电除尘器的放电极课件.ppt
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- 电除尘器 电极 课件
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1、n除尘机理:电除尘器的除尘机理:电除尘器的放电极放电极(又称电晕极又称电晕极)和和收尘极收尘极(又称集尘极又称集尘极)接于高压直流电源,当含尘气体通过两接于高压直流电源,当含尘气体通过两极间非均匀电场时,在放电极周围强电场作用下,气极间非均匀电场时,在放电极周围强电场作用下,气体首先被电离,并使粉尘粒子荷电,荷电后的粉尘粒体首先被电离,并使粉尘粒子荷电,荷电后的粉尘粒子在电场力的作用下移向集尘极,从而达到除尘目的。子在电场力的作用下移向集尘极,从而达到除尘目的。n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,分离力直接作用在粒分离力直接作用在粒子上子上,而不是作用在整个气流上。,而不
2、是作用在整个气流上。n具有耗能小、气流阻力小的特点。具有耗能小、气流阻力小的特点。 电除尘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。电除尘器的工作原理一、电除尘器的工作原理一、电除尘器的工作原理电除尘器的除尘过程可以分为四个过程电除尘器的除尘过程可以分为四个过程电晕放电电晕放电气体电离气体电离悬浮粒子悬浮粒子荷电荷电带电粒子的带电粒子的迁移和沉降迁移和沉降粒子的捕粒子的捕集和清除集和清除二二、电晕放电电晕放电1.电晕放电机理电晕放电机理假如放电极为负极,即负电晕。假如放电极为负极,即负电晕。n金属丝放出的电子迅速向正极移动,与气体分子
3、撞金属丝放出的电子迅速向正极移动,与气体分子撞击使之离子化击使之离子化n气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程气体分子离子化的过程又产生大量电子雪崩过程n远离金属丝,电场强度降低,气体离子化过程结束远离金属丝,电场强度降低,气体离子化过程结束,电子被气体分子捕获,电子被气体分子捕获n气体离子化区域电晕区气体离子化区域电晕区n自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源n假如放电极为正极,即正电晕。假如放电极为正极,即正电晕。电场方向与负电晕相反,其余机理相同。电场方向与负电晕相反,其余机理相同。 电晕放电 粉尘荷电 粉尘运动 (气体电离)放电金属线电晕极
4、 含负离子区电晕区 金属管集尘极 三步曲电晕放电示意图电晕放电示意图n2.起始电晕电压-开始产生电晕电流所施加的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电极形状、几何尺寸等因素有关起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关,起始电晕所需要电场强度(皮克经验公式),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 m导线光滑修正系数,无因次,导线光滑修正系数,无因次,0.50.5m m1.0 1.0 对于清洁的光滑圆线对于清洁的光滑圆线m=1 实际可取实际可取0.60.7)/ln
5、()(abrVrE6c310(0.03/)Emar-距电晕线中心的距离a-电晕线半径B-管式电除尘器的半径V-施加于电晕线与集电极之间的电压 在在r r= =a a时时 (电晕电极表面上),起始电晕电压(电晕电极表面上),起始电晕电压 : abaTPPTTPPTamVcln03. 010300006 n3.3.影响电晕特性的因素影响电晕特性的因素 气体组成、压力、温度气体组成、压力、温度由图可见,电压的波形由图可见,电压的波形对电晕特性也有很大对电晕特性也有很大的影响。的影响。n两种机理两种机理电场荷电电场荷电( (碰撞荷电碰撞荷电) ) 扩散荷电扩散荷电n粒子的主要荷电过程取决于粒径粒子的主
6、要荷电过程取决于粒径1.1.电场荷电电场荷电粒子荷电粒子荷电电荷电荷累积累积 粒子粒子场强增加场强增加没有没有气体分子能够到达粒子表面,电荷饱和气体分子能够到达粒子表面,电荷饱和(1)荷电量的计算荷电量的计算n粒子获得的饱和电荷粒子获得的饱和电荷 (2) 影响电场荷电的因素影响电场荷电的因素 粒径粒径dp和介电常数和介电常数电场强度电场强度E0和离子密度和离子密度N0 n 一般粒子的荷电时间仅为一般粒子的荷电时间仅为0.1s,相当,相当于气流在除尘器内于气流在除尘器内流动流动1020cm所需要的时间,一般可以认为粒子进入除尘所需要的时间,一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷器后立刻达
7、到了饱和电荷200p3()2qE d00E真真空空介介电电常常数数,等等于于8 8. .8 85 51 10 0- -1 12 2一一电电场场强强度度,V/m一一粒粒子子相相对对介介电电常常数数200p3()2qE d00E真真空空介介电电常常数数,等等于于8 8. .8 85 51 10 0- -1 12 2一一电电场场强强度度,V/m一一粒粒子子相相对对介介电电常常数数00E真真空空介介电电常常数数,等等于于8 8. .8 85 51 10 0- -1 12 2一一电电场场强强度度,V/m一一粒粒子子相相对对介介电电常常数数2.2.扩散荷电扩散荷电n与电场电荷过程相反,不存在扩散荷电的最大
8、极限值(与电场电荷过程相反,不存在扩散荷电的最大极限值(根据分子运动理论,不存在离子动能上限)根据分子运动理论,不存在离子动能上限) n荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间 n扩散荷电理论方程扩散荷电理论方程 k一一玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数,1.381023J/KT一一气气体体温温度度,KN0离离子子密密度度,个个/m3e电电子子电电量量,e1.6106C一一气气体体离离子子的的平平均均热热运运动动速速度度,m/s20pp0202ln(1)8kTde ud N tnekTuk一一玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数,1.381023J/KT一一气
