電除塵器

電除塵器是利用靜電力從(cong) 氣流中分離懸浮粒子（塵粒或液滴）的裝置，與(yu) 其他除塵器的根本區別在於(yu) ：除塵過程的分離力（主要是靜電力）直接作用在粒子上，而不是作用在整個(ge) 氣流上，因此電除塵器具有分離粒子能耗低、氣流阻力小的特點。由於(yu) 作用在粒子上的靜電力相對較大，所以電除塵器也能有效地捕集亞(ya) 微米級粒子。還具有處理氣流量大，能連續操作，可在高溫或腐蝕性條件下工作等優(you) 點。

  除塵效率一般可大於(yu) 99%，對微小塵粒也有足夠的捕集效率。處理量大，能連續操作，可用於(yu) 高溫、高壓，廣泛應用於(yu) 冶金、化工、能源、材料、紡織等工業(ye) 部門。但靜設備龐大，占地麵積大，一次性投資費用高，應用範圍受粉塵比電阻限製，難以適應操作條件的變化，此外對製造、安裝質量要求高。

一、靜分類和特點

靜主要由放電電極和集塵電極組成。

放電電極（電暈極）是一根曲率半徑很小的纖細裸露電線，上端與(yu) 直流電源的一極相連，下端由吊錘固定位置，集塵電極是具有一定麵積的管和板，它與(yu) 電源的另一極相連。若在兩(liang) 極施加高壓，則在放電電極附近的電場強度很大，而在集塵電極附近的電場強度相對很小，因此兩(liang) 極之間的電場是不均勻強電場。

1、按集塵電極的結構形式分類

（1）管式

單管結構如圖所示。集塵極為(wei) F 150-300mm的圓形金屬管，管長為(wei) 3-5m。放電極線（電暈線）用重錘懸吊在集塵極園管的中心。管式電場強度高且變化均勻，但清灰比較困難。常用於(yu) 處理含塵氣體(ti) 量小或含霧滴的氣體(ti) 。

（2）版式

集塵極由多塊一定形狀的鋼板組合而成。放電極（電暈極）均布在兩(liang) 平行集塵極間。兩(liang) 平行集塵極的距離一般為(wei) 200-400mm，極板高度2-5mm。版式電場強度變化不均勻，清灰方便，製作安裝容易。

2、按氣流流動方式分類
（1）立式
一般管式為(wei) 立式，含塵氣流自下而上流過。立式占地麵積小，捕集效率高。
（2）臥式
含塵氣流沿水平方向流過完成除塵過程的稱為(wei) 臥式，又可分為(wei) 電場供電，容易實現對不同粒徑粉塵的分離，有利於(yu) 提高總除塵效率。安裝高度比立式低，操作和維修方便。

3、按電極在除塵器內(nei) 的布置分類

(1)單區

 集塵級和電暈極裝在同一區域內(nei) ，顆粒荷電和捕集在同一區域內(nei) 完成。

(2)雙區

 收塵極係統和電暈極係統分別裝在兩(liang) 個(ge) 不同區域內(nei) ，前區安裝電暈極稱電暈區，粉塵粒子在前區荷電；後區安裝集塵極稱為(wei) 收塵區，荷電粉塵粒子在收塵區被捕集。雙區主要用於(yu) 空調的空氣淨化方麵。

4、按清灰方式分類

(1)幹式

 幹燥狀態下采用機械振打、電磁振打和壓縮空氣等方法清除集塵極上粉塵的稱為(wei) 幹式。有利於(yu) 回收經濟價(jia) 值的粉塵，但容易產(chan) 生二次揚塵。

(2)濕式

 用水噴淋或用溢流水在集塵極表麵形成一層水膜，使沉積在集塵極上的粉塵和水一起流到除塵器下部排出。濕式除塵器無二次揚塵，效率高，但清灰水需要處理，對設備有腐蝕。

二、   靜的工作原理

在兩(liang) 個(ge) 曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個(ge) 足以使氣體(ti) 電離的靜電場。含塵氣體(ti) 在電暈極周圍強電場作用下發生電離，形成氣體(ti) 離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場力作用下向集塵極運動並在集塵極上沉積，從(cong) 而達到粉塵和氣體(ti) 分離的目的。當集塵極上粉塵達到一定厚度時，借助振打機構使粉塵落入下部灰鬥。可見，的工作原理包括電暈放電、氣體(ti) 電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，以及清灰等過程。

1.氣體(ti) 電離和電暈放電

   通常氣體(ti) 中隻含有極其微量的自由電子和氣體(ti) 離子，可視為(wei) 絕緣體(ti) 。在中，當兩(liang) 電極之間的電壓達到一定值時，兩(liang) 電極間的氣體(ti) 將發生電離由絕緣狀態轉變為(wei) 傳(chuan) 導狀態，即產(chan) 生氣體(ti) 電離或電擊穿，如電暈放電、輝光放電、火花放電及電弧放電。

