大气污染控制工程6_2.pptx

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
气体中离子不能够到达粒子表面，电荷饱和
1.电场荷电（续）
▪ 粒子获得的饱和电荷
q
3 0E
0d
2 p
(
2
)
0 － 真 空 介 电 常 数 ， 等 于 8 . 8 5 × 1 0 -12
E 0 一 电 场 强 度 ， V /m
一粒子相对介电常数
20 世纪60 年代ESP 在发达国家得到了广泛应用。
▪ 我国电除尘技术的起步始于20 世纪60 年代，并 得到了迅速的发展，现在我国的电除尘器技术处 于世界领先水平。
▪ 电除尘器现在被广泛应用于燃煤电厂、水泥厂及 化工、冶金等领域。
▪ 其中燃煤电厂用量占72～75％，水泥厂占16～ 18％。
▪ 目前我国燃煤电厂烟尘净化设备90％左右采用电 除尘器（ESP）。
▪ （3）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，即电晕闭塞
四、荷电粒子的运动和捕集
▪ 1.驱进速度
( p ) t
在所有的电除尘器中，e的指数项是一个很大的数值。 例如，密度为1g/cm3、直径为10μm的球状粉尘粒子， 在空气中有
u一 气 体 离 子 的 平 均 热 运 动 速 度 ， m /s
3.电场荷电和扩散荷电的综合作用
▪ 处于中间范围 （0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑 电场荷电和扩散荷电
根据罗宾逊的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相 加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值 基本一致
4.异常荷电现象
▪ 5、粉尘的浓度、粒度、比电阻
三、粒子荷电
▪ 两种机理 ➢ 电场荷电（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﹥0.5m的微粒，以电场荷电为主 ➢ 对于dР﹤0.15m的微粒，以扩散荷电为主 ➢ 对于介于0.15～0.5 m之间粒径的粒子，则需要同时考 虑这两种过程。
粉尘荷电
电晕区 粉尘运动
▪ 单区和双区电除尘器
单区电除尘器 粒子荷 电和去除在 同一个电场中进行
双区电除尘器
二、电晕放电
▪ 1.电晕放电机理
二、电晕放电（续）
▪ 2.起始电晕电压---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
E ( r )V
r----距电晕线中心的距离 a---电晕线半径
电除尘器
▪ 电除尘器的主要优点 ➢ 压力损失小，一般为200～500Pa ➢ 处理烟气量大，可达105～106m3/h ➢ 能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3 ➢ 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％ ➢ 可在高温或强腐蚀性气体下操作
缺点: 1、一次性投资高 2、安装精度要求高 3、对粉尘比电阻有一定要求
§2 电除尘器 一、电除尘器的工作原理 二、电晕放电 三、粒子荷电 四、荷电粒子的运动和捕集 五、被捕集粉尘的清除 六、电除尘器的结构 七、粉尘比电阻 八、电除尘器的选择和设计
电除尘器外观图
电除尘器
电除尘器
清洁气体
电除尘器的发展简介
1907年美国加利福尼亚大学化学教授科特雷尔 （F.G.Cotrell）首次成功地使用电除尘器（以下 简称ESP）捕集硫酸烟雾，几年后他再次把电除 尘技术用于捕集水泥生产过程产生的粉尘。
对于清洁的光滑圆线m=1，实际可取0.6～0.7
二、电晕放电（续）
▪ =T0P/TP0
➢ P0、T0为标况下的大气压（1atm）和温度（298K）； ▪ T、P为运行状况的温度和空气压力；
➢ 在r=a时 （电晕电极表面上），起始电晕电压 ：
Vc
3106
am
T0 P TP0
0.03
T0 P TP0a
（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
▪ 与电场荷电过程相反，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
n 2 π 0k T d p ln (1 e 2 u d p N 0t )
e2
8 0kT
k 一 玻 尔 兹 曼 常 数 ， 1 .3 8 × 1 0 － 23J /K T一 气 体 温 度 ， K N 0－ 离 子 密 度 ， 个 /m 3 e － 电 子 电 量 ， e ＝ 1 .6 × 1 0 － 6C
▪ （1）沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发 生火花放电
或在集尘极发生反电晕现象,
通常当比电阻高于2×1010Ωcm时，较易发生火花放电 或反电晕，破坏正常电晕过程
▪ （2）气流中微小粒子的浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕 电流过小，严重抑制着电晕电流的产生，使尘粒不能获得 足够的电荷，除尘效率下降。
ln
b
a
可见，起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。
二、 电晕放电（续）
▪ 3.影响电晕特性的因素 ➢ 1、电晕极的极性 工业上多采用负 极；空气调节系统采 用正极，产生的臭氧 和氮氧化物少。
▪ 2、电压的波形
▪ 3、电极的形状、电极间距离 ▪ 4、气体的组成、压力、温度
不同气体对电子的亲和力不同，产生电 离的难易不同，迁移率不同。
一、电除尘器的工作原理
▪ 利用电除尘器使粉尘分离的两个条件: ▪ 1、存在粉尘荷电的电场； ▪ 2、存在使荷电粉尘从烟气中分离的电场。
一、电除尘器的工作原理
▪ 通高压电→空气电离（电子雪崩）→极间电流→粉尘荷电→沉积→清灰
金属管 集尘极
放电Leabharlann Baidu属线 电晕极
三步曲
含负离子区 区 电晕放电
（气体电离）
r lb n /a ) ( 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
➢ 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）
E c 3 1 0 6 m ( 0 . 0 3 / a )
一空气的相对密度 m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0