煙氣除塵-靜電除塵器（大氣污染治理技術(shù)）

靜電除塵靜電除塵器的選型電除塵器性能參數(shù)確定——集塵極面積、電場(chǎng)斷面面積、集塵室通道數(shù)、電場(chǎng)長(zhǎng)度、工作電壓、電流等。電除塵器的選擇靜電除塵器性能參數(shù)的確定主要采用經(jīng)驗(yàn)公式類比方法。主要是根據(jù)需要處理的含塵氣體流量和凈化要求，確定集塵極面積、電場(chǎng)斷面面積、電場(chǎng)長(zhǎng)度、集塵極和電暈極的數(shù)量和尺寸等。

（1）集塵極面積

式中：A——集塵極面積，m2。；Q——處理氣體流量，m3/s；η——預(yù)期達(dá)到的除塵效率，%；ωp——微粒的有效驅(qū)進(jìn)速度，m/s。（2）箱體斷面面積

式中：F——箱體斷面面積，m2；Q——處理氣體流量，m3/s；u——除塵器斷面氣流速度，m/s。

對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的靜電除塵器，當(dāng)氣體流速增加時(shí)，除塵效率降低，因此氣體流速不宜過(guò)大；但如其過(guò)小，又會(huì)使除塵器體積增加，造價(jià)提高。一般取0.6-1.5m/s。（3）集塵室通道數(shù)

由于每?jī)蓧K集塵極之間為一通道，則集塵室的通道個(gè)數(shù)n可由下式確定：式中：b——集塵極間距，亦為通道寬度，m；h——集塵極板高度，m。（3）集塵室通道數(shù)集塵板高度h的確定：當(dāng)F≤80m2時(shí)，h=F0.5

；當(dāng)F＞80m2時(shí)，h=（0.5F）0.5（4）電場(chǎng)長(zhǎng)度式中

L——集塵極沿氣流方向的長(zhǎng)度，m；

h——集塵極板高度，m。一般選擇長(zhǎng)高比為0.5-1.0；高效率時(shí)，長(zhǎng)高比至少為1.0-1.5。（5）工作電壓根據(jù)實(shí)際需要，工作電壓一般取60～72kV。（6）工作電流一般在100～300mA。靜電除塵靜電除塵原理——塵粒的荷電兩種機(jī)理電場(chǎng)荷電--離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電擴(kuò)散荷電--離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過(guò)程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場(chǎng)塵粒的荷電方式與粒徑有關(guān):dp>0.5μm的塵粒以電場(chǎng)荷電為主;dp<0.2μm的塵粒以擴(kuò)散荷電為主；介于兩者之間的兩種方式均要考慮。塵粒的荷電方式主要是電場(chǎng)荷電。一般粒子的荷電時(shí)間僅為0.1s，相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動(dòng)10～20cm所需要的時(shí)間，一般可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷異常荷電顯現(xiàn)（1）沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生反電暈現(xiàn)象,通常當(dāng)高比電阻高于2×1010Ω?m時(shí)，較易發(fā)生火花放電或反電暈，破壞正常電暈過(guò)程（2）氣流中微小粒子的濃度高時(shí)，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，可是所形成的空間電荷卻很大，嚴(yán)重抑制著電暈電流的產(chǎn)生，使塵粒不能獲得足夠的電荷（3）當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場(chǎng)中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞靜電除塵靜電除塵原理——電暈放電靜電除塵器實(shí)質(zhì)上是由兩個(gè)極性相反的電極組成線狀電極——電暈極管狀或板狀電極——集塵極將充分高的直流電壓施加到放電極和集塵極上?！把┍馈边^(guò)程電暈區(qū)電暈放電負(fù)離子擊穿電壓金屬絲放出的電子迅速向正極移動(dòng)，與氣體分子撞擊使之離子化氣體分子離子化的過(guò)程又產(chǎn)生大量電子－雪崩過(guò)程遠(yuǎn)離金屬絲，電場(chǎng)強(qiáng)度降低，氣體離子化過(guò)程結(jié)束，電子被氣體分子捕獲氣體離子化區(qū)域－電暈區(qū)自由電子和氣體負(fù)離子是粒子荷電的電荷來(lái)源。影響電暈特性的因素

電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對(duì)電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積

