粒有效荷电，用于分离区。–非均匀电场：用于荷电区。•放电–电晕放电：正常工作状态。–火花放电：电场局部击穿，尘粒不能够有效荷电，对集尘层形成干扰，效率下降。–最佳火花率：当电压升高时，有利于提高效率；但是出现火花又会使效率下降；两者平衡，使得效率最高，此时的火花率称为最佳火花率。73、结构示意图•1-阳极；•2-阴极；•3-阴极上架•4-阳极上部支架；•5-绝缘支座；•6-石英绝缘管；•7-阴极悬吊管；•8-阴极支撑架；•9-顶板；•10-阴极振打装置；•11-阳极振打装置；•12-阴极下架；•13-阳极吊锤；•14-外壳；•15-进口第一块分布板；•16-进口第二块分布板；•17-出口分布板；•18-排灰装置。8主要部件•电晕极–要求电性能好（起晕电压低、电晕电流大）–一定强度、耐腐蚀•集尘极–要求强度高、造价低–清灰方便、防止二次飞扬•振打装置•气流分布装置9（二）电除尘器的种类•按集尘极–管式（结构紧凑、小型、占地少，效率不高）–板式（效率高，系统连接方便）•按工作区域–单区：荷电、分离在同一个区域–双区：荷电、分离分区–多区•按气流流动方向–竖式–卧式•按清灰方式–干式：振打、振动、机械、电磁（方便，效率不太高）–湿式：喷雾、水膜（效率高，但是带来污水处理、防腐等问题）10（三）影响性能指标的主要因素•驱进速度•效率•有效驱进速度•粉尘的比电阻11驱进速度•定义：尘粒所受静电力与空气阻力相等时做横向运动的速度。W=kcεoεpdcEp2/[(εp+2)μ]=f(dc)•不同粒径大小的尘粒有不同的驱进速度12效率•多依奇公式假设条件–尘粒分布均匀–在内部速度一定，为w–忽略气流尘粒之间的影响及紊流程度η=1-exp(-Aw/L)•多依奇公式表达的是分级效率，即η=f(dc)13有效驱进速度we定义：由实测效率按照多依奇公式推算出来的驱进速度。we=-Lln(1-η)/A14粉尘的比电阻•定义：单位长度、单位断面积粉尘的电阻值。电除尘一般要求的比电阻为104~1011[Ω.cm]•分析–比电阻过小→除尘效率下降–比电阻过大→粉尘集尘层形成一个电压降，会出现电流减小、击穿电压降低、反电晕（单向荷负电的电场中又出现正离子，使粉尘不能够有效荷电）等情况，使得效率下降。–降低比电阻的方式：升高工作温度、加湿、加调节剂、采用新型电除尘器（三级）15（四）电除尘器的设计•设计集尘面积–采用有效驱进速度，由需要的效率根据多依奇公式推算出A=L/we.ln[1/(1-η)]•确定电场风速–V=L/F–V一般取1.0~1.5m/s•对初始浓度的考虑–若初始浓度加大，可能使电流降低，导致电晕闭塞–当初始浓度很大时，要求进行预除尘（如旋风除尘器）16（五）电除尘器的特点•电除尘器的优点：–电除尘器直接将能量给粉尘，故电除尘器的能耗指标抵。–净化效率高，能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。–阻力损失小，一般在20毫米水柱以下，和旋风除尘器比较，即使考虑供电机组和振打机构耗电，其总耗电量仍比较小。–允许操作温度高，如SHWB型电路尘器最好允许操作温度250℃，其他类型还有达到350~400℃或者更高的。–处理气体范围量大。–可以完全实现操作自动控制。17•电除尘器的缺点：–设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。–对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。–受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。–一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。–目前在某些企业实用效果达不到设计要求。18（六）电除尘器的维护•电除尘器本体的维护•电除尘器电气部分的维护191、电除尘器本体的维护（1）每周对保温箱进行一次清扫，在清扫过程中需同时检查电晕极支撑绝缘子及石英套管是否有破损、爬电等现象，如果有破损，则应及时更换。（2）每周应检查一次各振打转动装置及卸灰输灰转动装置的减速机油位，并适当补充润滑油。（3）各减速机第一次加油运转一周后更换新油，并将内部油污冲净，以后每次6个月更换一次润滑油，润滑油可采用40#机械油，推荐采用工业齿轮油（90#）。（4）每周清扫一次电晕极振打转动瓷联轴，在清扫过程中需同时检查是否有破坏，爬电等现象，如果有破坏，则应及时更换。（5）每年检查一次电除尘器壳体、检查门等处与地线的连接情况，必须保证其电阻值小于4Ω。（6）根据极排的积灰情况，选择适宜的振打程序或另编程更改程序。（7）每6个月检查一次电除尘器保温层，如发现破损，应及时修理。（8）每年测定一次电除尘器进出口处烟气量、含尘浓度和压力降，从而分析电收尘器性能的变化。20（9）电除尘器工作3个月以上，则应利用工艺生产停车机会对电除尘器内部构件进行检查、维护，其维护内容包括：a)检查各层气体分布板孔是否被粉尘堵塞，若部分孔被粉尘堵塞，则应仔细检查振打装置的工作状况，并进行适当处理。b)检查两极间距，仔细检查每个电场每个通道的偏差是否在10毫米以内，每根电晕线与阳极距离的偏差是否在5毫米以内，达不到要求进行处理。c)检查两极排面的积灰情况，如发现个别极排积灰过厚，则应分析该极排的振打情况，并进行适当处理。d)检查各检查门、顶盖、法兰联接等处是否严密，如有漏风，要进行处理。e)检查各振打装置是否松动、磨损等。f)检查机内的积灰情况。