大气污染控制工程课件：6 除尘装置-2-97203404.ppt

1、机械除尘器机械除尘器电除尘器电除尘器袋式除尘器袋式除尘器湿式除尘器湿式除尘器除尘器的选择与发展除尘器的选择与发展本章主要内容本章主要内容1二、电除尘器二、电除尘器1. 电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理2. 电晕放电电晕放电3. 粒粒子荷电子荷电4. 荷荷电粒子的运动和捕集电粒子的运动和捕集5. 被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除6. 电除尘电除尘器的结构器的结构7. 粉尘电阻率粉尘电阻率8. 电除尘电除尘器的选择和设计器的选择和设计2电电除尘除尘器器含尘气体在通过高压电含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，场进行电离的过程中，使尘粒带电，并且在电使尘粒带电，并且在电场力的作用下使尘粒沉场力

2、的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。的一种除尘设备。二、电除尘器二、电除尘器3电除尘器的特点电除尘器的特点 与其他除尘器的根本区别在于，与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在分离力直接作用在粒子上粒子上，而不是作用在整个气流上，而不是作用在整个气流上 能耗低，大约能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3 压力损失小，一般为压力损失小，一般为200500Pa 处理烟气量大，可达处理烟气量大，可达105106m3/h 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99 可在高温或强腐蚀性气体下操

3、作可在高温或强腐蚀性气体下操作 一次投资成本高、安装精度要求高、对粉尘比电阻一次投资成本高、安装精度要求高、对粉尘比电阻有要求有要求二、电除尘器二、电除尘器41. 电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理三个基本过程三个基本过程悬浮粒子荷电悬浮粒子荷电带电粒子在电场带电粒子在电场内迁移和捕集内迁移和捕集捕集物从集尘捕集物从集尘表面上清除表面上清除二、电除尘器二、电除尘器52. 电晕放电电晕放电金属丝放出的电金属丝放出的电子迅速向正极移子迅速向正极移动，与气体分子动，与气体分子撞击使之离子化撞击使之离子化气体分子离子化气体分子离子化的过程又产生大的过程又产生大量电子量电子-雪崩过程雪崩过程远离金属丝

4、，电远离金属丝，电场强度降低，气场强度降低，气体离子化过程结体离子化过程结束，电子被气体束，电子被气体分子捕获分子捕获气体离子化区域气体离子化区域电晕区电晕区自由电子和自由电子和气体负离子气体负离子是粒子荷电是粒子荷电的电荷来源的电荷来源电晕放电电晕放电发生在金发生在金属丝和金属丝和金属管之间属管之间高压直流电晕荷电是使悬浮粒子荷电最有效的方法高压直流电晕荷电是使悬浮粒子荷电最有效的方法二、电除尘器二、电除尘器62. 电晕放电电晕放电起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强管式电除尘器内任一点的电场强度度)/ln()(abrV

5、rE二、电除尘器二、电除尘器7b ar一距电晕线中心的一距电晕线中心的距离距离a一一电晕线电晕线半径半径b一一管管式电除尘器的式电除尘器的半径半径V一一电晕电晕线和集式电极之间的线和集式电极之间的电压电压2. 电晕放电电晕放电起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压起始电晕电压开始产生电晕电流所施加的电压 管式电除尘器内任一点的电场强度管式电除尘器内任一点的电场强度 起始电晕电压与烟气性质和起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸电极形状、几何尺寸等因等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式） 一空气的相对密度一空气的相对密度 m导线光滑

6、修正系数，无因次，导线光滑修正系数，无因次，0.5m10-2s， 完全可以忽略不计完全可以忽略不计 所以，驱进速度所以，驱进速度tmdpe)3(324010001010108 . 1181861/3/326523ppppdddmd二、电除尘器二、电除尘器驱进速度驱进速度4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集23s/cm)e(dQEt )md(ppp313)d/(QEpp3驱进速度与粒径和场强的关驱进速度与粒径和场强的关系系二、电除尘器二、电除尘器 与电场强度与电场强度的平方成正比的平方成正比 当颗粒直径为当颗粒直径为 2-50m时，时，与粒径成正比与粒径成正比驱进速度驱进速度4. 荷电

