1、n第六章第六章 電除塵器電除塵器nElectrostatic Electrostatic Precipitators(ESP)Precipitators(ESP)n6-1 概述概述n6-2 電暈放電電暈放電n6-3 電場電場 n6-4 粉塵荷電粉塵荷電 n6-5 粉塵的遷移和搜集粉塵的遷移和搜集 n6-6 電除塵器的構(gòu)造電除塵器的構(gòu)造 n6-7 粉塵比電阻粉塵比電阻 n6-8 電除塵器的選擇和設(shè)計(jì)電除塵器的選擇和設(shè)計(jì) 6-1概述概述n一、電除塵的性能特點(diǎn)一、電除塵的性能特點(diǎn)n氣體除塵從廣義上來說可以分為機(jī)械方法氣體除塵從廣義上來說可以分為機(jī)械方法和電氣方法兩大類。機(jī)械的方法包括根本和電氣方法兩

2、大類。機(jī)械的方法包括根本上依托慣性力和機(jī)械力回收粒子的一切方上依托慣性力和機(jī)械力回收粒子的一切方法在內(nèi)，如重力沉降法、離心分別法、氣法在內(nèi)，如重力沉降法、離心分別法、氣體洗滌法、介質(zhì)過濾法等等。電氣的方法體洗滌法、介質(zhì)過濾法等等。電氣的方法就是電除塵。它與一切機(jī)械方法的區(qū)別在就是電除塵。它與一切機(jī)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別于作用在懸浮粒子上的使粒子與氣體分別的力。的力。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n1 分別的作用力直接施于粒子本身，這種力是由電場中分別的作用力直接施于粒子本身，這種力是由電場中粉塵荷電引起的庫侖力，而機(jī)械方法大多把作用力作用在粉塵荷電引起的庫侖力，而機(jī)械方法大多把作用

3、力作用在整個(gè)氣體。整個(gè)氣體。n2 直接作用的結(jié)果使得電除塵器比其它除塵器所需功率直接作用的結(jié)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。處置最少，氣流阻力最小。處置1000m3/h的氣體，耗電的氣體，耗電0.1-0.8度，度，P=1001000Pa。n3 它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子，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(zhì)過濾法或洗滌法那樣遭到氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制，也不象介質(zhì)過濾法或洗滌法那樣遭到氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制，能回收微型范圍的細(xì)小粒子。能回收微型范圍的細(xì)小粒子。1m左右的左右的n4 除塵效率高，普通在除塵效率高，普通在95-99%。處置量大，

4、可運(yùn)用于。處置量大，可運(yùn)用于高溫、高壓，具有抑制氣體和粒子腐蝕的才干。延續(xù)操作高溫、高壓，具有抑制氣體和粒子腐蝕的才干。延續(xù)操作并可自動(dòng)化，故運(yùn)用廣泛。并可自動(dòng)化，故運(yùn)用廣泛。n5. 主要缺陷是設(shè)備龐大，耗費(fèi)鋼材多，初投資大，要求主要缺陷是設(shè)備龐大，耗費(fèi)鋼材多，初投資大，要求安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)管理技術(shù)較高。安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)管理技術(shù)較高。n二、電除塵開展簡介二、電除塵開展簡介n 早在公元前早在公元前600年，希臘人就知道被摩擦過的琥年，希臘人就知道被摩擦過的琥珀對(duì)細(xì)粒子和纖維的靜電吸引作用，庫侖發(fā)現(xiàn)的平方反珀對(duì)細(xì)粒子和纖維的靜電吸引作用，庫侖發(fā)現(xiàn)的平方反比定律成為靜電學(xué)的科學(xué)根底，它也是電除塵實(shí)際的出比定律成

5、為靜電學(xué)的科學(xué)根底，它也是電除塵實(shí)際的出發(fā)點(diǎn)。威廉描畫到：電能吸引由熄滅的火花產(chǎn)生的煙。發(fā)點(diǎn)。威廉描畫到：電能吸引由熄滅的火花產(chǎn)生的煙。1745年，富蘭克林年，富蘭克林(1706-1790)開場研討尖端放電，他開場研討尖端放電，他似乎是首先研討我們?nèi)缃袼婕暗降碾姇灧烹姟Ｗ钤缬兴坪跏鞘紫妊杏懳覀內(nèi)缃袼婕暗降碾姇灧烹姟Ｗ钤缬嘘P(guān)煙塵電力吸引的文學(xué)表達(dá)出自英國的宮廷內(nèi)科醫(yī)生威關(guān)煙塵電力吸引的文學(xué)表達(dá)出自英國的宮廷內(nèi)科醫(yī)生威廉吉伯特，時(shí)間是廉吉伯特，時(shí)間是1600年。年。1772年，貝卡利亞對(duì)于大量年，貝卡利亞對(duì)于大量煙霧的氣體中的放電、電風(fēng)景象進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)以后，煙霧的氣體中的放電、電風(fēng)景象進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)