電壓的波形

靜電除塵靜電除塵原理——粉塵的清除集塵極板表面的灰塵沉積到一定厚度，為了防止粉塵重新進(jìn)入氣流和保持除塵效率需要將其除去，使其落入到灰斗中。清灰的目的：防止粉塵重新進(jìn)入氣流；除塵效率。清灰方式：在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板；在干式電除塵器中，一般用機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力清灰。濕法清灰優(yōu)點(diǎn)：已除去的粉塵不會(huì)重新進(jìn)入氣相造成二次揚(yáng)塵；同時(shí)也會(huì)凈化部分有害氣體，如SO2、HF等。缺點(diǎn)：極板腐蝕較為嚴(yán)重，含水污泥需要處理，產(chǎn)生二次污染。振打清灰現(xiàn)代的電除塵器大都采用電磁振打或錘式振打清灰。振打系統(tǒng)要求：能產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力；能調(diào)節(jié)振打強(qiáng)度和頻率。常用的振打器有電磁型和撓臂錘型振打清灰靜電除塵靜電除塵原理——荷電塵粒的遷移和捕集在電暈區(qū)內(nèi)，荷正電的極少數(shù)塵粒沉降在電極上。在負(fù)離子區(qū)內(nèi)，大量荷負(fù)電的粉塵顆粒在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下向集塵極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)極板失去電荷后便沉降在集塵極上。1.驅(qū)進(jìn)速度ω：電場(chǎng)中的塵粒所受的靜電力和運(yùn)動(dòng)阻力相等時(shí)，塵粒向集塵極做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。q——顆粒的荷電量，C；E——顆粒所處位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m。C——肯寧漢修正系數(shù)，C=1+0.165/dp（100kPa，293K）影響因素：粒子荷電量、氣體黏度、電場(chǎng)強(qiáng)度、粒子的直徑各種粉塵的有效驅(qū)進(jìn)速度2.捕集效率方程——德意希方程A——集塵板面積，m2；Q——?dú)怏w流量，m3/s；ω——粉塵離子的驅(qū)進(jìn)速度，m/s。假設(shè)：除塵器中氣流為紊流狀態(tài)，通過(guò)電除塵器的任意橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的。離子進(jìn)入除塵器后立即完成荷電過(guò)程；忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻及被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響。煙氣除塵靜電除塵靜電除塵器主要部件——集塵極靜電除塵器的主要結(jié)構(gòu)靜電除塵器的結(jié)構(gòu)由除塵器主體、供電裝置和附屬設(shè)組成。除塵器主體包括電暈極、集塵極、清灰裝置、氣流分布裝置和灰斗等。集塵極集塵極的結(jié)構(gòu)形式對(duì)粉塵的二次飛揚(yáng)、金屬消耗量和造價(jià)有很大的影響，直接影響除塵效率。對(duì)集塵極的基本要求：易于粉塵在板面上的沉積；振打時(shí)二次揚(yáng)塵少；單位集塵面積金屬用量少；極板較高時(shí)，不易產(chǎn)生變形；氣流通過(guò)極板空間時(shí)阻力小等。集塵極靜電除塵靜電除塵器結(jié)構(gòu)形式——管式和板式根據(jù)集塵極的形式：管式、板式；根據(jù)氣流的流動(dòng)方式：立式、臥式；根據(jù)粉塵在電除塵器內(nèi)的荷電方式及分離區(qū)域布置的不同：?jiǎn)螀^(qū)、雙區(qū)電除塵器。根據(jù)除塵方式的不同：濕式電除塵和干式電除塵。1.管式1.管式含塵氣體由除塵器下部進(jìn)入，凈化后的氣體由頂部排出。管式電除塵器的電場(chǎng)強(qiáng)度高且變化均勻，但清灰較困難。多用于凈化含塵氣量較小或含霧的氣體。2.板式極板間距：200～400mm；極板高度：2～5m；極板總長(zhǎng)度：根據(jù)對(duì)除塵效率高低的要求而定；通道數(shù)：根據(jù)處理氣量定，少則幾十，多則幾百。靜電除塵靜電除塵器結(jié)構(gòu)形式——單區(qū)式和雙區(qū)式根據(jù)集塵極的形式：管式、板式；根據(jù)氣流的流動(dòng)方式：立式、臥式；根據(jù)粉塵在電除塵器內(nèi)的荷電方式及分離區(qū)域布置的不同：?jiǎn)螀^(qū)、雙區(qū)電除塵器。根據(jù)除塵方式的不同：濕式電除塵和干式電除塵。1.單區(qū)式集塵極和電暈極都裝在同一區(qū)域內(nèi)。塵粒的荷電和捕集在同一電場(chǎng)中進(jìn)行，即電暈和集塵極布置在同一電場(chǎng)區(qū)內(nèi)。單區(qū)電除塵器應(yīng)用廣泛，通常用于工業(yè)除塵和煙氣凈化。2.雙區(qū)式集塵極系統(tǒng)和電暈極系統(tǒng)分別裝在兩個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)。塵粒的荷電和捕集分別在兩個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。