电除尘技术(二)

★尘粒荷电
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， 没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和
★尘粒荷电
尘粒的饱和荷电量： 尘粒的饱和荷电量：
qps = 4πDε0α2 E 4πDε qps ——尘粒的饱和荷电量，C ——尘粒的饱和荷电量 尘粒的饱和荷电量， D ——与粉尘介质常数εr相关的系数； ——与粉尘介质常数 相关的系数； 与粉尘介质常数ε D=3 εr /（ εr +2），一般粉尘 εr =4 +2）， ），一般粉尘 ε0 ——真空介电常数（=8.85x10-12F/m） ——真空介电常数 =8.85x 真空介电常数（ F/m） ——尘粒半径 尘粒半径， α ——尘粒半径，m E ——电场强度，V/m ——电场强度 电场强度，
9. 电场风速
气体通过电除尘器断面的平均速度，以m 气体通过电除尘器断面的平均速度，以m／s计。电 场风速的大小对电除尘器的除尘效率和造价都有很 大影响。风速过大，容易产生二次扬尘，使除尘效 率降低；风速过低，除尘器体积大，造价增加。根 据经验，电场风速最高不宜超过1 据经验，电场风速最高不宜超过1．5～2m／s，除 2m／ 尘效率要求高的电除尘器不宜超过1 尘效率要求高的电除尘器不宜超过1．0～1．5m／ 5m／ s。 停留时间是指含尘气体流经电场长度所需的时间。
1. 气体放来自百度文库现象
气体放电系指气体在外界作用下由电绝缘状态变为导电状态， 气体放电系指气体在外界作用下由电绝缘状态变为导电状态，因而 有电流从气体中通过的现象。 有电流从气体中通过的现象。 气体(空气)通常是不导电的，属于称为“电介质”的一类物质， 气体(空气)通常是不导电的，属于称为“电介质”的一类物质，其中 只存在因自然界的辐射(X射线 放射性辐射、宇宙射线) 射线、 只存在因自然界的辐射(X射线、放射性辐射、宇宙射线)等因素而造成少 量自由电子，不足以形成电流。但是， 量自由电子，不足以形成电流。但是，如果将充分高的直流电压施加到 一对电极上，原有的微量自由电子将被加速到某一很高的速度， 一对电极上，原有的微量自由电子将被加速到某一很高的速度，并足以 通过碰撞使中性气体原子（或分子）释放出外层电子， 通过碰撞使中性气体原子（或分子）释放出外层电子，而电离成为新的 自由电子和正离子。这些被激发出来的自由电子接着又被加速到某一很 自由电子和正离子。 高的速度，又进一步撞击气体分子引起电离。 高的速度，又进一步撞击气体分子引起电离。这种过程在极短的瞬间又 重演了无数次，这就是所谓的电子雪崩过程。于是在放电极表面附近？？ 重演了无数次，这就是所谓的电子雪崩过程。于是在放电极表面附近？？ 产生了大量的自由电子和正离子，在两极间形成电流。 产生了大量的自由电子和正离子，在两极间形成电流。
★尘粒荷电
（４）荷电尘粒的运动：尘粒荷电后，在电场力的作 荷电尘粒的运动：尘粒荷电后， 用下， 用下，带着不同极性电荷的尘粒分别向极性相反的 电极运动，并沉积在电场上。 电极运动，并沉积在电场上。 （5）荷电尘粒受力分析： 荷电尘粒受力分析： 尘粒所受的重力； ①尘粒所受的重力； 电场作用在荷电尘粒上的静电力； ②电场作用在荷电尘粒上的静电力； 尘粒加速运动时的惯性； ③尘粒加速运动时的惯性； 尘粒运动时的介质阻力。 ④尘粒运动时的介质阻力。
7. 电除尘器控制的原理
电除尘器的正常工作状态，应使其电压处于起始电晕电压到 电除尘器的正常工作状态， 击穿电压之间。 击穿电压之间。 起晕电压愈低，击穿电压则愈高，电除尘器的工作范围愈大， 起晕电压愈低，击穿电压则愈高，电除尘器的工作范围愈大， 也愈稳定。 也愈稳定。 峰值电压有利于粉尘荷电，而平均电压有利于粉尘捕集。 峰值电压有利于粉尘荷电，而平均电压有利于粉尘捕集。 即电晕放电的伏安特性） （即电晕放电的伏安特性） 影响起始电晕电压的各种因素和电晕放电的伏安特性对电除 尘器具有重要的实际意义。 尘器具有重要的实际意义。电除尘器的伏安特性取决于电极 的几何形状、电压波形和极性、气体的组成和状态、 的几何形状、电压波形和极性、气体的组成和状态、电极上 积尘的厚度和性质以及悬浮粉尘的浓度和粒径等因素。 积尘的厚度和性质以及悬浮粉尘的浓度和粒径等因素。