6、以后，1824-1908年，一些人做了一些有關(guān)凈化過程中煙霧、年，一些人做了一些有關(guān)凈化過程中煙霧、煙草中的煙等實(shí)驗(yàn)。煙草中的煙等實(shí)驗(yàn)。1908年，柯特雷爾發(fā)表了他的第一年，柯特雷爾發(fā)表了他的第一個(gè)專利，并在賽爾拜冶煉廠電除塵勝利地回收了過去很個(gè)專利，并在賽爾拜冶煉廠電除塵勝利地回收了過去很難處置的硫酸霧。后來在他的學(xué)生施密特協(xié)助下又進(jìn)展難處置的硫酸霧。后來在他的學(xué)生施密特協(xié)助下又進(jìn)展了開展，為在冶金和水泥工業(yè)中迅速廣泛地采用電除塵，了開展，為在冶金和水泥工業(yè)中迅速廣泛地采用電除塵，控制空氣污染奠定了根底，從上世紀(jì)二十年代到四十年控制空氣污染奠定了根底，從上世紀(jì)二十年代到四十年代開場運(yùn)用于其它

7、工業(yè)。代開場運(yùn)用于其它工業(yè)。本杰明本杰明富蘭克林名言：富蘭克林名言：n懶惰象生銹一樣，比勞累更能耗費(fèi)身體；經(jīng)常用的懶惰象生銹一樣，比勞累更能耗費(fèi)身體；經(jīng)常用的鑰匙，總是亮閃閃的。鑰匙，總是亮閃閃的。 n切勿坐耗光陰，須知每時(shí)每刻都有無窮的利息；日切勿坐耗光陰，須知每時(shí)每刻都有無窮的利息；日計(jì)缺乏，歲計(jì)有余。計(jì)缺乏，歲計(jì)有余。 n時(shí)間是一味能治百病的良藥。時(shí)間是一味能治百病的良藥。 n勤勉。不浪費(fèi)時(shí)間，每時(shí)每刻做些有用的事，戒掉勤勉。不浪費(fèi)時(shí)間，每時(shí)每刻做些有用的事，戒掉一切不用要的行動(dòng)。一切不用要的行動(dòng)。 n不勞苦，無所得。不勞苦，無所得。 n時(shí)間不可空過，惟用之于有益的任務(wù)；一切無益的時(shí)間不

8、可空過，惟用之于有益的任務(wù)；一切無益的行動(dòng)，應(yīng)該完全制止。行動(dòng)，應(yīng)該完全制止。 n讀書是我獨(dú)一的文娛，我不把時(shí)間浪費(fèi)于酒店、賭讀書是我獨(dú)一的文娛，我不把時(shí)間浪費(fèi)于酒店、賭博或任何一種惡劣的游戲。博或任何一種惡劣的游戲。 n懶惰行走得那么慢，以致貧窮很快趕上了它。懶惰行走得那么慢，以致貧窮很快趕上了它。本杰明本杰明富蘭克林名言富蘭克林名言(續(xù)續(xù))：n沒有任何動(dòng)物比螞蟻更勤勞，然而它卻最沉默寡言。沒有任何動(dòng)物比螞蟻更勤勞，然而它卻最沉默寡言。n他熱愛生命嗎？那么別浪費(fèi)時(shí)間，由于時(shí)間是構(gòu)成他熱愛生命嗎？那么別浪費(fèi)時(shí)間，由于時(shí)間是構(gòu)成生命的資料。生命的資料。n假設(shè)有什么需求明天做的事，最好如今就開場。

