电除尘器

大气污染控制工程李广超华润徐州彭城电厂徐州阚山电厂徐州垞城电厂国华徐州电厂徐州发电厂第一台机组于1977年投产，到1987年共分三期建设安装了4台12.5万千瓦和4台20万千瓦机组，后经增容改造到1997年达143万千瓦，一度名列“全国第三大火力发电厂”。随着国家电力行业实施“上大压小，节能减排”，30万以下的小火电机组逐步列入淘汰之列。8电除尘器教学内容§8.1电除尘的基本原理§8.2电除尘器除尘效率的影响因素§8.3电除尘器的结构形式和主要部件§8.4电除尘器的选型8电除尘器1.教学要求(1)了解电除尘的基本原理(2)了解电除尘器除尘效率的影响因素(3)熟悉电除尘器的结构形式和主要部件(4)掌握电除尘器的选型(5)了解电除尘器的安装、调试、运行与维护2.教学重点(1)电除尘器的结构形式和主要部件(2)电除尘器的选型3.教学难点电除尘器除尘效率的影响因素§8.1电除尘的基本原理静电除尘是在高压电场的作用下，通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上的过程。利用静电除尘的设备称为静电除尘器(ElectrostaticPrecipitator,ESP)，简称电除尘器。8电除尘器⑴气体电离在一个由细导线与管状或板状的非均匀电场中，当直流电场足够高时，气体中原有的自由电子被加速到某一很高的的速度，并通过碰撞使气体中性分子电离成为新的自由电子和正离子。由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。开始发生电晕放电时的电压称为电晕电压，与之相应的电场强度称为起始电晕场强或临界场强。电晕放电(2)粒子荷电8电除尘器电除尘器中除尘过程示意图1—电晕极；2—电子；3—离子；4—尘粒；5—集尘极；6—供电装置；7—电晕区离子在电场中沿电力线作定向运动而与粒子碰撞并使其荷电.异常荷电现象:反电晕沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。电晕闭塞当含尘量大于某一数值时，电晕现象消失，尘粒在电场中得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞。（3）粉尘沉积在电晕区内，气体正离子向电晕极运动的路程极短，因此它们只能与极少数的尘粒相遇并使之荷正电，而沉降在电晕极上；在负离子区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘极上。8电除尘器(4)粉尘的清除电晕极的清灰一般采用机械振动的方式。集尘极清灰方法有在干式和湿式除尘器中是不同的。在干式除尘器中，沉积在集尘极上的粉尘是由机械撞击或电极振动产生的振动力清除的。现代的电除尘器大多采用电磁振打或锤式振打清灰，两种主要常用的振打器是电磁型和挠臂锤型。8电除尘器振片式声波清灰器8电除尘器机械撞击电磁振打声波干式除尘器湿式除尘器水冲洗静电除尘器主要有以下优点：①压力损失小（200~500Pa）；②除尘效率高（0.1~50μm，除尘效率90%~99﹪）；③气体处理量大；④适用范围广（可在350～400℃的高温下工作）；⑤能耗低，运行费用少。静电除尘器的缺点：①设备造价偏高；②除尘效率受粉尘物理性质影响很大，不适宜直接净化高浓度含尘气体；③对制造、安装和运行要求比较严格；④占地面积较大。8电除尘器§8.2电除尘器除尘效率的影响因素假定：①除尘器中气流为紊流状态；②在垂直于集尘极表面任一横断面上，粒子浓度和气流分布是均匀的；③粉尘粒径是均一的，且进入除尘器后立即完成荷电过程；④忽略电风和二次扬尘的影响。多依奇（Dertsch）在上述假定的基础上，提出了理论捕集效率的计算公式。§4.5电除尘器ρ1——电除尘器进口含尘气体的浓度，g/m3；ρ2——电除尘器出口含尘气体的浓度，g/m3；A——集尘极总面积，m2；Q——含尘气体流量，m3/s；ω——尘粒的驱进速度，m/s。当尘粒所受的静电力和尘粒的运动阻力相等时，尘粒向集尘极作匀速运动，此时的运动速度就称为驱进速度，用ω表示。)exp(1112QA§4.5电除尘器)exp(1112QAp理论驱进速度公式是含尘气流在除尘器内作层运动这一假设下导出的，然而实际上层流状态仅在某些双区电出尘器中才有可能达到。pdqE3理论计算公式实际工作中,先测出捕集效率,再代入多依奇反算出驱进速度,即有效驱进速度ωp。