安裝電暈極的電暈區(qū)主要完成對(duì)塵粒的荷電過(guò)程，而在裝有高壓極板的集塵區(qū)主要是捕集荷電粉塵，雙區(qū)電除塵器可以防止反電暈的現(xiàn)象，一般用于空調(diào)送風(fēng)的凈化系統(tǒng)。靜電除塵靜電除塵器結(jié)構(gòu)形式——干式和濕式根據(jù)集塵極的形式：管式、板式；根據(jù)氣流的流動(dòng)方式：立式、臥式；根據(jù)粉塵在電除塵器內(nèi)的荷電方式及分離區(qū)域布置的不同：?jiǎn)螀^(qū)、雙區(qū)電除塵器。根據(jù)除塵方式的不同：濕式電除塵和干式電除塵。1.干式干式電除塵器：通過(guò)振打的方式使電極上的積塵落入灰斗中，含塵氣體的電離、粒子荷電、集塵及振打清灰等過(guò)程，均是在干燥狀態(tài)下完成的。特點(diǎn)：清灰方式簡(jiǎn)單，便于粉塵的綜合利用，有利于回收有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的粉塵。易造成二次揚(yáng)塵，降低除塵效率。目前，工業(yè)上應(yīng)用的電除塵器多為干式電除塵器。靜電除塵靜電除塵器結(jié)構(gòu)形式——臥式和立式根據(jù)集塵極的形式：管式、板式；根據(jù)氣流的流動(dòng)方式：立式、臥式；根據(jù)粉塵在電除塵器內(nèi)的荷電方式及分離區(qū)域布置的不同：?jiǎn)螀^(qū)、雙區(qū)電除塵器。根據(jù)除塵方式的不同：濕式電除塵和干式電除塵。1.臥式臥式電除塵器多為板式，氣體在其中水平通過(guò)，含塵氣流凈化過(guò)程是在氣流水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成的。每個(gè)通道內(nèi)沿氣流方向每隔3m左右(有效長(zhǎng)度)劃分單獨(dú)電場(chǎng)，常用的是2～4個(gè)電場(chǎng)。特點(diǎn)：臥式電除塵器安裝靈活、維修方便，適用于處理煙氣量大的場(chǎng)合。2.立式立式電除塵器通常做成管式，垂直安裝。含塵氣流在自下而上流動(dòng)過(guò)程中完成凈化過(guò)程。特點(diǎn)：占地面積小，在高度較高時(shí)，可以將凈化后的煙氣直接排入大氣而不另設(shè)煙囪，但檢修不如臥式方便。靜電除塵靜電除塵器主要部件——電暈極靜電除塵器的結(jié)構(gòu)由除塵器主體、供電裝置和附屬設(shè)備組成。除塵器主體包括電暈極、集塵極、清灰裝置、氣流分布裝置和灰斗等。電暈極包括電暈線、電暈極框架吊桿及支撐套管、電暈極振打裝置等。對(duì)電暈線的一般要求為：起暈電壓低、電暈電流大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕性能以及容易清灰等。電暈線的型式：光滑圓形線、星形線、螺旋形線、芒刺線、鋸齒線、麻花線及蒺藜絲線等。電暈極的形式靜電除塵靜電除塵器主要部件——其他部件1.氣流分布裝置電除塵器內(nèi)氣流分布的均勻性對(duì)除塵效率的影響很大，一般要求其分布均勻性好，阻力損失小。為保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)漸擴(kuò)管和漸縮管，進(jìn)口漸擴(kuò)管設(shè)1～3層氣流分布板。常見的氣流分布板：多孔板、百葉窗式、分布格子、槽型鋼式和欄桿型分布板等。多孔板應(yīng)用最廣，孔徑30～50mm。氣流分布的具體要求是：任何一點(diǎn)的流速不得超過(guò)該斷面平均流速的40%任何一個(gè)測(cè)定斷面上，85%以上測(cè)點(diǎn)的流速與平均流速不得相差25%。2.除塵器外殼鋼板、不銹鋼板、鉛板、混凝土。除塵器外殼必須保證嚴(yán)密，盡量減少漏風(fēng)。漏風(fēng)量增加，風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大，電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速過(guò)高，除塵效率下降。特別是處理高溫高濕煙氣時(shí)，冷空氣漏入會(huì)使煙氣溫度降至露點(diǎn)以下，導(dǎo)致除塵器內(nèi)構(gòu)件粘灰和腐蝕。電除塵器的漏風(fēng)率控制在3％以下。2.除塵器外殼3.供電裝置電除塵器的供電裝置：升壓變壓器、整流變壓器和控制裝置。高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場(chǎng)強(qiáng)和電暈電流供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，工作壽命在二十年之上通常工業(yè)電除塵器的高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70～l000kV，電流為100～2000mA輸入到整流變壓器的交流電壓稱為一次電壓，輸入到整流變壓的交流電流稱為一次電流；整流變壓器輸出的直流電壓稱為二次電壓，整流變壓器輸出的直流電流稱為二次電流。靜電除塵靜電除塵器主要部件——清灰裝置和灰斗靜電除塵器的結(jié)構(gòu)由除塵器主體、供電裝置和附屬設(shè)組成。除塵器主體包括電暈極、集塵極、清灰裝置、氣流分布裝置和灰斗等。及時(shí)清除集塵極和電暈極上的積灰，是保證電除塵器高效運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。干式電除塵器的清灰方式：機(jī)械振打、電磁振打及壓縮空氣振打、聲波振打等；濕式電除塵器：噴霧或溢流方式，在集塵極表面上形成一層水膜，使沉積在集塵板上的粉塵和水一起流到除塵器的下部而排出。

