影响静电除尘器性能的因素

一、影响静电除尘器性能的因素

影响静电除尘器性能有诸多因素，可大致归纳为三个方面：烟尘性质、设备状况和操作条件。各种因素的影响直接关系到电晕电流、粉尘比电阻、除尘器内的粉尘收集和二次飞扬这三个环节，而最后结果表现为除尘效率的高低。

1、烟尘性质对除尘效率的影响

(1)粉尘的比电阻适用于静电除尘器的比电阻值为104～1011Ω·cm。比电阻值小于104Ω·cm的粉尘其导电性能好，在除尘器电场内被收集时，到达收坐极板表面后会快速释放其电荷，变为与收尘极同性，然后又相互排斥，重新返回气流，可能在往返跳跃中被气流带出。相反，比电阻大于104Ω·cm以上的粉尘，在到达收尘极以后不易释放其电荷，使粉尘层与极板之间可能形成电场，产生反电晕放电，导致电能消耗增加，除尘性能恶化，甚至无法工作。

对于高比电阻粉尘可以通过特殊方法进行静电除尘器除尘，以达到气体净化。这些方法是：气体调质；采用脉冲供电；改变除尘器本体结构——拉宽电极间距并结合变更电气条件。

(2)烟气湿度烟气湿度能改变粉尘的比电阻，在同样温度条件下，烟气中所含水分越大，其比电阻越小。粉尘颗粒吸附了水分子，粉尘层的导电性增大。由于湿度增大，击穿电压上升，这就允许在更高的电场电压下运行。随着空气中含湿量的上升，电场击穿电压相应提高，火花放电较难出现。对于这种静电除尘器来说是有实用价值的，它可使除尘器能够在提高电压的条件下稳定地运

行。电场强度的增高会使除尘效果显著改善。

(3)烟气温度气体温度也能改变粉尘的比电阻，而改变的方向却有几种可能。表面比电阻随温度上升而增加(这只在低温区段)；到达一定温度值之后，体积比电阻相反，随着温度上升而下降。在这温度交界处有一段过渡区：表面和体积比电阻的共同作用区。电除尘工作温度可由粉尘比电气体温度关系曲线来选定。烟气温度影响还表现在对气体黏滞性的影响。气体黏滞性随着上升而增大，这将影响驱进速度的下降。

气体温度越高，其密度越低，电离效应加强，击穿电压下降，火花放电电压也下降。

总的来看，气体温度对静电除尘器的影响是负面的，如果有可能，还是在较低温度条件下运行较好。所以，通常在烟气进入静电除尘器之前先要进行气体冷却，降温既能提高净化效率，又可利用烟气余热。然而，对于含湿量较高和有SO3之类成分的烟气，其温度一定要保持在露点温度20～30℃以上作为安全余量，以避免冷凝结露，发生糊板、腐蚀和破坏绝缘。

(4)烟气成分烟气成分对负电晕放电特性影响很大，烟气成分不同，在电晕放电中电荷载体的有效迁移也不同。在电场中电子和中性气体分子相撞而形成负离子的概率在很大程度上取决于烟气成分。据统计，其差别是很大的：氨、氢分子不产生负电晕；·氯与二氧化硫分子能产生较强的负电晕；其他气体互有区别。不同的气体成分对静电除尘器的伏安特性及火花放电电压影响甚大。尤其是在含有硫酸酐时，气体对电除尘器运行效果有很大影响。

(5)烟气压力有经验公式表明，当其他条件确定以后，起晕电压随烟气密度而变化，温度和压力是影响烟气密度的主要因素。烟气密度对除尘器的放电特性和除尘性能都有一定影响。如果只考虑烟气压力的影响，则放电电压与气体压力保持一次线性(正比)关系。在其他条件相同的情况下，净化高压煤气时静电除尘器的压力比净化常压煤气时要高。电压高，其除尘效率也高。

(6)粉尘浓度静电除尘器对所净化气体的含尘浓度有一定的适应范围，如果超过一定范围，除尘效果会降低，甚至中止除尘过程。因为在静电除尘器正常运行时，电晕电流是由气体离子和荷电尘粒(离子)两部分组成的，但前者的驱进速度约为后者的数百倍(气体离子平均速度为60～100m/s；粉尘速度大体在60cm/s以下)，一般粉尘离子形成的电晕电流仅占总电晕电流1%～2%。粉尘质量比气体分子大得多，而离子流作用在荷电尘粒上所产生的运动速度远不如气体离子上所运动速度高。烟气中所含粉尘浓度越大，尘粒离子也越多，然而单位体积中的总空间电荷不变，所以粉尘离子越多，气体离子所形成的空间电荷必然相应减少，于是电场内驱进速度降低，电晕电流下降。当含尘浓度达到某一极限值时，通过电场的电流趋近于零，发生电晕闭塞，除尘效率显著下降。所以静电除尘器净化烟气时，其气体含尘浓度应有一定的允许界限。

