颗粒污染物控制电除尘器课件.ppt

电除尘器ElectrostaticPrecipitators ESP 1概述2电晕放电3粉尘荷电4粉尘的迁移和收集5电除尘器的结构6粉尘比电阻7电除尘器的供电8电除尘器的选择设计和应用 1概述 一 电除尘的性能特点气体除尘从广义上来说可以分为机械方法和电气方法两大类 机械的方法包括基本上依靠惯性力和机械力回收粒子的一切方法在内 如重力沉降法 离心分离法 气体洗涤法 介质过滤法等等 电气的方法就是电除尘 它与一切机械方法的区别在于作用在悬浮粒子上的使粒子与气体分离的力 特点 1 分离的作用力直接施之于粒子本身 这种力是由电场中粉尘荷电引起的库仑力 而机械方法大多把作用力作用在整个气体 2 直接作用的结果使得电除尘器比其它除尘器所需功率最少 气流阻力最小 处理1000m3 h的气体 耗电0 1 0 8度 P 100 1000Pa 3 它既不象重力沉降法或惯性法那样只限于回收粗粒子 也不象介质过滤法或洗涤法那样受到气体运动阻力的限制 能回收微型范围的细小粒子 1 m左右的 4 除尘效率高 一般在95 99 处理气量大 可应用于高温 高压 具有克服气体和粒子腐蚀的能力 连续操作并可自动化 故广泛应用于许多方面 5 主要缺点是设备庞大 消耗钢材多 初投资大 要求安装和运行管理技术较高 二 电除尘发展简介早在公元前600年 希腊人就知道被摩擦过的琥珀对细粒子和纤维的静电吸引作用 库仑发现的平方反比定律称为静电学的科学基础 它也是电除尘理论的出发点 威廉描述到 电能吸引由熄灭的火花产生的烟 1745年 富兰克林开始研究尖端放电 他似乎是首先研究我们现在所涉及到的发电尖端的电晕放电 最早有关烟尘电力吸引的文学叙述出自英国的宫廷内科医生威廉吉伯特 时间是1600年 1772年 贝卡利亚对于大量烟雾的气体中的放电 电风现象进行了试验以后 1824 1908年 一些人做了一些有关净化过程中烟雾 烟草中的烟等试验 1908年 柯特雷尔发表了他的第一个专利 并在赛尔拜冶炼厂电除尘成功地回收了过去很难处理的硫酸雾 后来在他的学生施密特协助下又进行了发展 为在冶金和水泥工业中迅速广泛地采用电除尘 成功地控制空气污染奠定了基础 从本世纪二十年代到四十年代开始应用于其它工业 三 电除尘的除尘过程电除尘是何种装置呢 概括而言 电除尘是利用强电场使气体发生电离 气体中的粉尘荷电在电场力的作用下 使气体中的悬浮粒子分离出来的装置 用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子 需四个步骤 气体电离 粉尘荷电 粉尘沉集 清灰 Dust collectionplate L High voltagewireforcoronadischarge Cleangas h Dirtygas Coronadischargealongthelengthofwire Collecteddustonplate Dustremovedfromplatestohoppers 2H 四 除尘器的分类 按结构不同可作不同的分类 现从4个方面介绍 1 按集尘电极型式可分为管式和板式电除尘器管式 极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂 适用于气体量较小的情况 一般采用湿式清灰方式 板式 在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线 板式可采用湿式清灰方式 但绝大多数采用干式清灰方式 2 按气流流动方式分为立式和卧式电除尘器在工业废气除尘中 卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种 我国1972年提出的系列化设计SHWB型就属此类 3 按粉尘荷电区和分离区的空间布置不同分为单区和双区电除尘单区 粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行 