电除尘器基础理论
电除尘器原理结构及故障诊断
电除尘器原理、结构及故障诊断部门专业讲课人讲课时间讲课地点讲课主要内容电除尘器的原理、结构及故障诊断一、基本原理：电除尘器是利用静电力（库伦力）实现气体中的固体或液体粒子与气流分离的一种除尘装置。
它把电除尘器的放电极（阴极）接入高压直流电，收尘极（阳极）接地，在两级间维持一个足以使气体电离的静电场。
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强作用下发生电离，形成气体离子和电子并使粉尘粒子荷电，荷电后的粒子在电场作用下向收尘极运动并在收尘极上沉积，从而达到粉尘与气体分离的目的，当收尘极上粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗。
用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒，主要包括了以下四个复杂而又相互有关的物理过程：（1）气体的电离，(2)悬浮尘粒的荷电，(3)荷电尘粒向收尘极运动，(4)荷电尘粒沉积在收尘极上。
实现电除尘的基本条件：（1）由电晕极和收尘极组成的电场应是极不均匀的电场，以实现气体的局部电离；（2）具有在两电极之间施加足够高的电压，能提供足够大电流的直流高压电源，为电晕放电、尘粒荷电和捕集提供充足的动力；（3）电除尘器应具备密闭的外壳，保证含尘气流从电场内部通过；（4）气体中应含有电负性气体（如O2、SO2、NH3、H2O等），以便在电场中产生足够多的负离子，来满足尘粒荷电的需要；（5）气体流速不能过高或电场长度不能太短，以保证荷电尘粒向收尘极驱进所需的时间；（6）具备保证电极清洁和防止二次扬尘的清灰和卸灰装置。
图1 电除尘器中除尘过程示意图1-放电极；2-电子；3-离子；4-尘粒；5-收尘极；6-供电装置；7-电晕区二、电除尘器基本结构1、收尘极及振打装置：收尘极板又称阳极板，其系统由收尘极板、极板悬吊及其振打装置组成。
图2 卧式板式电除尘器透视图1-本体结构梁；2-收尘极悬挂梁；3-收尘极板（"C"槽形）；4-电晕框；5-电晕线(锯齿形)；6-电晕极振打装置；7-挠臂锤收尘极目前电力行业主要选用大C型板，一般大C型板是由1.5毫米的SPCC碳钢板，由日本进口或国产，宽度为480毫米，长度根据设计确定。
电除尘基本理论
电除尘基本理论安 全 特 别 提 示特别注意！●静电除尘器的供电装置及阴极系统带有危险的和可以致命的高压电。
●大多数电除尘器处于负压状态运行，如有任何门孔未关闭，都有可能引发事故发生。
●电除尘器供电装置的主回路电流较大，应注意检查各连接处电路的可靠接触，防止接触不良导致的发热或火灾事故发生。
为了您的安全，在使用维护过程中，必须严格执行有关《电力行业安全工作规程》中的规定，应特别注意人身和设备的安全。
请遵守如下要求：1、运行中禁止开启高压隔离开关柜，柜门均应关闭严密。
2、电除尘器运行时，严禁打开各种门孔封盖，如需打开本体上的人孔门，应得到运行值班员的批准，应做好切实有效的安全措施。
3、进入电除尘内部工作，必须严格执行工作票制度，并停用电场及所属设备，隔离电源，隔绝烟气通过，且除尘器温度降到40℃以下，工作部位有可靠接地，并制订可靠的安全措施。
如含有毒或爆炸气体情况时，不能马上进入电场，应在排清除尘器内部有毒有害气体，并确认在安全范围内时方可进入。
4、进入电除尘器前必须将高压隔离刀闸投到“接地”位置，用接地棒对高压硅整流变输出端电场放电部分进行放电，并可靠接地，以防残余静电对人体的伤害。
5、即使电场全部停电后，如事先没有可靠的接地，则禁止人体接触所有的阴极系统装置。
6、进入电除尘器内部前必须将灰斗内储灰排干净，并充分通风检查内部无有害气体后，方可开始工作。
