第六章 除尘装置 (3)

2.原式电除尘器 收尘极为一系列的圆管排列组成，电晕极为鱼 骨形，并在轴线上设辅助电极与电晕极交替布置。 3.双区电除尘器 粉尘的荷电与沉积分别在两个区段中进行，即 粉尘在荷电区荷电后，在沉积区内被捕集。 4.三极预荷电器 5.横向极板电除尘器
六、电除尘器的理论公式和设计计算
• • •
（一）驱进速度 尘粒在电晕场内的荷电机理分为电场荷电和扩 散荷电。 由于离子与尘粒碰撞而使尘粒荷电的特性称为 电场荷电或碰撞荷电。粒径大于0.5μm的尘粒主 要依靠碰撞荷电，是电除尘器内尘粒荷电的主要 机理。粒径小于0.2 μm的尘粒主要依靠扩散荷电。 对0.2～0.5μm的尘粒两者同时起作用。
• 电除尘器设计中的几个问题
• （1）集尘极面积的确定 • 电除尘器所需的集尘面积可按公式计算确
定。
A
Q

ln(1 )
[例4-6]某电除尘器的处理风量L=80m3/s，烟气 的起始含尘浓度y1=15g/m3，要求排空浓度y2应小于 150mg/m3，计算必须的集尘面积。 [解]要求的除尘效率：
4 5
Xs
d0
vpo
停滞流线Xd 1
•
如果尘粒从脱离流线 到惯性运动结束，总共 移动的直线距离为Xs， 当 Xs/Xd ＞ 1 时 ， 尘 粒 会和液滴发生碰撞， Xs/Xd 值愈大，碰撞愈 强烈，除尘效果愈好。
尘粒粒径、尘粒密度、气液相对运动速度愈大， 液滴直径愈小，惯性碰撞除尘效率愈高。 同时，并非是液滴直径越小越好，过小将会随气 流一起运动。当液滴直径在补集粒径的150倍时最佳。
文丘里除尘器
工作过程： 含尘气体进人渐缩管1，气流速度 逐渐增加，在喉管2中气流速度最高， 此时由于高速气流的冲击，使喷嘴4喷 出的水滴进一步雾化（雾化过程）。 在喉管中由于汽液两相的充分混合， 尘粒与水滴不断碰撞，凝并成为更大 的颗粒（凝并过程）。气流在渐扩管3 内速度逐渐降低，静压得到进一步恢 复。已经凝并的尘粒经连接风管6进入 脱水器7中，由于颗粒较大，在一般的 分离器（如惯性除尘器、旋风除尘器 等）中就可以将其分离出来，（脱水 过程）使气流得到净化。
• （2）电场风速 • 电除尘器内气体的运动速度称为电场风速，
按下式计算 :
Q F
• 式中 F—电除尘器横断面积，m2。 • 电场风速的大小对除尘效率有较大影响，
风速过大，容易产生二次扬尘，除尘效率 下降。但是风速过低，电除尘器体积大， 投资增加。根据经验，电场风速最高不宜 超过1.5～2.0m/s，除尘效率要求高的除尘 器不宜超过1.0～1.5m/s。
电除尘器的缺点
⒈设备庞大，占地面积大。 ⒉耗用钢材多，一次投资大。 ⒊结构较复杂，制造、安装的精度要求高。 ⒋对粉尘的比电阻有一定要求。 在国外电除尘器已广泛应用于火力发电、冶金、 化学和水泥等工业部门的烟气除尘和物料回收。在 国内，由于经济条件的限制，目前主要用于某些大 型的工程。小型的电除尘器用于进气的净化。
•
所谓有效驱进速度就是根据某一除尘器 实测定的除尘效率和它的集尘极总面积A、 气体流量Q，利用公式倒算出驱进速度。我 们把这个速度称为有效驱进速度。在有效 驱进速度中包含了粒径、气流速度、气体 温度、粉尘比电阻、粉尘层厚度、电极型 式、振打清灰时的二次扬尘等因素。因此 有效驱进速度要通过大量的经验积累，它 的数值与理论驱进速度相差较大。
喷淋塔
自激式除尘器 自激式除尘器内先要贮存一定量的水，它利用气 流与液面的高速接触，激起大量水滴，使尘粒从气 流中分离 。
（一）水浴除尘器
• 含尘空气以 8~12m/s的速度从喷
•
•
头高速喷出，冲击液面，激起大 量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接 在水池内沉降，细小的尘粒在上 部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、 增重而捕集。水浴除尘器的效率 一般为80~95%。 喷头的埋水深度 h0=20~30mm。 除尘器阻力约为400~700Pa。 水浴除尘器可在现场用砖或钢筋 混凝土构筑，适合中小型工厂采 用。它的缺点是泥浆清理比较
（三）旋风水膜除尘器
•
它由横卧的外筒和 内筒构成，内外筒之 间设有导流叶片。含 尘气体由一端沿切线 方向进入，沿导流片 作旋转运动。在气流 带动下液体在外壁形 成一层水膜，同时还 产生大量水滴。尘粒 在惯性离心力作用下 向外壁移动，到达壁 面后被水膜捕集。部 分尘粒与液滴发生碰 撞而被捕集。
（四）文丘里除尘器 文丘里除尘器是加压水喷淋式除尘器的 一种，是向除尘器内供给加压水，利用喷淋 或喷雾产生水滴，对含尘气体进行洗涤。 主要有：泡沫除尘器 、文丘里管除尘器、旋 风水膜除尘器等。
一、电除尘器的工作原理
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由于辐射、摩擦等原因，空气中含有少 量的自由离子，单靠这些自由离子是不可 能使含尘空气中的尘粒充分荷电的。因此， 电除尘器内必须设置高压电场，电晕极 （放电极）接高压直流电源的负极，集尘 极接地为正极。在电场作用下，空气中的 自由离子要向两极移动，电压愈高、电场 强度愈高，离子的运动速度愈快。
电除尘器主要部件
主要由除尘器本体和供电装置两大部分组成。 本体包括电晕极、收尘极、清灰装置、气体分布装 置、外壳和灰斗等。
四、影响电除尘效果的因素
（一）比电阻
• 粉尘的比电阻是评定粉尘导电性能的一个指标。
某一物质在某一温度下的电阻：
• 式中 Rb—比电阻（或称电阻率）， cm ； • L—长度，cm • A—横断面积，cm2。 • 从上式可以看出，某一物质的比电阻就是长度和
横断面积各为1时的电阻。
L R Rb A
（二）气体含尘浓度
电除尘器内同时存在着两种电荷 ，一种是离子 的电荷，一种是带电尘粒的电荷。离子的运动速度 较高，约为60~100m/s，而带电尘粒的运动速度却 是较低的，一般在0.6m/s以下。因此含尘气体通过 电除尘器时，单位时间转移的电荷量要比通过清洁 空气时少，即这时的电晕电流小。如果气体的含尘 浓度很高，电场内悬浮大量的微小尘粒，会使电除 尘器的电晕电流急剧下降，严重时可能会趋近于零， 这种情况称为电晕闭塞。为了防止电晕闭塞的产生， 处理含尘浓度较高的气体时，必须采取措施，如提 高工作电压，采用放电强烈的电晕极，增设预净化 设备等。气体的含尘浓度超过40g/m3时，必须设预 净化设备。
特点：
它结构简单，占地面积小， 适合处理高温烟气或可燃性含尘 烟气；但雾化过程和加速水滴要 消耗大量的能量，文丘里管除尘 器是消耗能量最大的一种湿式除 尘器，不能利用余热，应用范圈 受到限制。
效率：95％以上
三、湿式除尘器优缺点
优点： （1）在消耗同等能量的情况下 ，湿式除尘器的除尘效率到比 干式高。 （2）可同时除尘和有害气体以 及可以处理可燃性含尘气体。 （3） 结构简单，占地面积小， 造价低。 （4） 能处理湿度大、温度高的 气体。