（1）電暈放電

   電暈放電是一種不*的電擊穿，隻是在放電極周圍很薄的一氣層中出現電擊穿，兩(liang) 電極間的電流很小。而火花放電則是在放電極到收塵極之間有多條火花電擊穿，傳(chuan) 導電流較大。

ab段:氣體(ti) 導電僅(jin) 借助於(yu) 氣體(ti) 中原有少量自由電子，電流隨電壓升高而增大，但電流的值不高。
bc段：電壓由b’升到c’，極間導電電流幾乎沒有變化，說明沒有新電離出的電子和離子參與(yu) 導電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動能。
cd段：當電壓升高到c’點時，由於(yu) 氣體(ti) 中的電子已獲得足夠的動能，足以使與(yu) 之碰撞的氣體(ti) 中性分子發生電離，產(chan) 生新的電子和陽離子。失去能量的電子可與(yu) 其他中性氣體(ti) 分子結合成為(wei) 陰離子。新的電子和離子參與(yu) 導電。當電子在電場中獲得足夠大的動能後，又與(yu) 其他中性氣體(ti) 碰撞使其電離。新產(chan) 生的電子數和離子數像“雪崩”似地按等比級數增加。這就是所謂的氣體(ti) 電離中的電子雪崩，此時在放電電極周圍的電離區，可以看見淡藍色的光點或光環，也能聽見噝噝聲和劈啪的爆裂聲，這一現象稱為(wei) 電暈放電。

離開放電電極一定距離，經多次碰撞已經失去能量，由於(yu) 電場強度下降不足以使電子獲得足夠的能量再電離中性氣體(ti) 分子，電暈現象隨之消失。
開始發生電暈現象的電壓c’稱為(wei) 起始電暈電壓，曲線cd稱為(wei) 電暈放電段，在電暈放電區，通過氣體(ti) 的電離電流，稱為(wei) 電暈電流。

如果兩(liang) 極間的電壓升到e’點，由於(yu) 電暈區擴大，致使電極間產(chan) 生火花或電弧。電極間出現火花或電弧說明極間氣體(ti) 全部擊穿。火花放電時，極間電壓急劇下降，同時在極短的時間內(nei) 通過大量電流。出現火花放電的電壓稱為(wei) 火花放電電壓。運行時應經常保持在兩(liang) 極間的氣體(ti) 處於(yu) 不*被擊穿的電暈狀態，應盡量避免產(chan) 生短路現象。

(2)電暈的形成及離子遷移率

中能夠形成電暈放電的基本條件是: 在正負電極間的電位差，應保證形成使氣體(ti) 電離發生電暈放電的非均勻電場。在放電極表麵電場強度大，距放電極愈遠電場強度愈小。

在電暈區的陽離子向放電極(陰極）表麵遷移，而電子和陰離子向集塵極遷移。電子和陰離子是電場中粒子荷電的來源。實驗證實電場中離子的遷移速度與(yu) 電場強度成正比：

   可見，在一定的電場強度下，離子的遷移率愈大，其遷移速度愈快，電暈電流愈大。離子遷移率的大小與(yu) 氣體(ti) 的種類，氣體(ti) 的電負性、壓力、溫度和氣體(ti) 組成有關(guan) 。

2、粉塵粒子荷電

在中，粉塵粒子主要是借助電場力作用而被捕集。粉塵粒子荷電量愈大，被捕集的效果就愈大。理論和實踐都證明單壓電暈可使粉塵粒子荷電量較大。氣體(ti) 離子與(yu) 粉塵粒子碰撞，能使離子附著在粒子上而荷電。

兩(liang) 種荷電機製：一種是氣體(ti) 離子在電場力的作用下做定向運動與(yu) 粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為(wei) 電場荷電，dp>1.0m m。

另一種是氣體(ti) 離子作不規則熱運動時與(yu) 粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為(wei) 擴散荷電，dp<0.2m m。粒子介於(yu) 0.2-1.0m m的粒子，兩(liang) 種荷電機製均存在。

（1）電場荷電

在電場中氣體(ti) 離子沿電力線運動時與(yu) 粉塵粒子碰撞使其荷電。隨著粉塵粒子荷電量的增加，粉塵粒子自身將產(chan) 生局部電場，結果使附近的電力線向外偏轉，於(yu) 是減少了離子向粉塵粒子運動的機會(hui) ，直至後*偏離粉塵粒子，這時粉塵粒子的電荷不再增加，達到飽和。

（2）擴散荷電

由離子的熱運動引起，不存在飽和荷電量。與(yu) 離子熱運動強度、碰撞幾率、運動速度、粉塵粒子的大小和在電場裏的停留時間等有關(guan) 。

（3）電場荷電和擴散荷電聯合作用

dp>1 m m的粉塵粒子主要靠電場荷電，而擴散荷電電量很小，可忽略；dp>0.2 m m的粉塵粒子主要靠擴散荷電，而電場荷電甚微。粒徑在0.2-1.0 m m間的粉塵粒子，兩(liang) 種荷電機理獲得的電荷數量級大致相同。