7、电除尘器各部位接地装置不得随意拆除。
8、电除尘器内部的平台由于长期处于烟气之中，可能会发生腐蚀，进入时须注意平台的腐蚀情况，以免由于平台损坏而造成人身伤亡事故。
9、大部分电除尘器处于负压运行状态，在运行中，不得随意打开除尘器本体的人孔门和其他检修门。
10、运行场所应照明充足，走道畅通，各门孔应关闭严密。
特别警告！电除尘器的灰斗是过灰装置，不是长期存灰装置，电除尘器基础、支架及灰斗的强度计算是基于灰斗存灰至满灰斗水平面的存灰量作为基本荷载进行强度设计的。
电除尘器基础知识(除尘效率影响因素)
影 (主要影响因素)
响
ESP
性
能
的
1.3 烟气性质
主
飞灰密度 飞灰粒径 飞灰粘附性 粉尘比电阻 烟气温度 烟气湿度 烟气成分 烟气露点温度
要
烟气含尘量
因
2.1 极配形式
极配形式 极板极线结构及配置方式
素
2.2 结构特点
极间距
同极或异极间距
2.ESP 技术状况
2.3 振打方式及振打力 2.4 气流分布的均匀性
4/4
4 操作因素 振打效果；炉窑燃烧情况；漏风与偏流
起晕电压 电流电流 曲线 起晕电压 电流电流
曲线
增大 反比 右移 不大 减小
右移
成份（Sar、水分、灰分）
1.2 燃煤性质
挥发分 发热量
灰熔融性
成份（Na2O、Fe2O3、K2O、SO3、Al2O3、
SiO2、CaO、MgO、飞灰可燃物）
1.工况条件
1.2 飞灰性质
灰比电阻越高，不利于除尘。
飞灰中 CaO 含量高时应注意系统漏风和加强电除尘器振打清灰效果。
CaO、MgO 易和 SO3 生成 CaSO4，从而削弱 SO3 的作用，并导致飞灰粒度减小，不利因素。 飞灰可燃物 Cfh=1~8%时，可使飞灰比电阻下降，有利。
Cfh＞8%后易造成二次飞扬，不利。
飞灰可燃物大对除尘不利，尽管能降低比电阻，但在其被收集到极板后很容易返回，对除
的，所以它并不是单一的 SO3 ，并且它是以固态形式存在，其活性或大部分活性已失去，
因而其对除尘性能的影响较小。
但飞灰中的 SO3 与烟气中的 SO3 区别很大：
烟气中的 SO3 对除尘性能的有利作用＞＞飞灰中的 SO3 对除尘性能的有利作用。
除尘要点
1、电除尘器的基本原理：电除尘器是利用高压电源产生的强电场使气体电离，即产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的除尘装置。
2、电除尘的基本条件：（1）由电晕极和收尘极组成的电场应是极不均匀的电场，以实现气体的局部电离。
（2）具有在两电极之间施加足够高电压，能提供足够大电流的高压直流电源，为电晕放电、尘粒荷电和捕集提供充足的动力。
（3）电除尘器应具备密闭的外壳，保证含尘气流从电场内部通过。
（4）气体中应含有电负性气体（诸如：O2、SO2、Cl2、NH3、H2O 等），以便在电场中产生足够多的负离子，来满足尘粒荷电的需要。
（5）气体流速不能过高或电场长度不能太短，以保证荷电尘粒向电极驱进所需的时间。
（6）具备保证电极清洁和防止二次扬尘的清灰和卸灰装置。
3、电除尘器的基本结构：（1）电气系统1）高压供电装置：高压整流变压器，电抗器，高压控制柜2）低压自动控制系统：保温箱的恒温控制，振打程序控制，排灰控制，安全连锁（2）本体系统：1)收尘极系统：极板、悬吊及振打2)电晕极系统：电晕线、阴极大、小框架，阴极吊挂，阴极振打3)烟箱：进气烟箱、出气烟箱4)气流均布装置：气流均布板、收尘电场内部阻流板、灰斗阻流板、导流板5)槽形极板6)壳体7)支座8)储、排灰系统9)辅助设施4、电除尘机理：一、气体电离二、电晕放电1、电晕形成。
2、电晕封闭。
当烟气中的含尘浓度高到一定程度时，能把电晕极附近的场强减少到电晕的始发值，因此电晕电流大大降低，甚至会趋于零，这种现象称为“电晕封闭”。