9、气体体温温度度,KN0离离子子密密度度,个个/m3e电电子子电电量量,e1.6106C一一气气体体离离子子的的平平均均热热运运动动速速度度,m/s20pp0202ln(1)8kTde ud N tnekTu3.3.电场荷电和扩散荷电的综合作用电场荷电和扩散荷电的综合作用n处于中间范围处于中间范围 (0.150.5m)的粒子,需同时考虑电场荷电和扩散)的粒子,需同时考虑电场荷电和扩散荷电荷电由图可见,对于直径小于由图可见,对于直径小于0.150.15沉积在集尘极表面的沉积在集尘极表面的高比电阻粒子高比电阻粒子导致在低电压下发生导致在低电压下发生火花火花放电放电或在集尘极发生或在集尘极发生反电晕反
10、电晕现象现象, ,破坏正常电晕过程破坏正常电晕过程 气流中微小粒子的气流中微小粒子的浓度高浓度高时,荷电尘粒所形成的电晕电流不时,荷电尘粒所形成的电晕电流不大,可是所形成的空间电荷却很大,严重抑制着电晕电流的大,可是所形成的空间电荷却很大,严重抑制着电晕电流的产生产生 当含尘量大到某一数值时,电晕现象消失,尘粒在电场中根当含尘量大到某一数值时,电晕现象消失,尘粒在电场中根本得不到电荷,电晕电流几乎减小到零,失去除尘作用,即本得不到电荷,电晕电流几乎减小到零,失去除尘作用,即电晕闭塞电晕闭塞 n1.1.驱进速度驱进速度 力平衡关系力平衡关系驱进速度驱进速度 )3/(ppdqEn德意希公式的假定德
11、意希公式的假定: 除尘器中气流为湍流状态除尘器中气流为湍流状态 在垂直于集尘表面的任一横断面上粒子浓度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和气流分布是均匀的 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新进入气流等影响 德意希德意希2111 exp()iiiiAQ n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,代入德意构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
12、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 e表示表示 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(飞灰)煤粉(飞灰)0.100.14冲天炉(铁焦比冲天炉(铁焦比10)0.030.04纸浆及选纸纸浆及选纸0.08水泥生产(干法)水泥生产(干法)0.060.07平炉平炉0.06水泥生产(湿法)水泥生产(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
13、二级高炉(二级高炉(80生铁)生铁)0.125n许多电除尘器效率的实际测量表明:对于粒径在许多电除尘器效率的实际测量表明:对于粒径在亚微米量级的例子,除尘效率有增大的趋势。亚微米量级的例子,除尘效率有增大的趋势。n例如:对于粒径为例如:对于粒径为1m m的粒子的捕集效率为的粒子的捕集效率为90%-95%,对粒径,对粒径0.1 m的粒子,捕集效率可的粒子,捕集效率可能上升到能上升到99%或更高,这说明电除尘过程是去除或更高,这说明电除尘过程是去除微小粒子的有效办法。微小粒子的有效办法。n测量表明,在许多情况下,最低捕集效率发生在测量表明,在许多情况下,最低捕集效率发生在0.1-0.5 m的粒径区
14、间。的粒径区间。n在气体压力下为在气体压力下为1atm1atm,温度为,温度为293K293K下下( (粘性系数粘性系数=1.81 Pa=1.81 Pas)s)运行运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m0.3m,L=2.0mL=2.0m,气体流量,气体流量0.075m0.075m3 3/s/s。若集尘板附近的平均场强。若集尘板附近的平均场强E=100kV/mE=100kV/m,粒径为,粒径为1.0um1.0um的粉的粉尘荷电量尘荷电量q=0.3q=0.310101515C C,计算该粉尘的驱进速度计算该粉尘的驱进速度w w和电除尘效率。和电除尘效率。通
15、常由处理烟气量和电除尘器过气断面积,计算烟气的平均流速。通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积,计算烟气的平均流速。 解:解:n电除尘器的集尘效率为电除尘器的集尘效率为95%,某工程师推荐使用一种添加剂以降,某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的比电阻,预期可使电除尘器的低集尘板上粉尘层的比电阻,预期可使电除尘器的有效驱进速度有效驱进速度提高一倍提高一倍。若工程师的推荐成立,试。若工程师的推荐成立,试求使用该添加剂后电除尘器求使用该添加剂后电除尘器的集尘效率的集尘效率。 解:解:计算计算3 计算一处理石膏粉尘气体电除尘器的总集尘计算一处理石膏粉尘气体电除尘器的总集尘板面积。板面积。 处
16、理气量为处理气量为1.3105 m3/h,气体入口含尘浓度气体入口含尘浓度38.5g/m3,要求出口含尘浓度降至要求出口含尘浓度降至100mg/m3.n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沉积 n现代的电除尘器大都采用现代的电除尘器大都采用电磁振打或锤式振打清灰电磁振打或锤式振打清灰。振打系统要求既能产生高强度的振打力,又能调节振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打强度和频率n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,一般方法采取一般方法采取振打清灰方式振打清灰方式清除清除 n从集尘极清除已沉积的
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