安徳逊-多依奇方程各种粉尘的有效驱进速度粉尘种类驱进速度/（m/s）粉尘种类驱进速度/（m/s）锅炉飞灰0.08～0.122镁砂0.047水泥0.0945氧化锌0.04铁矿烧结灰尘0.06～0.20氧化铅0.04氧化亚铁0.07～0.22石膏0.195焦油0.08～0.23氧化铝熟料0.13石英石0.03～0.055氧化铝0.084§4.5电除尘器有效驱进速度大致范围为0.02~0.2m/s。（1）粉尘特性的影响粉尘特性主要包括粉尘的粒径分布、真密度、堆积密度、粘附性和比电阻等，其中最主要的是粉尘的比电阻。§4.5电除尘器比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率，适宜的范围是从104Ω~2×1010Ω·cm。改变粉尘比电组石墨、碳黑和金属粉末等都属于这种低阻型粉尘。水泥、铅、锌等属于高阻型粉尘。对于高阻型粉尘，可通过加一些化学添加剂，如SO3,NH3,H2O和一些有机物的进行调质。烟气温度调至403K以下或623K以上，可使粉尘有较高的导电性。（2）烟气特性烟气特性主要包括烟气温度、压力、成分、温度、含尘浓度、断面气流速度和分布等。①气体的温度和湿度②含尘浓度③除尘器断面气流速度④断面气流分布§4.5电除尘器（3）结构因素（4）操作因素（5）清灰（6）火花放电频率§4.5电除尘器8电除尘器§8.3电除尘器的结构形式和主要部件§8.3.1静电除尘器的结构形式(1)管式和板式电除尘器单管电除尘器示意图多管电除尘器示意图板式电除尘器示意图8电除尘器8电除尘器(2)立式和卧式电除尘器CP2型立式电除尘器卧式电除尘器示意图8电除尘器8电除尘器(3)单区和双区电除尘器板式单区电除尘器示意图板式双区电除尘器示意图(4)干式和湿式电除尘器干式电除尘器示意图湿式电除尘器示意图8电除尘器§8.3.2静电除尘器的主要部件电晕电极集尘电极清灰装置气流分布装置支撑壳体灰斗8电除尘器（1）电晕电极电晕电极包括:电晕线电晕极框架吊杆支撑绝缘套管电晕极振打装置电晕线是产生电晕放电的主要部件，其性能的好坏直接影响电除尘器性能。对电晕电极的基本要求：①起晕电压低；②放电强度高，电晕电流大；③机械强度高，耐腐蚀；④能保证准确的极间距；⑤易清灰。(2)集尘板对集尘电极的要求是：①有利于粉尘在板面上沉积，二次扬尘小；②易于清灰，形状简单;③易于制造并有足够的刚度和强度。集尘极型式:管式板式8电除尘器(3)气流分布装置(4)除尘器外壳(5)供电装置8电除尘器8电除尘器§8.4电除尘器的选型（1）集尘极面积)11ln(pQAA——集尘极面积，m2；Q——处理气体流量，m3/s；η——集尘效率；ωp——微粒有效趋进速度，m/s。)exp(1112QAp（2）电场断面面积uQAeAe——电场断面面积，m2；Q——处理气体流量，m3/s；u——除尘器断面气流速度，m/s。8电除尘器（3）集尘室的通道个数由于每两块集尘极之间为一通道，则集尘室的通道个数n可由下式确定：bhuQnbhAneb——集尘极间距，m；h——集尘极高度，m；Q——气体流量，m3/s。8电除尘器（4）电场长度nhAL2L——集尘极沿气流方向的长度，m。H——电场高度，m（5）工作电压根据实际需要，工作电压U一般可按下式计算：U=250b（6）工作电流工作电流I可由集尘极的面积A与集尘极的电流密度Id的乘积来计算：I=AId8电除尘器【例8-1】设计一电除尘器用来处理石膏粉尘。若处理风量为129600m3/h，入口含尘浓度为3×10-2kg/m3，要求出口含尘浓度降至1.5×10-5kg/m3。试计算该除尘器所需极板面积、电场断面积、通道数和电场长度。解：查表知石膏粉尘的有效驱进速度为0.18m/s(平均值)处理风量为：除尘效率为：极板面积：)/(3636001296003smQ%5.99%100103105.1%100)1(2512)(1060)995.011ln(18.036)11ln(2mQAp8电除尘器取电场风速u=1.0m/s,则电场断面积为：取通道宽300mm，高h=6m,则通道数为：电场长度为：)(360.1362muQAe2063.036bhAne)(42.4620210602mhnAL电除尘器型式的选择电除尘器的型式和配置需根据处理含尘气体的性质及处理要求决定，其中最重要的因素是粉尘比电阻。如果粉尘的比电阻适中（105～1010Ω·cm），则采用普通干式除尘器。对于比电阻高的粉尘，宜采用宽极距型和高温电除尘器，如仍然采用普通型电除尘器，则应在含尘气体中加入适量的调理剂（如NH3、H2O等），以降低粉尘的比电阻。对于比电阻低的粉尘，由于在电场中产生跳跃，一般的干式电除尘器难于捕集，可以在电除尘器后加一个旋风除尘器或过滤式除尘器。