第五节 电除尘器

第五节电除尘器电除尘器是利用高压电场便尘粒荷电，在库仓力作用下使粉尘从气流中分离出来的一种除尘设备。

一、电除尘器的优缺点1.电除尘器的主要优点1）除尘效率高，对小达0.1µm的粉尘仍有较高的除尘效率。

2）处理气体量大，单台设备每小时可处理几十万甚至上百万立方米的烟气。

3）能处理高温烟气，采用一般涤纶绒布的袋式除尘器工作温度需要控制在120～130℃以下，而电除尘器一般可在350～400℃下工作。

采取某些措施后，耐温性能还能提高，这样就大大简化了烟气冷却设备。

4）能耗低，运行费用小。

虽然电除尘器在供给高压放电上需要消耗部分电能，但由予电除尘器阻力低(仅100～300Pa)，在风机消耗的电能上却可大大节省，因而总的电能消耗较其他类型除尘器要低。

2.电除尘器的缺点1）一次投资费用高，钢材消耗量大。

2）设备庞大，占地面积大。

3）对粉尘的比电阻有一定要求。

若在适宜范围之外，就需要采取一定措施才能达到磐要的除尘效率。

4）结构较复杂，对制造、安装、运行的要求都比较严格，否则不能维持所需的电压，除尘效率将降低。

由于电除尘器具有上述优点，因而在冶金、水泥、电站锅炉以及化工等工业中得到大量应用。

二、电除尘器的工作原理图4—21为管式电除尘器的示意图。

接地的金属圆管叫收尘极(或集尘极)，与高压直流电源相联的细金属线叫电晕极(又称电晕线或放电极)。

电晕极置于圆管中心，靠重锤张紧。

含尘气体从除尘器下部进口引入，净化气体从上部出口排出。

图4—21 管式电除尘器示意1-高压电直流电源；2-高压电缆；3-绝缘子；4-净化气体出口；5-电晕极；6-收尘极；7-重锤；8-含尘气体进口图4—22 电除尘器的工作原理1-导线（电晕极）；2-电子；3-正离子； 4-尘粒；5-圆筒壁或极板（收尘极）；6-高压流电源含尘气体在电除尘器中的除尘过程(见图4—22)大致可以分为三个阶段。

11.粉尘的荷电在电晕极与收尘极之间施加直流高电压，使电晕极附近的气体电离(即电晕放电，简称电晕)，生成大量的自由电子和正离子。

电晕放电一般只发生在非均匀电场中具有曲率半径较小的电晕极表面附近约2～3mm的小区域内，即所谓电晕区内。

在电晕区内，正离子立即被电晕极(工业上应用的电除尘器采用负电晕极)吸引过去而失去电荷。

自由电子则因受电场力的驱使向收尘极(正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间(电晕外区)。

含尘气体通过电场空间时。

正在向两极运动的自由电子和正离子通过碰撞和扩散而附在尘粒上，使尘粒荷电。

2.粉尘的沉积荷电粉尘在电场力作用下，向极相相反的电极运动。

由于电晕外区的范围比电晕区大得多，所以进入极间的大多数尘粒是带负电，是朝着收尘极的方向运动两沉积在其上。

只少有数尘粒会带正电而沉积在电晕极上3.清灰收尘极表面上的粉尘沉积到一定厚度后，用机械振打或其他清灰方式将其除去，使之落入灰斗中。

电晕极也会附着少量粉尘，隔一定时间也要进行清灰。

为保证电除尘器在高效率下运行，必须使上述三个过程进行得十分有效三、电除尘器的结构型式和主要部件1.结构型式电除尘器的结构型式很多，可以根据其不同特点，分成不同类型：（1）根据收尘极的形式，可分为管式和板式两种。