3、荷電粒子的遷移和捕集

（1）驅進速度

 qE(電場作用在荷電粉塵粒子上的靜電力）=

 3mpdpw (粉塵粒子向集塵極遷移時受到的介質阻力）

同樣，對於(yu) 滑動區的顆粒，還應乘以係數C。

q--粉塵顆粒的荷電量，C; E--粉塵顆粒所出位置的電場強度，V/m；m --氣體(ti) 介質的動力粘度,Pa.s； dp --粉塵粒子的粒徑，m; w --荷電粉塵粒子在電場中的驅進速度（終末沉降速度），m/s。

（2）捕集效率

德意希假設：除塵器中氣流為(wei) 湍流狀態，在垂直於(yu) 集塵表麵的任一斷麵上粒子濃度和氣流分布是均勻的。粒子進入除塵器後立即完成了荷電過程；忽略電風、氣流分布不均勻，被捕集粒子重新進入氣流等影響。

氣體(ti) 流向x，氣體(ti) 和粉塵在x方向的流速皆為(wei) u，氣體(ti) 流量為(wei) Q;x方向上每單位長度的集塵版麵積為(wei) a，總集塵板麵積為(wei) A；電場長度為(wei) L，氣體(ti) 流動截麵積為(wei) F；直徑為(wei) dpi的顆粒，其驅進速度w，在氣體(ti) 中的濃度r。

在dt時間內(nei) 於(yu) 長度dx的空間所捕集的粉塵量為(wei) ：

  dn=a(dx)wi ri(dt)=-Fdx dri (dt=dx/dt) 

                →                    →                →

此即為(wei) 德意希的理論分級效率方程。

4、被捕集粉塵的清除

電暈極和集塵極上都會(hui) 有粉塵沉積，粉塵厚度為(wei) 幾mm，甚至幾cm。

對電暈極一般采用振打清灰方式，使電暈極上的粉塵很快被振打幹淨。

集塵極清灰方法有濕法和幹法。

  濕法使用水衝(chong) 洗集塵極板，使極板表麵經常保持著一層水膜，粉塵降落在水膜上時，隨水膜流下，從(cong) 而達到清灰的目的。濕法清灰的主要優(you) 點是粉塵重新進入量小，改進了的操作，同時也淨化部分有害氣體(ti) ，如SO2、HF等，缺點是極板腐蝕和汙泥處理。

  幹法是由機械撞擊或電極振動產(chan) 生的振動清除。大都采用電磁振打或錘式振打。

三.結構

1、電暈電極

 電暈極又稱放電電極，型式很多，目前常采用直徑為(wei) 3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等。

 電暈線固定方式有重錘懸吊，重錘重量10kg；另一種為(wei) 管框繃線式。

電暈線固定方式有重錘懸吊，重錘重量10kg；另一種為(wei) 管框繃線式。

2、集塵電極

管式集塵極   小型為(wei) 直徑為(wei) 15cm、長3m左右的園管；大型為(wei) 直徑為(wei) 40cm、長6m。每台除塵器的集塵極數目少則幾個(ge) ，多則100個(ge) 以上。

板式集塵極   極板二側(ce) 通常設有溝槽和擋板，既能加強板的剛性，又能防止氣流直接衝(chong) 刷極板的表麵，產(chan) 生二次楊塵。極板之間的間距，對的電場性能和除塵效率影響較大。間距太小（<200mm)電壓升不高，間距太大又受供電設備允許電壓的限製。采用60-72kV變壓器時極板間距一般取200-350mm。

3、電極清灰裝置

4、高壓供電設備

高壓供電設備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強和電暈電流。通常高壓供電設備的輸出峰值電壓為(wei) 70-100kV，電流為(wei) 100-2000mA。

為(wei) 使除塵器能在高壓下操作，避免過大的火花損失，高壓電源不能太大，必須分組供電。大型常常采用6個(ge) 或更多的供電機組。

5、氣流分布板

為(wei) 了減少渦旋，保證氣流分布均勻，在進口處應設變經管道，進口變經管內(nei) 應設氣流分布板。常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽型鋼式和欄杆型分布等，而以多孔板使用廣泛。通常采用厚度為(wei) 3-3.5mm的鋼板。孔徑為(wei) 30-50mm，分布板層數為(wei) 2-3層。

四、的選擇和設計

迄今，的選擇和設計仍然采用經驗和類比的方法。

*步：比集塵表麵積（A/Q)的確定

根據運行和設計經驗，確定有效驅進速度we

第二步：長高比的的確定

集塵板有效長度與(yu) 高度之比，當要求除塵效率大於(yu) 99%，除塵器的長高比至少要1.0-1.5

第三步：氣流速度的確定

由處理煙氣量和過流斷麵積計算煙氣的平均流速。