9、假設(shè)有什么需求明天做的事，最好如今就開場。 n老實(shí)和勤勉應(yīng)該成為他永久的伴侶。老實(shí)和勤勉應(yīng)該成為他永久的伴侶。 n絕望毀掉了一些人，而傲慢那么毀掉了許多人。絕望毀掉了一些人，而傲慢那么毀掉了許多人。n驕傲者憎恨他人驕傲。驕傲者憎恨他人驕傲。 n失足，他能夠馬上復(fù)站立；失信，他也許永難挽回。失足，他能夠馬上復(fù)站立；失信，他也許永難挽回。 n懿行美德遠(yuǎn)勝于貌美。懿行美德遠(yuǎn)勝于貌美。 n要強(qiáng)迫本人任務(wù)，不要等到任務(wù)來強(qiáng)迫他。要強(qiáng)迫本人任務(wù)，不要等到任務(wù)來強(qiáng)迫他。n把他人對(duì)他的詆毀放在塵土中；而把他人對(duì)他的恩把他人對(duì)他的詆毀放在塵土中；而把他人對(duì)他的恩惠刻在大理石上。惠刻在大理石上。 n假設(shè)他懂得量入

10、為出，那他就可以致富了。假設(shè)他懂得量入為出，那他就可以致富了。 電除塵器n三、電除塵的除塵過程三、電除塵的除塵過程n電除塵是何種安裝呢？概括而言，電除塵是電除塵是何種安裝呢？概括而言，電除塵是利用強(qiáng)電場使氣體發(fā)生電離，氣體中的粉塵利用強(qiáng)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，使氣體中的懸浮粒荷電在電場力的作用下，使氣體中的懸浮粒子分別出來的安裝。子分別出來的安裝。n用電除塵的方法分別氣體中的懸浮離子，需用電除塵的方法分別氣體中的懸浮離子，需四個(gè)步驟：氣體電離；粉塵荷電；粉塵沉集四個(gè)步驟：氣體電離；粉塵荷電；粉塵沉集;清灰。清灰。Dust-collection plateLHigh

11、 voltage wire for corona dischargeClean gashDirty gasCorona discharge along the length of wireCollected dust on plateDust removed from plates to hoppers2H電除塵器的任務(wù)原理電除塵器的任務(wù)原理n單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器四、除塵器的分類四、除塵器的分類n按構(gòu)造不同可作不同的分類，現(xiàn)從4個(gè)方面引見：n1按集塵電極型式可分為管式和板式電除塵器n管式：極線沿著垂直的管狀集塵電極的中心懸掛，適用于氣體量較小的情況

12、，普通采用濕式清灰方式。n板式：在相互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(shù)采用干式清灰方式。n2)按氣流流動(dòng)方式分為立式和臥式電除塵器n在工業(yè)廢氣除塵中，臥式板式電除塵器是運(yùn)用最廣泛的一種，我國1972年提出的系列化設(shè)計(jì)SHWB型就屬此類。n3按粉塵荷電區(qū)和分別區(qū)的空間布置不同分為單區(qū)和雙區(qū)電除塵器n單區(qū)：粉塵荷電和分別沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)展。n雙區(qū)：先有一組電極使粉塵荷電，然后另一組電極供應(yīng)靜電力，使帶電粒子沉降。典型的雙區(qū)除塵器多用于空調(diào)方面。國外有將它運(yùn)用于工業(yè)廢氣凈化方面的。n4按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器6-2 6-2 電暈放

13、電電暈放電 Corona discharge Corona dischargen一、氣體的導(dǎo)電n二、電暈的構(gòu)成n一、氣體的導(dǎo)電n電暈是氣體中電傳導(dǎo)的假設(shè)干方式之一，因此，在引見電暈放電時(shí)，需求先簡單說一說關(guān)于氣體導(dǎo)電的根本景象。n問題:n氣體導(dǎo)電、液體導(dǎo)電、固體導(dǎo)電的區(qū)別?n電擊穿或氣體放電電擊穿或氣體放電n 當(dāng)電極之間的電位差提高到某一點(diǎn)時(shí)，當(dāng)電極之間的電位差提高到某一點(diǎn)時(shí)，氣體的電離和電導(dǎo)性就大大添加，于是氣體的電離和電導(dǎo)性就大大添加，于是從絕緣形狀轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)形狀，這種導(dǎo)電從絕緣形狀轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)形狀，這種導(dǎo)電景象稱為氣體放電。景象稱為氣體放電。n電暈放電只是在放電極的一小段間隔內(nèi)電暈放電只是