管式电除尘器(见图4—21)就是在圆管中心放置电晕极，而把圆管的内壁作为收尘的表面。

管径通常为150～300mm，长度为2～5m。

由于单根圆管通过的气体量很小，通常是用多管并列而成。

为了充分利用空间可以用六角形(即蜂房形)的管子来代替圆管，也可以采用多个同心圆的形式，在各个同心圆之间布置电晕极。

管式电除尘器一般适用于处理气体量较小的情况。

板式电除尘器(见图4—23)是在一系列平行的金属薄板(收尘极板)的通道中设置电晕极。

极板间距一般为200～350mm，通道数由几个到几十个。

甚至上百个，高度为2～12m甚至15m。

除尘器长度根据对除尘效率的要求来确定。

板式电除尘器由于它的几何尺寸很灵活，可作成各种大小，以适应各种气体量的需要，因此在除尘工程中得到广泛采用。

图4—23 板式电除尘器1-高压直流电源；2-净化气体；3-重锤；4-收尘极；5-含尘气体；6-挡板；7-电晕极；8-高压母线；9-高压电缆（2）根据气流流动方式。

可分为立式和卧式两种。

立式电除尘器内，气流通常是由下而上，通常做成管式，但也有采用板式的立式电除尘器由于高度较高，可以从其上部将净化后气体直接排入大气而不需要另设烟囱。

由于立式电除尘器是往高度方向发展，因而占地面积少。

当需要增加电场长度(对立式电除尘器即其高度)来提高除尘效率时，立式就不如卧式灵活，此外，在检修方面也不如卧式方便。

卧式电除尘器内，气流水平通过在长度方面根据结构及供电要求，通常每隔3m左右(有效长度)划分成单独电场，常用的是2～3个电场，除尘效率要求高时，也有多到4个以上电场的。

（3）根据清灰方式，可分为千式和湿式两种干式电除尘器是通过振打或者利用刷子清扫使电极上的积尘落入灰斗中。

这种方式粉尘后处理简单，便于综合利用，因而最为常用。

但这种清灰方式易使沉积于收尘极上的粉尘再次扬起而进入气流中，造成二次扬尘，致使除尘效率降低。

湿式电除尘器是采用溢流或均匀喷雾等方式使收尘极表面经常保持一层水膜，当粉尘到达水膜时，顺着水流走，从而达到清灰的目的。

湿法清灰完全避免了二次扬尘，故除尘效率很高，同时没有振打设备．工作也比较稳定，但是产生大量泥浆，如不加适当处理，将会造成二次污染。

2.主要部件电除尘器由除尘器本体和供电装置两大部分组成。

除尘器本体包括电晕极，收尘极、清灰装置、气流分布装置、外壳和灰斗等。

电晕极是产生电晕放电的电极，应有良好的放电性能(起晕电压低，击穿电压高、放电强度强，电晕电流大)，较高的机械强度和耐腐蚀性能。

电晕极的形状对它的放电性能和机械强度都有较大的影响。

电晕极有多种形式，如图4—24所示。

最简单的一种是圆形导线。

圆形导线的放电强度与其直径成反比，直径越小，起晕电压越低，放电强度越高。

但导线太细时，其机械强度较低。

在经常性的清灰振打中容易损坏，因此在工业电除尘器中通常都采用直径为2～3mm 的镍铬线作为电晕极。

美国电除尘器通常采用圆导线和重锤悬吊式结构，上部自由悬吊，下部用2～3kg 的垂锤拉紧。

西欧国家多采用框架式结构，将圆导线作成螺旋弹簧形，安装时将其拉伸(保留一定弹性)并固定在用钢管作成的框架上。

图4-24 电晕极的形式星形电晕极是用4～6mm 的普通钢材冷拉面成。

它是利用沿极线全长上的四个尖角放电的，放电强度和机械强度都比圆形导线好，所以得到广泛应用。

星形线也采用框架方式固定。

芒刺形和锯齿形电晕极的特点是用尖端放电代替沿极线全长上的放电，因而放电强度高，在正常情况下，比星形电晕线产生的电晕电流高一倍左右，而起晕电压却比其它形式都低。

此外，由于芒刺或锯齿尖端产生的电子和离子流特别集中，在尖端伸出方向，增强了(由于电子和离子流对气漆分子的作用，气体向电极方向运动称为电风或离子风)，这对减弱和防止含尘浓受大时出现的电晕闭塞现象是有利的。