1.頂部振打

振打整置設(shè)置除塵器的陰極或陽(yáng)極的頂部，稱為頂部振打電除塵器，現(xiàn)應(yīng)用較多的是頂部電磁振打，安裝在除塵器頂部，振動(dòng)的傳遞效果好。

1.頂部振打

2.側(cè)部振打

2.側(cè)部振打注意事項(xiàng)：調(diào)試前須檢查變速箱內(nèi)是否已加滿齒輪油檢查鏈條松緊程度第一次通電時(shí)須點(diǎn)動(dòng)控制電機(jī)，確認(rèn)正確方向后方可使用通電后檢查電機(jī)溫度、聲音有無(wú)異常振打時(shí)間由PLC周期性控制，也可手動(dòng)連續(xù)振打（維修/調(diào)試時(shí)使用）。

3.灰斗粉塵由電場(chǎng)分離后粘附在集塵極，然后借助于振打裝置將紛塵脫落到除塵的灰斗內(nèi)，在料位信號(hào)的控制下，將粉塵輸送到指定地點(diǎn)。

3.灰斗灰斗焊接在底梁上，灰斗壁與水平面夾角一般大于60度，且四邊加有圓弧板，以保證灰自由下落。為防止煙氣經(jīng)灰斗旁路串氣而降低除塵效率，灰斗內(nèi)裝有擋風(fēng)板。灰斗通常有以下附件：1.電加熱或蒸汽加熱；2.氣化板；3.挖手孔；4.捅灰管等。靜電除塵靜電除塵影響因素——粉塵特性

影響靜電除塵效率的主要因素有粉塵特性、煙氣特性、結(jié)構(gòu)因素和操作因素等。粉塵特性主要包括粉塵的粒徑分布、真密度、堆積密度、黏附性和比電阻等，其中最主要的是粉塵的比電阻。粉塵的比電阻過(guò)高或過(guò)低均不利于除塵，最適合于電除塵捕集的粉塵的比電阻的范圍為1×104～2×1010Ω·cm。影響粉塵比電阻主要因素：氣體的溫度和濕度。向煙氣中噴水——同時(shí)達(dá)到增加煙氣濕度和降低煙氣溫度的雙重目的。向煙氣中加入SO3、NH3以及Na2CO3等化合物，以使塵粒的導(dǎo)電性增加。反電暈——沉積在極板表面上的高比電阻粉塵層所產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象。靜電除塵靜電除塵影響因素——結(jié)構(gòu)和操作因素