qE j 3 d c
影响电除尘器工作的另一个因素是气体的动力 粘度μ，只是随温度的增加而增加的，因此烟气温 度增加时，尘粒的驱进速度和除尘效率都会下降。
收尘极和电场断面积的清灰时的二次扬尘等因素的影响， 因此理论效率值要比实际值高。为了解决这一矛盾， 提出有效驱进速度的概念。
•
如果电场内各点的电场强度是不相等的， 这个电场称为不均匀电场。电场内各点的 电场强度都是相等的电场称为均匀电场。
电除尘器的基本工作过程是：空气电离 尘粒荷电 尘粒向集尘极移动并沉积在上 面 尘粒放出电荷 振打后落入灰斗。
电除尘器分类
• • • •
（1）按集尘极型式分为管式和板式。 （2）按照气流流动方式分为卧式和立式。 （3）按照清灰方式分为干式和湿式。 （4）按粉尘荷电区和分离区布置不同分为单区和 双区电除尘器。
dc＞0.5μm的尘粒在电场中的荷电量： 荷电尘粒在电场内受到的静电力：
F qE
式中 E—集尘极周围电场强度，V/m。 尘粒在电场内作横向运动时，要受到空气的阻力， 空气阻力：
P 3 d c
式中 ω—尘粒与气流的横向的相对运动速度，m/s。
当静电力等于空气阻力时，作用在尘粒 上的外力之和等于零，尘粒在横向等速运 动。这时尘粒的运动速度称为驱进速度。 • 驱进速度：
困难。
（二）自激式除尘器
•
含尘气体进入除尘器后转弯向下，冲激在液面上， 部分粗大的尘粒直接沉降的泥浆斗内。随后含尘气 体高速通过S型通道，激起大量水滴，使粉尘与水 滴充分接触。在正常情况下，除尘器阻力为 1500Pa左右，对5μm的粉尘，效率为93%。冲 激式除尘机组把除尘器和风机组合在一起，具有结 构紧凑、占地面积小，维护管理简单等优点。
（一）惯性碰撞
• 含尘气体在运动过程中
与液滴相遇时，在液滴 前Xd米处，气流开始改 变方向，绕着液滴流动。 而惯性大的尘粒要继续 保持原有的直线运动。 尘粒脱离流线后，由于 空气的阻力，尘粒的惯 性运动速度不断下降， 从最初的 v0 一直下降 到等于零为止（或者和 液滴发生碰撞为止）。
气体流线
2 气流方向 3
y1 y2 15 10 3 150 99% 3 y1 15 10
• 参考同类型除尘器的测定结果，尘粒的有
效驱进速度ωe=0.1m/s。
A e 1 exp[ ] L
A e 1 1n L 1
• 集尘极的集尘面积：
L
1 80 1 A 1n 1n 3680 m 2 e 1 0.1 0.01
一、湿式除尘器的除尘机理
⒈通过惯性碰撞、接触阻留，尘粒与液滴、液膜发 生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚； ⒉细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触； ⒊由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加； ⒋高温烟气中的水蒸汽冷却凝结时，要以尘粒为凝 结核，形成一层液膜包围在尘粒表面，增强了粉尘的 凝聚性。以疏水性粉尘能改善其可湿性。 粒径为1~5μm的粉尘主要利用第一个机理，粒径 在1 μ m以下的粉尘主要利用后三个机理。目前常用的 各种湿式除尘器主要利用尘粒与液滴、液膜的惯性碰 撞进行除尘。