（10）操作人员进入电场内前须作如下工作：a)确认电场已断电。b)在高压控制柜上挂“正在检修设备，禁止合闸”的警告。c)用放电线给电场放电。212、电除尘器电气部分的维护（1）高压控制柜和高压发生器均不允许开路运行。（2）及时清扫所有绝缘件上的积灰和控制柜内部积灰，检查接触器开关、继电器线圈、触头的动作是否可靠，保持设备的清洁干燥。（3）每年测量一次，高压发生器和控制柜的接地电阻≤2Ω。（4）每年更换一次高压发生器的干燥剂。（5）每年一次进行变压器油耐压试验，其击穿电压不低于交流有效值40kV/2.5mA。22七、除尘技术的发展近年来，尘源控制发展的重点集中于以下方面：①改善控制效果的同时减少抽风量；②密闭罩方便生产操作及检修；③移动性和阵发性尘源的控制；④炉窑二次烟尘的控制。23改善控制效果的同时减少抽风量胶带（或链板）输送机的受料点是大量存在的尘源，新型的“双层密闭罩”取代传统密闭罩，有效地削弱了物料溜放时产生的冲击作用，并防止物料逸出，因而控制效果更好，抽风量却下降50％。24密闭罩方便生产操作及检修克服密闭同生产和检修矛盾的有效途径是采用活动框架和凹槽盖板结构。盖板可轻便地取下或打开，利于观察和操作，凹槽密封效果好。检修时，框架很容易拆卸并按原样恢复。对于振动筛一类的产尘设备，这种密闭型式更具优越性。25移动性和阵发性尘源的控制许多工业部门存在着移动尘源，位置不定，移动规律不明显，固定式控制难以奏效。“移动通风口尘源控制装置（矿山地下的尘源控制，在原有的洒水和通风降尘基础上，注入了净化技术，通风气流含尘量大幅度降低，井下作业环境进一步改善。为了有效控制露天矿山路面扬尘，开发了高效抑尘剂，将其加水调制并喷洒于路面、料场或地表，可减少扬尘95％，使实施区域的粉尘浓度低于2mg/nm3。26炉窑二次烟尘的控制工业炉窑伴随加、出料产生的二次烟尘具有阵发性，其控制难度较大。对于转炉、炼钢电炉、混铁炉等许多炉窑，已开发了适合其特点的烟尘控制技术。一种将尘源控制和净化合一的技术是“屋顶电除尘”，已于1998年成功地在“攀钢”提钒炼钢转炉车间应用，依靠烟气热压和合理气流组织，使烟尘通过设在屋顶的电除尘器，不需风机和管道，排尘浓度和降低岗位粉尘浓度都达到了国家标准。27工业防尘技术展望1）工业防尘法规更完善，执法更强化。进入21世纪，我国经济将继续高速发展，公众对工作和生活环境的要求将更高，有关法规更趋完善，执法力度将更为加强。工业防尘技术必须在高效、低耗、可靠、方便等方面达到一个新的水平。2）加强工业防尘技术标准的建设。目前，许多防尘设施不规范，标准化程度差，质量不高，达不到预期效果。在尘源控制方面，尤显薄弱，工业防尘技术标准化问题，已直接影响工业防尘工作的进行。3）工业防尘技术将与生产工艺更紧密结合。首先，积极促进生产工艺及设备的改进，努力实现本质无害化，达到事半功倍之效；其次，工业防尘技术应力求促进产品产量和质量的提高；再者，应更方便操作和维修。4）工业防尘将紧密结合节能。通过工业防尘技术的实施，使生产工艺简化，生产能耗降低；促进二次能源的回收；在保证防尘效果的同时，尽量减少处理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗；等等。例如，前述的磨机制粉系统简化，还有将采暖或空调车间被抽吸的空气中含尘气体高度净化后再返回利用，都是成功实例。5）PLC的应用将更为普遍，工控机（IPC）的应用也将迅速扩大，水平进一步提高。工业防尘设施集中管理、信息图文的远距离传输、专家系统等技术都将越来越多地用于工业防尘。281、高温陶瓷除尘器•对于燃煤联合循环发电系统（IGCC），发展既能满足燃气轮机要求同时又能满足环境保护要求的高温燃气净化系统是非常重要的，它是燃煤联合循环发电技术真正商用化的最关键技术之一。高温陶瓷过滤器，目前被普遍认为是最有前途的高温除尘设备。陶瓷过滤器对高温燃气中的粉尘进行过滤于用砂砾层（颗粒层除尘器）或纤维层（布袋除尘器）对气体净化都基于同一过滤理论。29•陶瓷过滤器的过滤元件目前普遍采用高密度材料，制成的陶瓷过滤元件主要有棒式、管式、交叉流式三种。下图为一种交叉流式陶瓷过滤器元件，它由薄的多孔陶瓷板组成，通过烧结形成带有通道的肋状整体。含尘气体从短通道端进入过滤器，然后在每个通道过滤后进入通道较长的清洁气体端，清洁气体通道的一端封死是清洁气体流入清洁气体汇集箱，短通道内所捕集的尘粒通过反向脉冲气流定期清除。30312、水膜除尘器（湿式除尘器）•利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜，使粉尘被水膜捕获，气体得到净化，这类净化设备叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性（百叶）水膜和离心水膜除尘器等多种。3233•含尘气体由简体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被筒体内壁流动的水膜层所吸附，随水流到底部锥体，经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样，在简体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜，达到提高除尘效果的目的。这种湿式除尘器结构简单，金属耗量小，耗水量小。其缺点是高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象。34八、除尘器的选择•