大气污染控制工程第六章第二节课件.ppt
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- 大气污染 控制工程 第六 第二 课件
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1、第第6章章 除尘装置除尘装置2 电除尘器电除尘器Electrostatic Precipitators(ESP)一、电除尘器的工作原理一、电除尘器的工作原理二、电晕放电二、电晕放电三、粒子荷电三、粒子荷电 四、荷电粒子的运动和捕集四、荷电粒子的运动和捕集五、被捕集粉尘的清除五、被捕集粉尘的清除六、电除尘器的结构六、电除尘器的结构七、粉尘比电阻七、粉尘比电阻八、电除尘器的选择和设计八、电除尘器的选择和设计教学难点与重点教学难点与重点电除尘器的工作原理电除尘器的工作原理荷电粒子的运动和捕集荷电粒子的运动和捕集电除尘器的结构电除尘器的结构电除尘器的选择和设计电除尘器的选择和设计2 电除尘器电除尘器l
2、旋风除尘器对于旋风除尘器对于 dp 10102 2s s,完全可以忽略不计完全可以忽略不计l所以,驱进速度所以,驱进速度(电场力与空气阻力达到平衡电场力与空气阻力达到平衡)43ppp24 2p11818 1.8 103/3/()3240610 101()dmdddp3()edtmpp/(3)qEd(1 1)驱进速度驱进速度l驱进速度与粒径和场强的关系驱进速度与粒径和场强的关系l当颗粒直径为当颗粒直径为250 m时,时,与粒径成正比与粒径成正比(2 2)捕集效率一德意希公式)捕集效率一德意希公式l德意希公式的假定德意希公式的假定:l除尘器中气流为湍流状态除尘器中气流为湍流状态l在垂直于集尘表面的
3、任一横断面上粒子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浓度和气流分布是均匀的l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l忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响子重新进入气流等影响(2 2)捕集效率一德意希公式)捕集效率一德意希公式ldt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l由由d dtd dx/ul积分积分l最终得最终得d(d)(d)d d iiinaxtF x dd iiiaxFu2121ddln iiCiCiiiaxFuAQ2111 exp()iiiiAQ
4、 (2 2)捕集效率一德意希公式)捕集效率一德意希公式l捕集效率随粒径的变化捕集效率随粒径的变化(3 3)有效驱进速度)有效驱进速度l当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的1020时,德意希方程理论上才是成立的时,德意希方程理论上才是成立的 l作为除尘总效率的近似估算,作为除尘总效率的近似估算,应取某种形式的平均驱应取某种形式的平均驱进速度进速度l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型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,代入德意希方程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
5、应驱进速度值,以式中反算出的相应驱进速度值,以e e表示表示 e=0.22m/skQwA)/exp(1K指数,一般取0.5(3)有效驱进速度)有效驱进速度粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1粉尘种类粉尘种类驱进速度驱进速度/ms-1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纸浆及造纸纸浆及造纸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
6、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 例例6-3 在气体压力为在气体压力为101.325kPa,温度为,温度为20条件条件下运行的管式电除尘器,圆筒形集尘极直径下运行的管式电除尘器,圆筒形集尘极直径D=0.3m,管,管长长L=2.0m,气体流量,气体流量Q0.075m3/s,若集尘极附近的若集尘极附近的平均场强平均场强E=100Kv/m,粒径为粒径为1.0m的粉尘荷电量的粉尘荷电量q=0.31015。试计算粉尘的驱进速度和捕集效率。试计算粉尘的驱进速度和捕集效率。解:(解:(1)计算粉尘的趋进速度,)计算粉
7、尘的趋进速度,20时时PaSg51082.115560.3 101000000.175(/)331.82 1010gpqEm sd(2)计算捕集效率,集尘极的表面积计算捕集效率,集尘极的表面积m2,89.10.23.0DLAm2则除尘效率为:则除尘效率为:1.891 exp()1 exp(0.175)0.98898.8%0.075AQ 5、被捕集粉尘的清除、被捕集粉尘的清除 l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 l粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性,一般方法采取振打清灰方式清除均匀性,一般方法采取振打清灰方式清除 l
8、从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流粉尘重新进入气流l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l在干式电除尘器中,一般用机械撞击或电极在干式电除尘器中,一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰振动产生的振动力清灰5、被捕集粉尘的清除、被捕集粉尘的清除l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。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l常用的振打器常用的振打器l有电磁型和有电磁型和l挠
9、臂锤型挠臂锤型 1.气流分布气流分布l电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响l为保证气流分布均匀,在进出口处应设变径管道,进口变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径管内应设气流分布板l最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板钢式和栏杆型分布板n 对气流分布的具体要求是对气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%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