7、粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集24 假定假定: 除尘器中气流为紊流状态除尘器中气流为紊流状态 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度和气流分布是均匀的气流分布是均匀的 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程 忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响进入气流等影响 二、电除尘器二、电除尘器粒子的捕集效率粒子的捕集效率德意希公式德意希公式4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集25dt时间内在长度为时间内在长度为dx的空间所捕集的粉尘量为的空间所捕集的粉尘量为由由

8、dtdx/u积分积分得得2111 exp()iiiiAQ iiiaddxFu 21021iiLiiiiaddxFuAnQ 二、电除尘器二、电除尘器粒子的捕集效率粒子的捕集效率德意希公式德意希公式4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集26()()iiidnadxdtFdx d 二、电除尘器二、电除尘器粒子的捕集效粒子的捕集效率率4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集27二、电除尘器二、电除尘器粒子的捕集效粒子的捕集效率率4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集28 徳意希方程只适用于徳意希方程只适用于粒子的粒径相同粒子的粒径相同而且而且驱进速度驱进速度不超过气流速度的不超过

9、气流速度的 10%20% 作为除尘总效率的近似估算，作为除尘总效率的近似估算，应取某种形式的应取某种形式的平平均驱进速度均驱进速度 有效驱进速度有效驱进速度: 实际中常常根据在一定的除尘器结构实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意型式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相应驱进速度值，以希方程式中反算出的相应驱进速度值，以e表示表示二、电除尘器二、电除尘器有效驱进速度有效驱进速度4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集29粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度（m/s）粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度（m/s）煤粉煤粉(飞灰飞灰)0.

10、100.14冲天炉冲天炉(铁焦比铁焦比10 )0.030.04纸浆及选纸纸浆及选纸0.08水泥生产水泥生产(干法干法)0.060.07平炉平炉0.06水泥生产水泥生产(湿法湿法)0.100.11酸雾酸雾(H2SO4)0.060.08多层床式焙烧炉多层床式焙烧炉0.08酸雾酸雾(TiO2)0.060.08红磷红磷0.03飘旋焙烧炉飘旋焙烧炉0.08石膏石膏0.160.20催化剂粉尘催化剂粉尘0.08二级高炉二级高炉( 80生铁生铁)0.125二、电除尘器二、电除尘器有效驱进速度有效驱进速度4. 荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集30 电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积电晕极和集尘极上都会有粉尘

11、沉积 粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，需要清灰需要清灰 从集尘极清除已沉积的粉尘时必须注意防止粉尘重新进从集尘极清除已沉积的粉尘时必须注意防止粉尘重新进入气流入气流 在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板 在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰动力清灰二、电除尘器二、电除尘器5. 被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除 清清灰机理灰机理31 现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰 常用的振

12、打器有电磁型和挠臂锤型常用的振打器有电磁型和挠臂锤型 振打振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打系统要求既能产生高强度的振打力，又能调节振打强度和频率强度和频率二、电除尘器二、电除尘器5. 被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除 清清灰装置灰装置32 单区电除尘器的两种主要形式为管式和板式。单区电除尘器的两种主要形式为管式和板式。 管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体或需要用水洗刷电极管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体或需要用水洗刷电极的场合。的场合。 板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25-50m3/s以上。以上

13、。 二、电除尘器二、电除尘器6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的类型电除尘器的类型 单区电除尘器单区电除尘器33二、电除尘器二、电除尘器6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的类型电除尘器的类型 双区电除尘器双区电除尘器 粉尘的荷电和驱进捕集过程分设在两个不同空间区域的电除尘器。粉尘的荷电和驱进捕集过程分设在两个不同空间区域的电除尘器。 主要用于空气调节系统的进气净化方面。主要用于空气调节系统的进气净化方面。 也可适用于高电阻率粉尘的除尘，可以防止反电晕，并具有体形小也可适用于高电阻率粉尘的除尘，可以防止反电晕，并具有体形小、耗钢少、耗电少等特点。、耗钢少、