四、电除尘器的基本理论和概念
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 气体放电现象 电晕放电、火花放电、弧光放电 起晕电压、击穿电压 尘粒荷电过程 电子的附着和空间电荷的形成 电负性气体 除尘器控制的基本原理 电晕封闭 电场风速 捕集效率方程式(多依奇方程式) 捕集效率方程式(多依奇方程式) 驱进速度和有效趋进速度 粉尘比电阻 反电晕（Regupulse） 反电晕（Regupulse） 介电系数
★尘粒荷电
影响电场荷电的因素
– 粒径和介电常数 – 电场强度和离子密度
一般粒子的荷电时间仅为0.1s， 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 所需要的时间， 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
ln(1+
e2 udp N0t 8ε0kT
)
k一 尔 曼 数 1.38× －23J/K 一 玻 兹 常 ， 10 × T一 体 度 K 一 气 温 ， N0－ 子 度 个 3 离 密 ， /m e－ 子 量 e＝ × －6C － 电 电 ，＝ 1.6× 10
u一 体 子 平 热 动 度 m/s 气 离 的 均 运 速 ，
4. 尘粒荷电
两种机理 –电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动， 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 扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程； 赖于离子的热能， 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 –大于0.5µm的微粒，以电场荷电为主 大于0 的微粒， –小于0.15µm的微粒，以扩散荷电为主 小于0 15µ 的微粒， –介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。 介于之间的粒子，
2.电晕放电、火花放电、弧光放电 2.电晕放电、火花放电、 电晕放电
在不同的电场中，气体放电可以有三种不同的形式—— 在不同的电场中，气体放电可以有三种不同的形式—— 电晕放电、火花放电和弧光放电 ·电晕放电：在其中一个极是细导线或具有曲率半径很小 的任意形状，另一极是管状或板状的，所形成的非均匀电 场中，电场强度在导线表面附近特别强，并随离开导线的 距离增大而迅速减弱。在导线表面附近这种具有强电场的 空间内，往往显露出明亮的光晕，同时发出轻微的气体爆 裂声，这种光晕在黑暗中看得特别明显（光晕呈光点、刷 毛、光刷或均匀的光带等各种形状，这取决于电晕极的极 性和几何形状），称为电晕放电。电晕放电属于自激放电 的一种，一般只发生在非均匀电场中具有曲率半径较小的 放电极表面附近的小区域内，即所谓的电晕区内。在电晕 外区，由于电场强度随距电晕极的距离增大迅速减小，不 足以引起气体分子碰撞电离，因而电晕放电停止。
★火花放电和弧光放电： 火花放电和弧光放电：
若是在由一对平行极所构成的高 压均匀电场， 压均匀电场，由于电场中各点场强 相等， 相等，当电场某一处气体被击穿而 发生放电时， 发生放电时，则两电极间气体必然 同时被击穿而发生火花放电或弧光 放电。 放电。
★闪络
在高电压作用下，气体或液体介质 在高电压作用下，气体或液体介质 电压作用下 沿绝缘表面发生的破坏性放电。 沿绝缘表面发生的破坏性放电。其 放电时的电压称为闪络电压。 放电时的电压称为闪络电压。发生 闪络后， 闪络后，电极间的电压迅速下降到 零或接近于零。 零或接近于零。闪络通道中的火花 或电弧使绝缘表面局部过热造成炭 损坏表面绝缘. 化，损坏表面绝缘.沿绝缘体表面 的放电叫闪络。 的放电叫闪络。而沿绝缘体内部的 放电则称为是击穿。 放电则称为是击穿。
3. 起晕电压和击穿电压