影響靜電除塵效率的主要因素有粉塵特性、煙氣特性、結(jié)構(gòu)因素和操作因素等。1.結(jié)構(gòu)因素電暈線的幾何形狀、直徑、數(shù)量和線間距；集塵極的形式、極板斷面形狀、極間距、極板面積、電場(chǎng)數(shù)、電場(chǎng)長(zhǎng)度等；供電方式、振打方式(方向、強(qiáng)度、周期)、氣流分布裝置、外殼嚴(yán)密程度、灰斗形式和出灰口鎖風(fēng)裝置等。最重要的結(jié)構(gòu)因素為極間距，一般要求極間距要距離合適（400mm），保持均勻。2.操作因素

為保證其高效率，必須使供電功率高、供電壓力大，供電電流穩(wěn)定。供電壓力大小一般通過(guò)控制火花頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般要求最佳火花頻率在30～150次/min。由于隨著集塵極和電暈極上堆積粉塵厚度的不斷增加，運(yùn)行電壓會(huì)逐漸下降，使除塵效率降低，因此，必須通過(guò)清灰裝置使粉塵剝落下來(lái)，以保持較高的除塵效率。靜電除塵靜電除塵影響因素——煙氣特性

影響靜電除塵效率的主要因素有粉塵特性、煙氣特性、結(jié)構(gòu)因素和操作因素等。煙氣特性主要包括煙氣溫度、濕度、成分、壓力、含塵濃度、斷面氣流速度和分布等。1.煙氣的溫度和濕度在低溫區(qū)，由于粉塵表面的吸附物和水蒸氣的影響，粉塵的比電阻較小；隨著溫度的升高，粉塵的比電阻增加。高溫區(qū)，由于粉塵內(nèi)部的導(dǎo)電，也會(huì)使比電阻下降。當(dāng)溫度低于露點(diǎn)時(shí)，濕度會(huì)嚴(yán)重影響除塵器的除塵效率。2.含塵濃度由于電暈放電在除塵電場(chǎng)中產(chǎn)生大量的電子，使進(jìn)入其間的粉塵荷電。荷電粉塵形成的空間電荷會(huì)對(duì)電暈極產(chǎn)生屏蔽作用，從而抑制了電暈放電。電暈閉塞：隨著含塵濃度的提高，電暈電流逐漸減少，出現(xiàn)電暈阻止效應(yīng)。當(dāng)含塵濃度增加到某一數(shù)值時(shí)，電暈電流基本為零，此時(shí)的電除塵器失去除塵能力。為避免電暈閉塞，處理的氣體含塵濃度應(yīng)＜30g/m3。當(dāng)氣體含塵濃度過(guò)高時(shí)：選用曲率大的芒刺形電暈極；還可以在電除塵器加設(shè)預(yù)處理裝置，進(jìn)行多級(jí)除塵。3.除塵器斷面氣流速度降低除塵器的斷面氣流速度，增加了粉塵在荷電區(qū)的停留時(shí)間，使粉塵荷電的機(jī)會(huì)增多，除塵效率也會(huì)提高。隨著氣流速度的增大，除塵效率也就大幅度下降。氣流速度過(guò)大，會(huì)造成二次揚(yáng)塵。一般氣流速度取0.6-1.5m/s。4.斷面氣流分布

斷面氣速分布不均勻，在流速較低的區(qū)域，就會(huì)存在局部氣流停滯，造成低速區(qū)的效率增加，不能彌補(bǔ)高速區(qū)造成的效率下降。

除塵器斷面上的氣流速度差異越大，除塵效率越低。靜電除塵靜電除塵器選型計(jì)算示例設(shè)計(jì)一電除塵器用來(lái)處理燒結(jié)廠原料倉(cāng)產(chǎn)生的石膏粉塵。處理量為129600m3/h，入口含塵濃度為3×10-2kg/m3，要求出口含塵濃度降至1.5×10-4kg/m3。試設(shè)計(jì)該除塵器所需要的極板面積、電場(chǎng)斷面積、通道數(shù)和電場(chǎng)長(zhǎng)度。靜電除塵器的選擇如果粉塵的比電阻適中(1×104～2×1010Ω·cm)，則采用普通干式電除塵器。對(duì)于比電阻高的粉塵，宜采用特殊型電除塵器，如寬極距型和高溫電除塵器等?；蛟诤瑝m氣體中加入適量的調(diào)理劑