3、通常将发生在收尘极板上粉尘层的局部反放电现象称之为“反电晕”4、起始电晕电压起始电晕电压系指开始发生电晕放电时的电压，与之相对应的电场强度称为起始电晕场强或临界场强。
三、尘粒荷电尘粒的荷电机理基本有两种，一种称为电场荷电，另一种称为扩散荷电。
1、电场荷电。
电场荷电是离子在外电场力作用下沿电力线有秩序运动与尘粒碰撞使其荷电。
电除尘器的工作原理
电除尘器的工作原理
电除尘器的工作原理是利用电力作用于灰尘粒子，使其带电并沉降，从而去除空气中的灰尘。
具体工作原理如下：
1. 电场效应：电除尘器内部设置有两个电极，一个为正极，一个为负极，通过电源提供的电压，形成一个强电场。
当灰尘粒子通过电场时，会与电极之间产生静电引力作用，使粒子带上与电极相反的电荷。
2. 离子化：通过给电除尘器提供高电压，空气中的氧分子会被电离成氧离子和电子。
3. 离子化空气移动：带电的氧离子会受到电场的作用力，从负极移向正极。
在移动过程中，氧离子会与空气中的氧气或水分子结合，形成氧分子团或水分子团。
4. 多电离碰撞：氧分子团或水分子团与灰尘粒子发生碰撞，使灰尘带上与氧分子团或水分子团相同的电荷。
5. 沉降：带电的灰尘粒子因电场的作用力而沉降至电除尘器的集尘板上，实现灰尘的去除。
6. 清洁：定期对电除尘器的集尘板进行清洁或更换，以便保持其高效工作。
通过以上工作原理，电除尘器可以有效地去除空气中的灰尘，改善室内空气质量。
电除尘器的基础理论知识
第一章 电场捕集粉尘的基本原理
• 1 气体的电离
•
从导电性能来讲，使气体导电的过程称为气体的电离。气体的电
离是电除尘工作原理的一个重要组成部分。从原子或分子电荷的角度
看，电离是分子(或原子)失去(或得到)电子的过程。
•
负电性气体分子是指电子附着容易的气体，负电性气体得到电子
方向排列；二是传递振打力，确保阴极线的清洁。
• 4 阴极吊挂装置
•
阴极吊挂的作用有二：一是承担电场内阴极系统的荷重及经受振
打时产生的机械负荷；二是使阴极系统与阳极系统及壳体之间绝缘，
并使阴极系统处于负高压工作状态。
•
阴极吊挂目前有两种形式：支柱型和套管型
• 五 阴极振打装置
•
阴极振打装置的作用是连续或周期性的敲打阴极小框架，使附着
共同作用下，粉尘被荷电。从电场空间电荷分布规律可知，粉尘中的 很少一部分随烟气途经放电极附近与正离子结合带正电，其余绝大部 分与负离予结合而荷上负电，在电场力的作用下，按“同性相斥、异 性相吸”原理，向与各自极性相反的电极驱进，终点是电极，随后在 振打力与自身重力共同作用下克服各种阻力，最终落入灰斗，这是工 业上普遍采用的干式负电晕除尘器的荷电粉尘捕集过程(也称收尘过 程)。
架而带螺孔的槽钢，另外在有振打轴一侧的大框架上装有轴承底座。
• 阴极大框架的作用是：
•
(1)承担阴极小框架、阴极线及阴极振打轴、锤的荷重，并通过
阴极吊杆把荷重传到绝缘支柱或绝缘瓷套上；
• (2) 按设计要求使阴极小框架在其上定位。
第三章 电除尘器的本体结构
• 3 阴极小框架
•
阴极小框架的作用有二，一是支承并固定极线使之按一定间距和
电除尘器基本原理与综合故障判断
电除尘器基本原理与综合故障判断电除尘器的基本过程和基本原理简言之，电除尘器的基本过程是：1、建立电场，产生电晕，使尘粒荷电。
2、在电场力作用下，荷电尘粒向收尘极运动，收尘。
3、振打清灰和排灰。
1 尘粒荷电电除尘器是通过电晕放电，使其电晕极附近的气体电离，产生大量的正、负离子，并使其附着在尘粒上来实现尘粒荷电的目的。