14、在放電極的一小段間隔內(nèi)氣體有劇烈的電擊穿，放電時(shí)在電極周氣體有劇烈的電擊穿，放電時(shí)在電極周圍的空氣電離。圍的空氣電離。n火花放電是在放電極和集塵極之間有假火花放電是在放電極和集塵極之間有假設(shè)干狹窄的電擊穿，放電時(shí)電極間的空設(shè)干狹窄的電擊穿，放電時(shí)電極間的空氣電離。氣電離。n在電暈中產(chǎn)生離子的主要機(jī)制是由于氣體中的在電暈中產(chǎn)生離子的主要機(jī)制是由于氣體中的自在電子從電場中獲得能量，和氣體分子猛烈自在電子從電場中獲得能量，和氣體分子猛烈碰撞，使電子脫離氣體分子，結(jié)果產(chǎn)生帶陽電碰撞，使電子脫離氣體分子，結(jié)果產(chǎn)生帶陽電荷的氣體離子并添加了自在電子，這種景象稱荷的氣體離子并添加了自在電子，這種景象稱為電離

15、。要產(chǎn)生電離，碰撞電子必需具有一定為電離。要產(chǎn)生電離，碰撞電子必需具有一定的最小能量，成為電離能量，其數(shù)值根據(jù)被撞的最小能量，成為電離能量，其數(shù)值根據(jù)被撞出的分子或原子來決議。出的分子或原子來決議。n電子除了有強(qiáng)大的電離才干外，還具有可以附電子除了有強(qiáng)大的電離才干外，還具有可以附著在許多中性分子和原子上構(gòu)成陰離子的性質(zhì)。著在許多中性分子和原子上構(gòu)成陰離子的性質(zhì)。顯然，在任一間隔內(nèi)凈剩的電子數(shù)是由電離所顯然，在任一間隔內(nèi)凈剩的電子數(shù)是由電離所呵斥的電子數(shù)和因附著而損失的電子數(shù)之差。呵斥的電子數(shù)和因附著而損失的電子數(shù)之差。n電子附著對(duì)堅(jiān)持穩(wěn)定的陰電暈是很重要的。由于氣體電子附著對(duì)堅(jiān)持穩(wěn)定的陰電暈是

16、很重要的。由于氣體的遷移速度是自在電子的的遷移速度是自在電子的1/100，如沒有電子附著而構(gòu)，如沒有電子附著而構(gòu)成的大量陰離子，那么遷移速度高的自在電子就會(huì)迅成的大量陰離子，那么遷移速度高的自在電子就會(huì)迅速流至陽極，這樣便不能在電極之間構(gòu)成穩(wěn)定的空間速流至陽極，這樣便不能在電極之間構(gòu)成穩(wěn)定的空間電荷。差不多在到達(dá)電暈始發(fā)電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生火花放電荷。差不多在到達(dá)電暈始發(fā)電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生火花放電。在沒有電子附著的情況下，如某些氣體電。在沒有電子附著的情況下，如某些氣體N2、H2等，等，在很純的情況下，完全不能由電子附著構(gòu)成陰離子，在很純的情況下，完全不能由電子附著構(gòu)成陰離子，就只能采用陽電暈。由于陽電

17、暈中的電流載體是速度就只能采用陽電暈。由于陽電暈中的電流載體是速度比較小的陽離子。比較小的陽離子。n氣體放電可分為自持的和非自持的兩類。自持的是指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，不需求外來的電離方法。電暈放電僅靠電位來維持，不需求外來的電離方法。電暈放電是自持的一種。非自持的那么受外界電離劑的作放電是自持的一種。非自持的那么受外界電離劑的作用。用。n二、電暈的構(gòu)成二、電暈的構(gòu)成n假設(shè)在曲率很大的外表如一尖端或一根細(xì)線假設(shè)在曲率很大的外表如一尖端或一根細(xì)線和一根管子或一塊板之間有電位差，當(dāng)電位差增和一根管子或一塊板之間有電位差，當(dāng)電位差增大到一定值時(shí)，如到達(dá)一個(gè)

18、臨界值大到一定值時(shí)，如到達(dá)一個(gè)臨界值, 那么能構(gòu)成那么能構(gòu)成非均勻電場而產(chǎn)生電暈放電。雖然交流電壓也能非均勻電場而產(chǎn)生電暈放電。雖然交流電壓也能產(chǎn)生電暈，但交流電暈使荷電粒子產(chǎn)生擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電暈，但交流電暈使荷電粒子產(chǎn)生擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而直流電暈?zāi)敲串a(chǎn)生把離子驅(qū)向收塵電極的穩(wěn)定而直流電暈?zāi)敲串a(chǎn)生把離子驅(qū)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所采用的單極性電暈是在放電電極和收塵電極間構(gòu)成的穩(wěn)定的自發(fā)發(fā)生的氣體放電，電離過程局構(gòu)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臨近的強(qiáng)電場中的輝光

