静电除尘器设计原理(2017)

一、电除尘器的分类
3.按电极在除尘器内的布置分类
单区电除尘器：集尘极和电晕极在同一区域内， 颗粒荷电和捕集在同一区域内完成。
双区电除尘器：电晕极系统和收尘集系统分别装 在两个不同区域内，前区安装电晕极称电晕区， 粉尘粒子在前区荷电；后区安装集尘极称收尘 区，荷电粉尘粒子在收集尘区被捕集。双区电 除尘器主要用于空调的空气净化方面。
对于dР ﹤0.5 m的微粒，以扩散荷电为主
对于粒径介于0.15～0.5 m之间的粒子，则需要同时考虑这两种 过程。
1.电场荷电
（1）荷电量的计算
粒子荷电 电荷累积 粒子场强增加
没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和
1.电场荷电（续）
• 粒子获得的饱和电荷
q30E0dp 2(2)
－ 真 空 介 电 常 数 ， 等 于 8.85× 10-12 0
大气污染控制及设备运行
第四章 颗粒污染物控制设备 第4讲 电除尘器
电除尘器
• 电除尘器是静电力从气流中分离悬浮粒子（尘 粒或液滴）的装置。
• 电除尘器的特点：
• 优点: a)具有分离粒子能耗低、气流阻力小的 特点
•
b)由于作用在粒子上的静电力相对较大，
所以电除尘器也能有效的捕集亚微米级粒子
•
c)具有处理气流量大（105～106m3/h），
捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地 电极上的粉尘层并使其落入灰斗
电除尘器的工作原理
二、电除尘器的工作原理
(一)气体电离和电晕放电
电除尘器的气体电离和
导电可用右图曲线来说 明：
1.曲线ab段
气体导电仅借助与气体中 原有的少量自由电子
2.wk.baidu.com线bc段
气体导电过程的伏-安曲线
极间导电电流几乎没有变
化 ，说明没有新电离出
4.按清灰方式分类
干式电除尘器：在干燥状态下采用机械振打、电 磁振打和压缩空气等方法清除集尘极上粉尘。 干式电除尘器有利于回收有经济价值的粉尘，
电除尘器外观图
烟道气
风板的 距离
烟道气
详图：严密的放电极
清洁气体 收集的粉尘
二、电除尘器的工作原理
三个基本过程:
悬浮粒子荷电－高压直流电晕
带电粒子在电场内迁移和捕集－延续的电 晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电 的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）
金属管 集尘极
放电金属线 电晕极
含负离子区 区
三 电晕放电 步 曲 （气体电离）
粉尘荷电
电晕区 粉尘运动
电晕放电
电晕放电机理 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 气体分子离子化的过程又产生大 量电子－雪崩过程 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 气体离子化区域－电晕区 自由电子和气体负离子是粒子荷 电的电荷来源。
二、电除尘器的工作原理
3.曲线cd段
A)当电压升高到cˊ点时，由于气体 中的电子已获得足够的动能，足以
使与之碰撞的气体中性分子发生电
离，产生新的电子和阳离子，新的 电子和离子参与导电。
B)气体电离中的所谓电子雪崩：当 电子在电场中获得足够大的动能后，
又与其他中性气体分子碰撞使其电
离，新产生的电子数和离子数像
• 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）
• 荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电 时间
• 扩散荷电理论方程 n2πe0k2Tdpln(1e28ud0kpN T0t)
k一 玻 尔 兹 曼 常 数 ， 1.38× 10－ 23J/K T一 气 体 温 度 ， K N0－ 离 子 密 度 ， 个 /m3 e－ 电 子 电 量 ， e＝ 1.6× 10－ 6C
电晕放电
•影响电晕特性的因素
•电极的形状、电极间距离
•气体组成、压力、温度
•不同气体对电子的亲合力、迁 移率不同
•气体温度和压力的不同影响电 子平均自由程和加速电子及能产 生碰撞电离所需要的电压
•气流中要捕集的粉尘的浓度、 粒度、比电阻以及在电晕极和集 尘极上的沉积
•电压的波形
二、电除尘器的工作原理
(二)粉尘粒子荷电
两种机理
粒子进入电场到带 电历时0.1s移动10-
20cm.
电场荷电或碰撞荷电--离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰
撞而使粒子荷电
扩散荷电--离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的 热能，而不是依赖于电场
粒子的主要荷电过程取决于粒径
对于dР ﹥0.5 m的微粒，以电场荷电为主
•4.曲线de段
•如果两极间的电压升到eˊ点， 由于电晕扩大，致使电极间产 生火花或电弧，说明极间气体 全部被击穿。火花放电时，极 间电压急剧下降，同时在极短 的时间内通过大量的电流。
•电除尘器运行时应经常保持在 两极间的气体处于不完全被击 穿的电晕放电状态，尽量避免 产生短路现象。
电除尘器的工作原理示意图：
“雪崩”似的按等比级数增加。在 这一段产生的粒子数可达1亿/cm3 以上。
注：起始电压越底，更易于放电。
所以可通过延长cd段的时间，提高 除尘效果。
气体的电离
二、电除尘器的工作原理
•电晕放电：当气体电离中出现 电子雪崩时在放电极周围的电 离区内，可以看见淡蓝色的光 点或光环，也能听见咝咝声和 劈啪的爆裂声。这一现象称为 电晕放电。
能连续操作
• 缺点：一次性投资费用高、占地面积大、应用 范围受粉尘比电阻限制、难以适应操作条件的
一、电除尘器的分类
1.按集尘电极的结构形状分类 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.按气流流动方式分类 立式电除尘器：含尘气流自下而上流过。其优点 是占地面积小，捕集效率高。 卧式电除尘器 ：含尘气流沿水平方向流过，可 分电场供电，容易实现对不同粒径粉尘的分离， 有利于提高总除尘效率。此外安装高度比立式
E 0一 电 场 强 度 ， V /m 一 粒 子 相 对 介 电 常 数
（2） 影响电场荷电的因素 粒径dp和介电常数ε 电场强度E0和离子密度N0
一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器内流动10～ 20cm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
2.扩散荷电