（1）电晕的机理通常由于自然界的放射线、宇宙线、紫外线的作用，气体中常会含一些被电离的分子和自由电子，在一个极不均匀的电场（如针对板）施加一定电压时，靠近曲率大的电极附近强电场区（称为电晕区），自由电子获得足够的能量，它和气体分子碰撞而产生新的正离子和电子，而新生的电子立刻又参与到碰撞游离中去，使得游离过程加强，生成更多的正离子和电子，这样，由于电子行程上新生成的电子不断参加碰撞游离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形成电子崩，迁移率大的电子集中在电子崩的头部迅速向阳极方向发展，而正离子则留在电子崩尾部加速撞击阴极使其释放出达到自持放电所必需的二次电子，这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这就是电晕形成的机理。
在强电场区以外（电晕外区），电子逐渐减慢到小于碰撞游离所必需的速度，附着在气体分子上形成负离子向阳极运动，其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例，形成了电晕外区的电晕电流。
这时，若含尘烟气进入电场，烟气中的尘粒将被负离子碰撞而荷电，形成负粒子，而负粒子在电场力作用下向阳极运动，以达到收尘的目的。
（2）电晕封闭工业用的电除尘器，电晕外区不仅有气体负离子形成的空间电荷，还有许多已荷电的粉尘粒子，由于粒子空间电荷的加入，电晕电流的变化受自身空间电荷影响的情况就要加剧。
当电除尘器处理含尘浓度高、粉尘粒度细（比表面积大）的烟气时，电晕外区的空间电荷就由气体的负离子和粉尘的负粒子组成，其总量比纯气体负离子大的多，而主要成分是负粒子。
由于负粒子的迁移速度比负离子小的多，所以，对其电场的影响就比纯负离子的影响大的多，它使得电晕极附近的场强削弱的更厉害。
电除尘器原理、主要参数及结构
一、电收尘器基本原理简述：1.在不均匀电场中，利用高压直流电（负高压）使气体电离。
2.使含尘的炉气通过含有大量电子、正负离子的电场，使尘颗粒荷电。
3.在高压电场作用下，根据电的基本特性，同性相斥，异性相吸的原理。
使大量的带负电荷的尘粒在收尘电极上（或阳极）沉积，而少量的带正电荷的尘粒在阴极上（或电晕极）沉积。
4.利用机械振打，将收尘极上的尘除去，阴极虽然尘较少，但要保持洁净，以免影响电晕放电，故采用连续振打。
而阳极，一电场连续振打外，其余为间断定时振打，以减少烟尘二次飞扬。
二、主要参数：1.入口烟气量: 27500Nm3/h2.入口烟气温度： 330℃3.入口气体压力： -1500Pa4.设备漏气率：＜3%5.入口含尘量≤40g/Nm36.电场有效截面积： 31.5m27.烟气在电场内流速: 0.56m/s8.烟气在电场内有效停留时间: 16.1s9.总的收尘面积 1404m210.电晕线总长 1404m11.除尘效率≥99%或出口含尘量小于200mg/Nm312.高压硅整流器：户外式 72KV/300mA 共3台三、主要结构：1.采用单室、卧式、三电场钢壳外保温结构。
2.入口气体分布采用三层分布板，使气流均布。
3.阳极为“C”型材质为SPCC，阴极为不锈钢芒刺线（RS线）。
4.同极间距为400mm，共13个通道。
5.阳极振打：挠臂锤侧向旋转振打。
6.阴极振打：双面侧向旋转振打，绝缘采用耐高温、耐高电压瓷转轴（95瓷材质），并附电加热器1.5KW／只。
7.每电场四点吊挂，支承绝缘采用锥形瓷套管，并附W型电加热器2KW／套。
8.电场出口装有槽形分布板，改善气流分布并减少二次飞扬。
9.排灰：采用溢流螺旋排灰机密封排灰.四、开车前的检查：1.检查、清理电场内的杂物。
2.检查阴、阳极的间距。
3.传动机构加满润滑油。
4.检查所有传动机构运转方向，不得反转。
5.启动所有振打机构、排灰阀等，检查运转情况，振打位置是否适中。
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1908年至 今……