14、耗电少等特点。34二、电除尘器二、电除尘器6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构35电晕电极电晕电极 电晕电极安装在两集尘板之间，起到使颗粒荷电并驱使电晕电极安装在两集尘板之间，起到使颗粒荷电并驱使带电颗粒向集尘板运动的作用带电颗粒向集尘板运动的作用 电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等度高、能维持准确的极距、易清灰等 二、电除尘器二、电除尘器6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构36 圆形线、星形线、锯齿线、芒刺线圆形线、星形线、

15、锯齿线、芒刺线 二、电除尘器二、电除尘器电晕电极电晕电极6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构37 电晕线固定方式电晕线固定方式 重锤悬吊式重锤悬吊式 管框绷线式管框绷线式 二、电除尘器二、电除尘器电晕电极电晕电极6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构38 集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量量 （约占总耗量的（约占总耗量的4050%）有很大影响）有很大影响 性能良好的集尘极应满足下述基本要求性能良好的集尘极应满足下述基本要求 振打时粉尘的二次扬起少振打时粉尘的二次扬起

16、少 单位集尘面积消耗金属量低单位集尘面积消耗金属量低 极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形 振打时易于清灰，造价低振打时易于清灰，造价低二、电除尘器二、电除尘器集尘极集尘极6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构39二、电除尘器二、电除尘器集尘极：管式电除尘器集尘极集尘极：管式电除尘器集尘极6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构40长长10-20m、高、高10-15m，板间距，板间距0.2-0.4m宽间距电除尘器：宽间距电除尘器：板间距比平常增加板间距比平常增加50100%，除尘器

17、性能不变，除尘器性能不变二、电除尘器二、电除尘器集尘极集尘极：板式：板式电除尘器集尘极电除尘器集尘极6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构41 高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电高场强和电晕电流晕电流 供电设备必须十分稳定，希望工作供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上寿命在二十年之上 通常高压供电设备的输出峰值通常高压供电设备的输出峰值电压为电压为70一一l000kV，电流，电流为为1002000mA 分组供电分组供电，增加供电机组的数目，减少每个机组供电的，增加供电机组的数目，减少每个机组供电的

18、电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资增加二、电除尘器二、电除尘器高压供电设备高压供电设备6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构42 电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响响 为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板管内应设气流分布板 最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板、分板、分布格子、槽形布格子、槽形钢式和栏杆型分布板钢式和栏杆型分布板 对气流分布的具体要求是对气

19、流分布的具体要求是 任何一点的流速不得超过该断面平均流速的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，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以上测点的流速与平均流速不得相差土相差土25%二、电除尘器二、电除尘器气流分布板气流分布板6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构43气流分布不均匀时气流分布不均匀时，电除尘器通过率，电除尘器通过率的校正系数的校正系数FV0VPP F二、电除尘器二、电除尘器气流分布板气流分布板6. 电除尘器的类型和结构电除尘器的类型和结构电除尘器的电除尘器的结构结构447. 粉尘比电阻粉尘比电阻

20、如果比电阻过低，放电很快，当带负电的粉尘到达集尘极如果比电阻过低，放电很快，当带负电的粉尘到达集尘极后立即因静电感应获得与集尘极同极性的正电荷。正电荷后立即因静电感应获得与集尘极同极性的正电荷。正电荷形成的斥力会使沉积的粉尘又重返气流。形成的斥力会使沉积的粉尘又重返气流。 如果比电阻过高，到达集尘极的粉尘放电很慢，残留着部如果比电阻过高，到达集尘极的粉尘放电很慢，残留着部分电荷排斥后来的粉尘，且会在粉尘层和极板之间造成电分电荷排斥后来的粉尘，且会在粉尘层和极板之间造成电压降，引起粉尘层空隙中的气体被电离，发生压降，引起粉尘层空隙中的气体被电离，发生“反电晕反电晕”放电放电。 影响粉尘层比电阻除

