电除尘器的工作原理
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电除尘器的工作原理
大连电子研究所
2010年1月
电除尘器的历史 电除尘器的基本工作原理 电除尘器的基本结构概述 电除尘器高压电源工作原理
一 电除尘器的历史和发展
静电除尘的第一个演示是由德国人霍非尔 德(M．Hohlfeld)在1824年完成的。他证明 用莱顿瓶的电荷供给一个盛满带烟雾的玻 璃瓶，通过放在瓶中的金属线产生放电现 象而使烟气被净化。
二 电除尘器的基本工作原理
利用电力捕集烟气中悬浮尘粒这是电除 尘的基本原理，尽管电除尘器的类型和结构 很多，但都是按照同样的基本原理设计出来 的。用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒， 主要包括了以下四个复杂而又相互有关的物 理过程。 1、气体的电离 2、悬浮尘粒的荷电 3、荷电尘粒向电极运动
4、荷电尘粒沉积在电极上
荷电尘粒的驱进速度ω与粉尘粒径成正比，与电场强度的平 方成正比，与介质的粘度成反比。
4
荷电尘粉的捕集
在电除尘器中，荷电极性不同的尘粉在电场力的 作用下，分别向不同极性的电极运动。在电晕区 和靠近电晕区很近的一部分荷电尘粒与电晕极的 极性相反，于是就沉积在电晕极上。但因为电晕 区的范围小，所以数量也小。而电晕外区的尘粒， 绝大部分带有电晕极极性相同的电荷，所以，当 这些荷电尘粒接近收尘极表面时，使沉积在极板 上而被捕集。
四、按除尘板和电晕极的不同配置分为单区电除尘 器和双区电除尘器 五、按振打方式分为侧部振打电除尘器和顶部振打 电除尘器
1、电磁锤振打器 2、绝缘子保温室 3、壳体 4、出口喇叭 5、双层密封人孔门 6、灰斗 7、阳极系统 8、阴极系统 9、气流均布板 10、进口喇叭 11、高压进线 12、保温箱人孔门
图1-1 电除尘器基本原理示意图
图中的细金属线的一端用绝缘子，悬挂在接地的 金属圆筒的轴心上，并在其上施加负性高电压、 当电压达到一定值时；在金属线的表面上出现青 蓝色的光点，并发出嘶嘶之声，这种现象称为电 晕放电。此时若从金属圆筒底部通人含尘气体， 绝大多数粉尘粒子便向圆筒运动而沉积，在圆筒 的内壁上。当沉积在圆筒壁上的粉尘达到一定厚 度时，借助于振打机构使粉尘落人下部灰斗，净 化后的气体便从圆筒向上部排出，一般称圆筒为 收尘极，金属线为电晕极或放电极。
电除尘器的常用术语
Biblioteka Baidu
1、台：具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为台。 2、室：在电除尘器内部由壳体所围成的一个气流的通道空间称为室。一般电 除尘器设计成单室，有时也将两个单室并联在一起，称为双室电除尘器。 3、场：沿气流流动方向将各室分成若干区：每一区有完整的收尘板和电晕极， 并配以相应的 一组高压电源装置，称每个独立区为收尘电场。卧式电除尘 器一般设有二个、三个或四个电场，有时也可设置四个以上的电场。为了获 得更高的除尘效率，也可将每个电场分成二个或三个独立区，每一个区配一 组高压电源装置分别供电。 4、电场高度(m)：一般将收尘极板的有效高度(即除去上下两端夹持端板的收 尘极高度)称为电场高度。 5、电场通道数：电场中两排极板之间的宽度称为通道，电场中的极板总排数 减一称为电场通道数。 6、电场宽度(m)：一般将一个室最外两侧收尘极线之间的有效距离(减去极板 阻流宽度)，称作电场宽度，它等于电场通数与同极距(相邻两排极板的中心 距)的乘积减去每块极板的阻流宽度。 