工业应用
早期试验
湿式ESP; 膜式ESP; 旋转电极式ESP
… 创新发展
5
1.1 ESP简介
菲达环保
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1.1.2 电除尘器的适用范围
比电阻：104Ω·cm~1011Ω·cm； 烟气温度：≤400℃（＞250℃为高温型）； 同极间距：250 mm~600 mm； 承受许用压力：-4.0×104 Pa ~ +2.0×104 Pa（其中
11
1.1 ESP简介
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1.1.9 电除尘器的优缺点
优点
缺点
1 除尘效率较高 2 压力损失小
对粉尘特性较敏感，即除尘
1 效率受煤、灰成分和比电阻
影响
3 适用范围广 4 运行费用较低
2 占地面积较大
5 使用方便且无二次污染
6 对烟气温度及成分不敏感
12
1.1 ESP简介
80%
85%
约100% ＞80%
美国 欧盟（德） 日本
中国
结论
电除尘技 术仍是低 排放下粉 尘控制的 主流技术
8
1.1 ESP简介
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1.1.5 50mg/Nm3 粉尘排放标准下的电除尘器适应性研究结论
除尘难 易性
ωk值
占统计项目 总数量百分
比/%
占统计煤种 总数量百分比%
1.2 ESP除尘原理
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除尘原理
利用高压电场对荷电粉尘的吸附作用，把粉尘从含 尘气体中分离出来。
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环保装备系列培训教材
1 电除尘器基础理论
Electrostatic Precipitator
立足国内最佳，争创世界一流。
提纲
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主要 内容
1.1 ESP简介 1.2 ESP除尘原理 1.3 电场工作特性 1.4 影响ESP性能的主要因素
2
难 ωk＜25
2.90
2.46 2.46
≥6
≥100 ≥110 ≥120
≥140
≥170
适应性好 （首推电除尘器
适应性一般（可 以使用电除尘器 建议采用旋转电 极、微粒聚合器
等新技术） 适应性较差 （推荐使用电袋）
注：1.“占统计项目总数量百分比”、“占统计煤种总数量百分比”均为参考值。 2.国家《火电厂大气污染物排放标准》中的烟尘排放值为烟囱出口烟尘浓度。
9
1.1 ESP简介菲达源自保FEIDA ENVIRO
1.1.6 30mg/Nm3 粉尘排放标准下的电除尘器适应性研究结论
除尘难 易性
ωk值
占统计项 目总数量 百分比/%
占统计煤种总 数量百分比/%
电除尘器 推荐电场 数量[个]
电除尘器推荐 比集尘面积 [m2/（m3/s）]
适应性结论
容易
ωk≥55
新技术）
较难 25≤ωk＜35 11.60
11.48
/
难
ωk＜25
2.90
2.46
/
/
适应性较差
/
（推荐使用电袋）
注：1.“占统计项目总数量百分比”、“占统计煤种总数量百分比”均为参考值。 2.国家《火电厂大气污染物排放标准》中的烟尘排放值为烟囱出口烟尘浓度。
10
1.1 ESP简介
菲达环保
FEIDA ENVIRO
-1.0×104 Pa ~0 Pa为常规型）； 标准状态下入口烟气含尘浓度：≤1000 g/m3。
6
1.1 ESP简介
1.1.3 ESP应用领域
有色 冶金
黑色 冶金
燃煤 电厂