双区 现有一组电极使粉尘荷电 然后另一组电极供给静电力 使带电粒子沉降 典型的双区除尘器多用于空调方面 国外有将它应用于工业废气净化方面的 4 按沉集粉尘的清灰方式可分为湿式和干式电除尘器 2电晕放电Coronadischarge 一 气体的导电二 电晕的形成 2Coronadischarge 一 气体的导电电晕是气体中电传导的若干形式之一 因此 在介绍电晕放电时 需要先简单说一说关于气体导电的基本现象 2Coronadischarge 电击穿或气体放电当电极之间的电位差提高到某一点时 气体的电离和电导性就大大增加 于是从绝缘状态转变为传导状态 这种导电现象称为气体放电电晕放电只是在放电极的一小段距离内气体有强烈的电击穿 放电时在电极周围的空气完全电离 火花放电是在放电极和集尘极之间有若干狭窄的电击穿 放电时电极间的空气完全电离 2Coronadischarge 在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量 和气体分子激烈碰撞 使电子脱离气体分子 结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子 这种现象称为电离 要产生电离 碰撞电子必须具有一定的最小能量 成为电离能量 其数值根据被撞出的分子或原子来决定 电子除了有强大的电离能力外 还具有可以附着在许多中分子和原子上形成阴离子的性质 显然 在任一距离内净剩的电子数是由电离所造成的电子数和因附着而损失的电子数之差 2Coronadischarge 电子附着对保持稳定的阴电晕是很重要的 因为气体的迁移速度是自由电子的1 100 如没有电子附着而形成的大量阴离子 则迁移速度高的自由电子就会迅速流至阳极 这样便不能在电极之间形成稳定的空间电荷 差不多在达到电晕始发电压时就会发生火花放电 在没有电子附着的情况下 如某些气体N2 H2等 在很纯的情况下 完全不能由电子附着形成阴离子 就只能采用阳电晕 因为阳电晕中的电流载体是速度比较小的阳离子 气体放电可分为自持的和非自持的两类 自持的是指放电仅靠电位来维持 不需要外来的电离方法 电晕放电是自持的一种 非自持的则受外界电离剂的作用 Coronadischarge 二 电晕的形成如果在曲率很大的表面 如一尖端或一根细线 和一根管子或一块板之间有电位差 当电位差增大到一定值时 如达到一个临界值 则能形成非均匀电场而产生电晕放电 虽然交流电压也能产生电晕 但交流电晕使荷电粒子产生摆动运动 而直流电晕则产生把离子驱向收尘电极的稳定的力 所以电除尘通常都是单极放电 电除尘中所采用的单极性电晕是在放电电极和收尘电极间形成的稳定的自发发生的气体放电 电离过程局限在放电电极邻近的强电场中的辉光区或邻近辉光区的地方 如下图所示 2Coronadischarge 2Coronadischarge 电晕分类 根据电极极性的不同 电晕有阳电晕与阴电晕之分 当放电电极和高压直流电源的阴极连接时 就产生阴电晕 阳电晕或阴电晕的存在有两个主要条件 1 在电晕电极附近必须有充足的电离源 2 在电离区发射出的离子必须能在电晕外区生成有效的空间电荷 3粉尘荷电 电除尘过程的基本要求就是 相同条件下荷电速度快 荷电量大 在电除尘器中粒子荷电是由于气体离子和气溶胶粒子碰撞 离子附着在粒子上而形成 有两种作用机制 1 离子在电场作用下沿电力线作有规则运动 与粒子碰撞使粒子荷电 称之为电场荷电 2 由于离子的不规则热运动而与粒子碰撞以致粒子荷电 称之为扩散荷电 两种荷电同时起作用 就大部分实用的电除尘器中处理的粒度范围来看 电场荷电较重要 5 荷电粒子的运动和捕集 在电除尘器内粒子捕集的理论取决于气体流动的模型 最简单的情况是含尘气体在除尘器内作层流运动 在这种情况下粒子向集尘极移动的速度可以根据经典力学和电学定律求得 驱进速度在一般结构的电除尘器中 荷电粒子一方面受电场力的作用 另一方面 当颗粒以驱进速度w移动时 还会受斯托克斯动力粘性阻力的作用