19、區(qū)或臨近輝限在放電電極臨近的強(qiáng)電場中的輝光區(qū)或臨近輝光區(qū)的地方，如以下圖所示：光區(qū)的地方，如以下圖所示：陰離子空間電荷區(qū)管電暈線電暈輝光n電暈分類電暈分類: :n 根據(jù)電極極性的不同，電暈有陽電暈根據(jù)電極極性的不同，電暈有陽電暈與陰電暈之分。當(dāng)放電電極和高壓直流電與陰電暈之分。當(dāng)放電電極和高壓直流電源的陰極銜接時(shí)，就產(chǎn)生陰電暈。源的陰極銜接時(shí)，就產(chǎn)生陰電暈。n陽電暈或陰電暈的存在有兩個(gè)主要條件：陽電暈或陰電暈的存在有兩個(gè)主要條件：n1 1在電暈電極附近必需有充足的電離源；在電暈電極附近必需有充足的電離源；n 2) 2) 在電離區(qū)發(fā)射出的離子必需能在在電離區(qū)發(fā)射出的離子必需能在電暈外區(qū)生成有效的

20、空間電荷。電暈外區(qū)生成有效的空間電荷。 n(一一) 電暈構(gòu)成機(jī)理電暈構(gòu)成機(jī)理n1 陰電暈構(gòu)成機(jī)理陰電暈構(gòu)成機(jī)理n 在電暈線周圍，發(fā)生在電暈線周圍，發(fā)生“電子雪崩的積累過程，在強(qiáng)電電子雪崩的積累過程，在強(qiáng)電場區(qū)域以外，電子逐漸減慢到小于碰撞電離所必需的速度，場區(qū)域以外，電子逐漸減慢到小于碰撞電離所必需的速度，并附著在氣體分子上構(gòu)成氣體離子。并附著在氣體分子上構(gòu)成氣體離子。n陰電暈：只是在很大的電子親和力的氣體或混和氣體中有陰電暈：只是在很大的電子親和力的氣體或混和氣體中有能夠構(gòu)成。能夠構(gòu)成。n外觀：在放電電極周圍有一連串光點(diǎn)或刷毛狀輝光。外觀：在放電電極周圍有一連串光點(diǎn)或刷毛狀輝光。n2. 陽電

21、暈構(gòu)成機(jī)制陽電暈構(gòu)成機(jī)制n接近陽極的放電極線的強(qiáng)電場空間內(nèi)，自在電子和氣體分接近陽極的放電極線的強(qiáng)電場空間內(nèi)，自在電子和氣體分子碰撞構(gòu)成電子雪崩過程。這些電子向著極線運(yùn)動(dòng)，而氣子碰撞構(gòu)成電子雪崩過程。這些電子向著極線運(yùn)動(dòng)，而氣體陽離子那么分開極線向強(qiáng)度逐漸降低的電場運(yùn)動(dòng)，成為體陽離子那么分開極線向強(qiáng)度逐漸降低的電場運(yùn)動(dòng)，成為電暈外區(qū)空間內(nèi)的全部電流。電暈外區(qū)空間內(nèi)的全部電流。n外觀：比較光滑，均勻的藍(lán)色的亮光包著整個(gè)放電電極外外觀：比較光滑，均勻的藍(lán)色的亮光包著整個(gè)放電電極外表，這種電離過程有分散性質(zhì)。表，這種電離過程有分散性質(zhì)。n(二)電暈起始電壓1.定義2.電暈起始電壓計(jì)算公式3.影響要素

22、(1)電暈起始電壓隨電極的幾何外形而變化n(2)氣體組成的影響n(3)溫度和壓力的影響n(二)電暈起始電壓n1.定義:電暈起始電壓指開場發(fā)生電暈放電時(shí)的電壓，也稱臨界電壓，與之相應(yīng)的場強(qiáng)稱為電暈起始場強(qiáng)或臨界場強(qiáng)。n在電除塵器中，影響電暈起始電壓的各要素和電暈放電時(shí)的電壓電流關(guān)系具有重要的意義，而電除塵器的電壓電流關(guān)系取決于電極的幾何外形、氣體的組成和形狀、已沉降的粉塵層厚度和性質(zhì)及懸浮粉塵的濃度和粒徑等。n2. 電暈起始電壓計(jì)算公式電暈起始電壓計(jì)算公式n如今推導(dǎo)管式電除塵器中電壓與場強(qiáng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。如今推導(dǎo)管式電除塵器中電壓與場強(qiáng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。近似把電暈線看成無限長的均勻帶電直線，電荷近似把電暈線看成無限長的均