起晕电压（起始电晕电压）：在电极间刚开始出现电 晕电流时的电压，也称临界电压。与之相应的电场强度称 为起始电晕场强或临界场强。 击穿电压：在电极间刚开始出现火光放电时的电压称为 “击穿电压”，这一电压的高低，主要取决于放电极到收 尘极之间的距离、放电极的形式以及气体的状态等。 电除尘器的正常工作状态，应使其电压处于起始电晕 电压到击穿电压之间。
★尘粒荷电
电场荷电和扩散荷电的综合作用
处于中间范围 （0.15～ 0.15～ 0.5μ 0.5μm）的粒子，需同时 的粒子， 考虑电场荷电和扩散荷电
根据Robinson的研究， 根据Robinson的研究，简单 Robinson的研究 地将电场荷电和扩散荷电的 电荷相加， 电荷相加，可近似地表示两 种过程综合作用时的荷电量， 种过程综合作用时的荷电量， 与实验值基本一致
★尘粒荷电
（1）尘粒荷电过程 由于电晕区内产生的离子或电子进入电晕外 区，与中性分子发生碰撞，使尘粒荷电。 （2）尘粒的荷电量 荷电量的大小与尘粒粒径、电场强度、离子 的热能及停留时间等因素有关。
★尘粒荷电
（３）尘粒荷电的机理 ①电场荷电：在电场作用下，离子与尘粒碰撞， 电场荷电：在电场作用下，离子与尘粒碰撞， 粘附于尘粒上荷电。 粘附于尘粒上荷电。 扩散荷电：由于离子的不规则热运动、 ②扩散荷电：由于离子的不规则热运动、气体扩 散与尘粒碰撞、粘附，使尘粒荷电。 散与尘粒碰撞、粘附，使尘粒荷电。 ③联合荷电：电场荷电和扩散荷电均起重要作用。 联合荷电：电场荷电和扩散荷电均起重要作用。
★尘粒荷电
电扩散荷电
与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（根 与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值（ 据分子运动理论，不存在离子动能上限） 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、 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= 2πε0kTdp e
5. 电负性气体
电负性气体（electronegative gas） 电负性气体（electronegative gas） 在气体游离过程中，除产生电子和正离子外，还会形成带负 电的负离子。这是因为有的电子和某些气体分子碰撞非但没 有电离出新电子，反而碰撞电子附着于分子，形成了负离子。 有些气体形成负离子时可释放出能量。这类气体容易形成负 离子，称为电负性气体 如氧、氟、氯等) 离子，称为电负性气体(如氧、氟、氯等)。已发现的负离子 电负性气体( 有O-、O2-、OH-、H2-、F-、Cl-、Br-、SF6-等。 离子的游离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后， 游离能力大减。因此在气体放电中，负离子的形成起着阻碍 放电的作用，这和前述气体分子的游离作用相反，是应该注 意的概念。。。。。。
★电负性气体
因此，对负电晕来说，电负性气体的存在、对电子 的捕获，是空间电荷的形成，维持稳定的电晕放电 的重要条件。 在电负性气体不存在、而且有电子附着的情况下， 就只能采用正电晕放电。正电晕和负电晕的放电情 况基本相同，除电场的方向不同，雪崩过程产生的 正离子向接地极运动以外，正电晕和负电晕之间一 个重要的不同之处是，正电晕过程本身就产生了为 形成空间电荷所需要的正离子？？？？。
★在电除尘器中，尘粒的捕集与许多因素有关 如：尘粒的比电阻，介电常数、密度，气体 的流速、湿度和温度，电场的伏安特性及收 尘极的表面状态等。
8. 电晕封闭
电晕封闭又称电晕闭塞，是指当含尘气体浓度较高 时,在电晕线周围的负离子抑制电晕放电,使电晕电 在电晕线周围的负离子抑制电晕放电, 流大大降低甚至趋于零的现象 电晕外区的空间电荷由气体的负离子和荷电尘粒组 成，而荷电尘粒其空间电荷总量要比纯气体离子大， 但是，由于荷电尘粒的迁移速度比负离子小，当气 体中的含尘浓度高到一定程度时，将可能出现大量 的荷负电的尘粒围绕在电晕极附近的情况，把电晕 极的电场减小到电晕的始发值，使电晕电流大大降 低，甚至趋于零，这种现象称为电晕封闭。