应用 领域
化工
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建材 造纸
7
1.1 ESP简介
1.1.4 电除尘器的应用概况
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1.1.7 20mg/Nm3 粉尘排放标准下的电除尘器适应性研究结论
除尘难 易性
ωk值
占统计项 目总数量 百分比/%
占统计煤种 电除尘
总数量百分比 器电场
%
数量[个]
电除尘器推荐 比集尘面积 [m2/（m3/s）]
适应性结论
容易
ωk≥55
15.94 13.11
≥5
53.27
较容易 45≤ωk＜55 40.57 40.16
挑战
4
瓶颈存在
常规电除尘器无法 完全避免存在的三 个瓶颈，但可通过 技术改进使之最小 化。
排放标准提高
粉尘排放标准将会 不断提高，部分地 方已经制订了更为 严格的标准 。
煤种多变
很多火电厂使用 的燃煤在不断变 化，设计煤种成 为一句空话。
燃煤灰分大
我国许多燃煤的灰 分大，相对增加了 粉尘排放值。
14
15.94 13.11
≥4
较容易 45≤ωk＜55 40.57 40.16 73.76
≥5
40≤ωk＜45 16.67 20.49
≥6
≥110 ≥130 ≥140
适应性好 （首推电除尘器）
适应性一般
一般
35≤ωk＜40
12.32
12.30
≥7
≥170
（可以使用电 除尘器建议采 用旋转电极、
微粒聚合器等
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1.1.10 电除尘器的瓶颈和挑战
瓶颈
反电晕效应
二次扬尘
PM2.5除尘效率低
高比电阻粉尘易产生反电晕 20%的排放量是由二次扬尘引起
对PM2.5除尘效率小于90%
13
1.1 ESP简介
1.1.11 电除尘器的瓶颈和挑战
面临的挑战
挑战
1
挑战
2
挑战
3
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≥6
≥130 ≥140
适应性好 （首推电除尘器）
一般 40≤ωk＜45 16.67
20.49
≥7
≥170
适应性一般 （可以使用电 除尘器建议采 用旋转电极、 微粒聚合器等
新技术）
较难 35≤ωk＜40 12.32
12.30
/
难
ωk＜35
14.5
13.94
/
/
适应性较差
/
（推荐使用电袋）
注：1.“占统计项目总数量百分比”、“占统计煤种总数量百分比”均为参考值。 2.国家《火电厂大气污染物排放标准》中的烟尘排放值为烟囱出口烟尘浓度。
电除尘 器电场 数量[个]
电除尘器推荐 比集尘面积 [m2/（m3/s）]
适应性结论
容易 较容易 一般
ωk≥55
45≤ωk＜55 40≤ωk＜45 35≤ωk＜40
较难 25≤ωk＜35
15.94 13.11
≥4
40.57
40.16 86.06
≥4
16.67 20.49 ≥5
12.32 12.30
11.60 11.48 11.48 ≥6
电除尘器外观图
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3
电除尘器模型图
除尘器控制室
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收尘极
绝缘支持 气流分布板 阴极框架
阴极振打 阳极振打
4
1.1 ESP简介
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1745年，富 兰克林研究 尖端放电
理论研究
1.1.1 电除尘器的发展
1772年，贝卡利 亚，试验成功