因此芒刺形和锯齿形电晕极适用于含尘浓度大的场合，如在多电场的电除尘器审用在第一电场和第二电场中。

相邻电晕极之间的距离(即极距)对放电强度影响较大。

极距太大会减弱放电强度，但极距过小时也会因屏蔽作用反而降低放电强度。

试验表明，最优间距为200～300mm 。

芒刺形锯齿形星形圆形收尘极的结构形式直接影响到电除尘器的除尘效率、金属消耗置和造价，所以应精心设计。

对收尘极的一般要求是：1）易于荷电粉尘的沉积，振打清灰时，沉积在极板上的粉尘易于振落，产生二次扬尘要小；2）金属消耗量小。

由于收尘极的金属消耗量占整个电除尘器金属消耗量的30～50％因而要求极板做得薄些轻些。

极板厚度一般为1.2～2mm ，用普通碳素钢冷轧成型。

对于处理高温烟气(大于400。

C)的电除尘器，在极板材料和结构形式等方面都要作特殊考虑。

3）气流通过极板空间时阻力要小；4）极板高度较大时，应有一定刚性，不易变形。

极板的形式(见图4—25)有平板形、Z 形、C 形、波浪形、曲折形等。

平板形极板对防止二次扬尘和使极板保持足够刚度的性能都比较差，因而只有在气流速度很低(小于0.8 D/s)时才能获得较高的除尘效率。

型板式极板(图4—25中除平板式外的其他极板）都有一个共同特点，即把板面或在板的两侧作成槽沟的形状。

当气流通过时，紧贴极板表面处会形成一层涡流区，该处的流速较主气流流速要小，因而当粉尘进入该区时易于沉积在收尘极表面，同时由于收尘极板面不直接受到主气流的冲刷，粉尘重返气流的可能性以及振打清灰时产生的二次扬尘都较少，这些都有利于提高除尘效率。

从目前国内外使用情况看，以Z 形和C 形居多。

图4—25 收尘极形式极板的宽度要和电晕线的间距相适应。

例如C 型和Z 型极板，若每块板对应一根星形线时，则极板宽度可取180～220mm 。

若极板宽为380～80mm ，则对应两根星形线。

极板之间的间距，对电除尘器的电场性能和除尘效率影响较大，间距太小(200mm 以下)电压升不高，会影响效率。

间距太大，电压升高又受到变压器，整流设备容许电压的限制。

因此，在通常采用变压器的情况下，常采用60～72KV 变压器的情况下，极板间距一般取200～350mm 。

收尘极和电晕极的制作和安装质量对电除尘器的性能有较大的影响，安装前极板，极线必须调直，安装时要严格控制极距。

安装偏差应在之内。

极板的歪曲和极距的不均匀会导致工作电压降低和除尘效率降低。

（3）清灰装置沉积在电晕极和收尘极上的粉尘必须通过振打或其他方式及时清除，电晕极上积灰过多，会影响电晕发电。

收尘极上积灰过多，会影响荷电尘粒向电极运动的速度。

对于高比电阻还会引起反电晕，因此，及时清灰是维持电除尘器高效运行的重要条件。

干式除尘器的清灰方式有多种。

如机械振打，压缩空气振打，电磁振打和电容振打。

目前应用最广效果最好的清灰方式是锤击振打。

图4—26为锤击振打器，敲击锤有转动轴带动，改变轴的运转可以改变振打频率，可以用不同性质的垂头来改变振打强度。

图4—26 锤击振打器振打频率和振打强度必须在运行中进行调节，振打频率高，振打强度大，积聚在极板上的粉尘层薄，振打后粉尘会议粉末状落下，容易产生二次扬尘，振打频率低，强度弱，极板上积聚的粉尘层厚，大块粉尘会由自重高速下落，也会造成二次扬尘，振打强度还和粉尘的比电阻有关。

高比电阻粉尘比低比电阻粉尘附着力大。

也应用较高的振打频率。

电晕极多采用电磁振打清灰方式。

（4）气流分布装置4电除尘器内气流分布的均匀程度对除尘效率有很大影响。

气流分布不均匀，在流速低处所增加的除尘效率，远不足以弥补在高速流处效率的降低，因此总效率是降低的，据国外资料介绍，有的电除尘器由于改善了气流分布，使除尘效率由原来的80%提高到99%。