静电除尘器效率与允许的最高含尘粉尘的粒径质量组成有关，如中位径为24.7um的粉尘，入口质量浓度大于30g/m3时,电晕电流下降不明显；而对中位径为3.2um的粉尘，入口质量浓度大于8g/m3的吹氧平炉粉尘，电晕电流比通烟尘之前下降80%以上。有资料认为粒径为1um左右的粉尘对电除尘效率的影响尤为严重。

克服因烟气含尘量过大引起静电除尘器效率下降的较好办法是设置预级除尘器。先降低烟气的含尘浓度，使之符合要求后再进入静电除尘器。也有人认为，预级除尘会使粉尘凝聚，因而降低静电除尘器效率。

(7)粉尘粒径分布试验证明，带电粉尘向收尘极移动的速度与粉尘颗粒半径成正比。粒径越大，除尘效率越高，尺寸增至20～25um之前基本如此，尺寸至20～40um阶段，可能出现效率最大值；再增大粒径，其除尘效率下降。原因是大尘粒的非均匀性，具有较大导电性，容易发生二次扬尘和外携。也有资料指出，粒径在0.2～0.5um之间，由于捕集机理不同，会出现效率最低值(带电粒子移动速度最低值)。

(8)粉尘密度、黏附力粉尘的烟气在电场内的最佳流速与二次扬尘有密切关系。尤其是堆积密度小的粉尘，由于体积内的孔隙率高，更容易形成二次扬尘，从而降低除尘效率。

粉尘黏附力是由粉尘与粉尘之间，或粉尘颗粒与极板表面之间接触时的机械作用力、电气作用力等综合作用的结果。附着力大的不易振打清除，附着力小的又容易产生二次扬尘。机械附着力小、电阻低、电气附着力也小的粉尘容易发生反复跳跃，影响静电除尘器效率。粉尘黏附力与颗粒的物质成分有一定关系。矿渣粉、氧化铝粉、黏土熟料等粉尘的黏附力就小、水泥粉尘、无烟煤粉尘等，通常有很大的黏附力。黏附力与其他条件，如粒径大小、含湿量高低等也有密切关系。

二、设备状况对除尘效率的影响

(1)电极几何因素影响板式静电除尘器电气性能的几何因素包括极板间距、电晕线间距、电晕线的半径，电晕线的粗糙度和每台供电装置所担负的极板面积等，这些因素各自对电气性能产生不同的影响。

①极板间距。当作用电压、电晕线的间距和半径相同，加大极板间距会影响电晕线临近区所产生离子电流的分布，以及增大表面积上的电位差，将导致电晕外区电密度、电场强度和空间电荷度的降低。

②电晕线间距。当作用电压、电晕线半径和极板间距相同，增大电晕线的间距所产生的影响是增大电晕电流密度和电场强度分布的不均匀性。但是，电晕线的间距有一个最大电晕电流的最佳值。若电晕线间距小于这最佳值会导致由于电晕线附近电场的相互屏蔽作用而使电晕电流减少。

③电晕线半径。增大电晕线的半径会导致在开始产生电晕时，使电晕始发电压升高，而使电晕线表面的电场强度降低。若给定的电压超过电晕始发电压，则电晕电流会随电晕线半径的加大而减少。电晕线表面粗糙度对电气性能的影响是由于始发电晕线表面的电场强度以及电晕线附近空间电荷密度的影响。

④极板面积。每台供电装置所负担的极板面积是确定静电除尘电气特性的又一重要因素，因为它影响火花放电电压。n根电晕线的火花率与1根电晕线火花率是相同的，因为n根电晕线中的任何一根产生火花都将引起所有电晕线上的电压瞬时下降。为了使电除尘获得最佳的性能，一台单独供电装置所担负的极板面积应足够小。

(2)气流分布程度静电除尘器内气流分布不均对静电除尘器除尘效率的影响是比较明显的，主要有以下几方面原因。

①在气流速度不同的区域内所捕集的粉尘不是一样。即气流速度低的地方可能除尘效率高，捕集粉尘量多；气流速度高，除尘效率低，可能捕集的粉尘量少。但因风速低而增大粉尘捕集并不能弥补由于风速过高而减少的粉尘捕集量。

②局部气流速度高的地方会出现冲刷现象，将已沉积在收尘极板上和灰斗内的粉尘二次大量扬起。

③除尘器进口的含尘不均匀，导致除尘器内某些部位堆积过多的粉尘，若在管道、弯头、导向板和分布板等处存积大量粉尘，会进一步破坏气流的均匀性。

静电除尘器内气流不均与导向板的形状和安装位置、气流分布板的形式和安装位置、管道设计以及除尘器与风机的连接形式等因有关。因此对气流分布要予以重视。

(3)漏风除尘器一般多用于负压操作，如果壳体的连接处和法兰处等密封不严，就会从外部漏入冷空气，使通过电除尘的风速增大。烟气温度降低，这二者都会使烟气露点发生变化，其结果是粉尘比电阻增