静电除尘

第四节静电除尘

利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）。

分离的能量通过静电力直接作用在尘粒上。

电除尘器的优点：

1、压力损失小，一般为200～500Pa

2、处理烟气量大，可达105～106m3/h（目前比任何其他类型除尘器处理的烟气

量都大）

3、能耗低，大约0.2～0.4kwh/1000m3

4、对细粉尘有很高的捕集效率（捕集最小粒径可达0.05微米），可高于99％(对

于粒子1微米的粉尘)

5、可在高温或强腐蚀性气体下操作

电除尘器的缺点：

1、一次性投资高，钢材消耗量较大。平均1m2收尘面积需钢材约3.4～4 t。

2、制造和安装精度要求高

3、对粉尘比电阻有一定要求

4、不宜直接净化高浓度含尘气体

5、需要高压变电及整流控制设备：（高压硅整流器将380V交流电整成72KV高

压直流电）

6、占地面积较大

一、静电除尘的基本原理

放电电极：放电极(电晕极)是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极相连，下端有一吊锤固定其位置；工业电除尘器中一般使用直径为2~3mm的镍铬线作为电晕极。

集尘电极：集尘极是具有一定面积的管或板，与电极另一端相连。

当在两极间加一较高电压，则在放电极附近的电场强度很大，而在集尘极附近的电场强度相对很小，因此在两极间形成不均匀电场。

高压直流电晕是使粒子荷电的最有效办法，广泛用于静电除尘过程。

电晕过程发生与活化的高压电极与接地电极之间，电极之间的空间内形成高浓度的气体离子，含尘气流通过这个空间时，尘粒在百分之几秒的时间内因碰撞俘获气体离子而导致荷电。

粒子获得的荷电量随粒子大小而异，一般来说，直径1微米的粒子大约获得30000个电子的电量。

（一）气体电离

要使气流中的尘粒荷电，必须有大量的离子来源，而这些离子的产生是利用放电电极周围的“电晕”现象使气体电离来实现的。

当向阴、阳两极施加电压时，这种离子便向电极移动，形成电流。

如下图，随着电压的增大，电流变化分为三个不同的区域：

区域(1)：随着电压的增加，空气离子被加速。

区域(2)：空气离子全到达电极的饱和状态。

区域(3)：“电子雪崩”

在电子雪崩过程中，电晕极表面出现青紫色光点，并发出“嘶嘶”声，这种现象叫电晕放电。这些自由电子和气体离子在电场力的作用下，向极性相反的电极运动，逐渐升高电压，则电流急剧增加，电晕放电更加强烈。

当电压达到Vs时，空气被击穿，电晕放电即转为火花放电，此时极间会出现电弧，损坏设备，故电除尘操作中应避免这种现象，应经常保持在电晕放电状态。

电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离－电场击穿；

相应的电压－击穿电压

在电晕极上加的是负电压，则产生的是负电晕；反之，则产生的是正电晕。在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多。

工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；

空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低。

（二）粒子荷电

两种荷电过程:

(1)电场荷电：离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电。(粒径大于1um，以电场荷电为主。)

(2)扩散荷电：由离子的扩散而使粒子荷电。主要依靠离子的无规则热运动，而不是依赖于电场力。（粒径小于0.2um，扩散荷电占优势。）

粒子荷电形式:

(1)电子直接撞击颗粒，使粒子荷电。

(2)气体吸附电子而成为负气体离子，此离子再撞击颗粒而使粒子荷电。（电除尘的主要荷电形式）

有关电负性气体：能吸附电子的气体称为电负性气体，如O2、Cl2、HF、SO2等。

假如存在电负性气体，则电晕产生的自由电子被这些气体的分子俘获并产生负离子，它们也和电子一样，向正极运动。这些负离子和自由电子就构成了使颗粒荷电的电荷来源。自由电子能引起气体分子离子化的区域，常称为电晕区，从电晕区至金属管表面的空间内，负离子浓度一般为1014 ~ 1015个/m3。

由于粒子比气体分子小得多，如果没有电负性气体很快吸附电子，则大量的自由电子将直接跑到正极产生火花放电。

因此，对负电晕来说，电负性气体的存在、电子的吸附、空间电荷的形成，是维持电晕放电的重要条件。

在电负性气体不存在的情况下，就只有采用正电晕放电。

（三）荷电粒子的迁移和沉积

荷电粒子在电场力的作用下，将朝着与其电性相反的集尘极移动。

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。

颗粒荷电越多，所处位置的电场强度越大，则迁移的速度越大。

当荷电粒子到达集尘极处，颗粒上的电荷便与集尘极上电荷中和。使粒子恢复中性，此即颗粒的放电过程。

粉尘导电性能好坏，对除尘效率影响极大，这与粉尘层的比电阻有关。

粉尘层的比电阻是指对面积为1cm2、高为1cm的自然堆积的圆柱形粉尘层，沿其高度方向测得的比电阻值，单位用Ω.cm表示。

比电阻小，导电性好；比电阻大，导电性差。

实践证明，粒子的比电阻在104 ~5×1010Ω.cm的范围内，最适宜静电除尘。

⏹粉尘比电阻位于104 ~5×1010Ω.cm的粉尘到达集尘极后，会以正常的速

度放出电荷。因而，对这类粉尘（如锅炉飞灰、水泥尘、高炉粉尘、平

炉粉尘、石灰石粉尘等），电除尘器一般都能获得较好的效果。

⏹粒子比电阻小于104 Ω.cm时，因导电性太好，当他们在集尘极放电后，