21、粒子温度和组成之外，还包括粒子大影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外，还包括粒子大小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场小和形状，粉尘层厚度和压缩程度，施加于粉尘层的电场强度等。强度等。 二、电除尘器二、电除尘器457. 粉尘比电阻粉尘比电阻高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响 高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降高比电阻粉尘会干扰电场条件，导致除尘效率下降 低于低于1010cm时，比电阻几乎对除尘器操作和性能时，比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响没有影响 比电阻介于比电阻介于10101011cm之间时，火花率增加，操之间时，火花率增加，操作电

22、压降低作电压降低 高于高于1011cm时，产生明显反电晕时，产生明显反电晕二、电除尘器二、电除尘器467. 粉尘比电阻粉尘比电阻粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响粉尘比电阻对除尘器伏安特性的影响 二、电除尘器二、电除尘器477. 粉尘比电阻粉尘比电阻粉尘比电阻对有效驱进速度的影响粉尘比电阻对有效驱进速度的影响 Q: Estimate the total collection area required for a 95% efficient fly-ash ESP that treats 8000 m3/min. The ash resistivity is 1010 and 1011 cm,

23、respectively. 二、电除尘器二、电除尘器487. 粉尘比电阻粉尘比电阻粉尘比电阻对场强分布的影响粉尘比电阻对场强分布的影响 二、电除尘器二、电除尘器49粉尘层粉尘层7. 粉尘比电阻粉尘比电阻克服高比电阻影响的方法克服高比电阻影响的方法 保持电极表面尽可能清洁保持电极表面尽可能清洁 采用较好的供电系统采用较好的供电系统 烟气调质烟气调质 改变烟气温度改变烟气温度 发展新型电除尘器发展新型电除尘器 增加烟气湿度，或向烟增加烟气湿度，或向烟气中加入气中加入SO3、NH3，及，及Na2CO3等化合物，使粒等化合物，使粒子导电性增加。最常用子导电性增加。最常用的化学调质剂是的化学调质剂是SO

24、3向烟气中喷水，同时增加向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度烟气湿度和降低温度二、电除尘器二、电除尘器508. 电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计 经验公式类比方法经验公式类比方法 参数参数符号符号取值范围取值范围板间距板间距S2328cm驱进速度驱进速度318cm/s比集尘极表面积比集尘极表面积A/Q3002400 m2/(1000m3/min)长高比长高比L/H0.51.5比电晕功率比电晕功率Pc/Q1800-18000 W/ (1000m3/min)电晕电流密度电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2平均气流速度平均气流速度 v 12m/s烟煤锅炉烟煤锅炉v1.11.6m/s

25、褐煤锅炉褐煤锅炉v1.82.6m/s二、电除尘器二、电除尘器51 收集有关资料收集有关资料(1)粉尘的比电阻及其随运行条件的变化情况；粉尘的比电阻及其随运行条件的变化情况；(2)电除尘器壳体承受压力；电除尘器壳体承受压力；(3)电除尘器的风载、雪载以及地震载荷：电除尘器的风载、雪载以及地震载荷：(4)安装除尘器处的海拔高度；安装除尘器处的海拔高度；(5)车间、现场平面图。车间、现场平面图。 确定粉尘的有效驱进速度确定粉尘的有效驱进速度 确定所要求的除尘效率和集尘极板面积确定所要求的除尘效率和集尘极板面积 电除尘器选型电除尘器选型 验算电场风速验算电场风速(0.7-1.3m/s)8. 电除尘器的

26、选择和设计电除尘器的选择和设计 二、电除尘器二、电除尘器8. 电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计电除尘器的辅助设计因素电除尘器的辅助设计因素 电晕电极：电晕电极：支撑方式和方法支撑方式和方法集尘电极：集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能整流装置：整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置电晕电极和集尘电极的振打机构：电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列总数和排列灰斗：灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置几何形状、尺寸、容量、总数和位置输灰系统：输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施便于电除尘器内部检查和维修的检修门便于电除尘器内部检查和维修的检修门高强度框架的支撑体绝缘器：高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性类型、数目、可靠性气体入口和出口管道气体入口和出口管道的排列的排列需要的建筑和地基需要的建筑和地基获得均匀的低湍流气流分布的措施获得均匀的低湍流气流分布的措施二、电除尘器二、电除尘器53