10、与平均流速以上测点的流速与平均流速不得相差不得相差 25%。影响静电除尘装置除尘效率的因素:影响静电除尘装置除尘效率的因素:2.气流分布板气流分布板l气流分布不均匀时,电除尘器通过率的校正气流分布不均匀时,电除尘器通过率的校正系数系数FV0VPP F例例6-4 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘,利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘,已知该电除尘器由四块集尘板组成,板高和板长已知该电除尘器由四块集尘板组成,板高和板长均为均为366cm,板间距,板间距24.4cm,烟气体积流量,烟气体积流量2m3/s;操作压力为;操作压力为1atm,设粉尘粒子的驱进速,设粉尘粒子的驱进速度为度为12.2cm/s。
11、试确定:。试确定:1)当烟气的流速均匀分布时的除尘效率;)当烟气的流速均匀分布时的除尘效率;2)当供入某一通道的烟气为烟气总量的)当供入某一通道的烟气为烟气总量的50%,而,而其他两个各供入其他两个各供入25%时的除尘效率时的除尘效率%3.99)122.02/667.04.13exp(1i5.13/15.0maxvv%8.9875.1%)3.991(1)1(1Fvi1)Q=2/3=0.667 m3/s,S=3.662=13.4m2;2)查图查图627得得Fv=1.75 故故解:解:3.粉尘比电阻粉尘比电阻l比电阻比电阻l各种物质的电阻与其长度成正比,与其横截面积各种物质的电阻与其长度成正比,与
12、其横截面积成反比,并和温度有关:成反比,并和温度有关:l l Rs比电阻;比电阻;l L长度;长度;l A横截面积。横截面积。l定义:一种物质的比电阻是其长度和横截面积各定义:一种物质的比电阻是其长度和横截面积各为一单位时的电阻,比电阻的倒数称为电阻率。为一单位时的电阻,比电阻的倒数称为电阻率。AlRRs3.粉尘的导电性粉尘的导电性l工业粉尘导电方式工业粉尘导电方式有两种有两种:l本体导电本体导电:取决于粉尘和气体的温度及组成。在:取决于粉尘和气体的温度及组成。在高温高温时时(约大于(约大于200),导电主要通过粉尘本体内部的电子),导电主要通过粉尘本体内部的电子或离子进行。在本体导电占优势的
13、温度范围内,粉尘比或离子进行。在本体导电占优势的温度范围内,粉尘比电阻称为容积比电阻。电阻称为容积比电阻。l表面导电:表面导电:在在较低温度较低温度下,气体中存在的水分或其它化下,气体中存在的水分或其它化学调节剂被尘粒表面吸附,因而导电主要是沿尘粒表面学调节剂被尘粒表面吸附,因而导电主要是沿尘粒表面所吸附的水分和化学膜进行的,在导电沿尘粒表面进行所吸附的水分和化学膜进行的,在导电沿尘粒表面进行的温度范围内,粉尘比电阻称为表面比电阻。的温度范围内,粉尘比电阻称为表面比电阻。l沉积在集尘电极上的灰尘的比电阻对电除尘器能否有效沉积在集尘电极上的灰尘的比电阻对电除尘器能否有效地运行有显著的影响地运行有
14、显著的影响:3.粉尘的导电性粉尘的导电性l比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率,比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率,适宜的范围是从适宜的范围是从10103 3-10-104 4cm-2cm-210101010cmcm。l通常所需要的粉尘的最小导电率是通常所需要的粉尘的最小导电率是1010(/cm)1 l高比电阻粉尘高比电阻粉尘导电率低于大约导电率低于大约1010(/cm)1,即,即电阻率大于电阻率大于1010/cm的粉尘的粉尘,通常称为高比,通常称为高比电阻粉尘电阻粉尘。l影响粉尘层比电阻除粒子温度和组成之外,还包括粒子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
15、和形状,粉尘层厚度和压缩程度,施加于粉尘层的大小和形状,粉尘层厚度和压缩程度,施加于粉尘层的电场强度等电场强度等 l在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比在评价电除尘器的操作性能时应根据现场测得的粉尘比电阻数据电阻数据(1)比电阻过低比电阻过低l如果灰尘的比电阻小于如果灰尘的比电阻小于10103 3-10-104 4cmcm,l形成在集尘电极上跳跃的现象,最后可能被气流带形成在集尘电极上跳跃的现象,最后可能被气流带出电除尘器。出电除尘器。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。l解决途径解决途
16、径:采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的:采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的办法来解决。办法来解决。j-+VLRRsLjRjRVsLjRVVsg 比电阻过高时模拟电路图比电阻过高时模拟电路图(2)比电阻过高)比电阻过高当灰尘的比电阻超过当灰尘的比电阻超过1010cm,电除尘器的性能就随着比电,电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降。主要是由于比电阻过高,容易形成反电晕现阻的增加而下降。主要是由于比电阻过高,容易形成反电晕现象,使电除尘器的效率降低。象,使电除尘器的效率降低。3.粉尘的导电性粉尘的导电性l烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响烟气湿度和温度对粉尘比电阻的影响a.飞灰飞灰 b.水泥窑粉尘水
17、泥窑粉尘4.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l高比电阻粉尘会干扰电场条件,导致除尘效率高比电阻粉尘会干扰电场条件,导致除尘效率下降下降l低于低于10101010/cm时,比电阻几乎对除尘器操时,比电阻几乎对除尘器操作和性能没有影响作和性能没有影响l比电阻介于比电阻介于10101011/cm之间时,火花率之间时,火花率增加,操作电压降低增加,操作电压降低l高于高于1011/cm时,产生明显反电晕时,产生明显反电晕 4.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l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 4.高比电阻粉尘
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