7、电场截面(m2)：一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面，它是表 示电除尘器规 格大小的主要参数之一。 8、电场长度(m)：在一个电场中，沿气体流动方向一排收尘极板的宽度(即每 排极板第一块极板的前端到最后一块极板末端的距离)称作单电场长度。沿气 流方向各个单电场长度之和，称作电除尘器的电场长度。 9、停留时间(S)：烟气流电场长度所需要的时间称为停留时间，它等于电场 长度与电场风速之比。
3
荷电尘粒的运动
粉尘荷电后，在电场的作用下，带有不同 极性电荷的尘粒，则分别向极性相反的电 极运动，并沉积在电极上，工业电除尘多 采用负电晕，在电晕区内少量带正电荷的 尘粒沉积到电晕极上，而电晕外区的大量 尘粒带负电荷，因而向收尘极运动。
处于收尘极和电晕极之间荷电尘粒，受到四种力的作用， 其运动服从于牛顿定律，这四种力是： (1)尘粒的重力 Fg=mg(N) (2)电场作用在荷电尘粒上的静电力 Fe=Ecqps(N) (3)惯性力 Fi=m (N) (4)尘粒运动时介质的阻力，服从斯托克斯定律(Stokeslaw) Fc= 6πaηω(N) 式中:m——尘粒的质量(kg)； g——重力加速度(m／g2) qps——尘粒的饱和荷电量(C)； η——介质的粘度(V／m)； a——尘粒的粒径(m) ω——荷电尘粒的驱进速度(m／s)。
由于被处理烟气的温度、压力、化学成分 湿度、操作工艺条件、烟气含尘浓度、粉 尘的粒度分布以及供配电形式等，电除尘 可设计成不同的类型。
一、按电极清灰方式不同分为干式电除尘、湿式电 除尘、雾状粒子捕集器和半湿式电除尘器等。 二、按气体在电除尘器内的运动方向分为立式电除 尘器和卧式电除尘器。 三、按除尘器的形式分为管式电除尘器和板式电除 尘器。
尘粒的捕集与许多因素有关。如尘粒 的比电阻、介电常数和密度，气体的流速、 温度和湿度，电场的伏—安特性，以及收 尘极的表面状态等。 电除尘尘粒的捕集概率就是收尘效率。 除尘器的收尘效率均可按下式计算。
CE CO η= CE
CO =1－ CE
(%)
式中：CE——进口烟气含尘浓度(g／NM3) Co——出口烟气含尘浓度(g／NM3)
1910年用于冶炼铜、铅和锌回收烟气中的 金属氧化物。 1912年用于水泥工业生产。第一次采用细 导线作放电电极，操作电压达45KW。 1954年电除尘器第一次在净化高炉烟气方 面获得成功，1956年电除尘又用于净化吹 氧转炉的烟气，同时在烧结、平炉、电炉、 石灰窑、轧机等设备也都先后采用了电除 尘器，五十年代可以说是电除尘器被广泛 推广使用的年代。
2 悬浮尘粒的荷电
尘粒荷电是电除尘过程中最基本的过程。 根据理论和实践证明单极性高压电晕放电 使尘粒荷电效果更好，能使尘粒荷电达到 很高的程度，所以，电除尘都是采用单极 性荷电。 工业气体净化的电除尘器，选择阴性是由 于它具有较高的稳定性，并且能获得较高 的操作电压和较大的电流。
在电除尘器的电场中，尘粒的荷电量与尘粒 的粒径，电场强度和停留时间等因素有关。而尘 粒的荷电机理基本有两种，一种是电场中离子的 依附荷电，这种荷电机理通常称为电场荷电或碰 撞荷电。另一种则是由于离子扩散现象产生的荷 电过程，通常这种荷电过程为扩散荷电。哪种荷 电机理是主要的，这要取决尘粒的粒经。对于尘 粒大于0.5µm的尘粒，电场荷电是主要的。对于粒 径小于0.2µm的尘粒。扩散荷电是主要的，而粒径 在0.2—0.5µm之间的尘粒，二者均起作用。但是， 就大多数实际应用的工业电收尘器所捕集的尘粒 范围而言，电场荷电更为重要。
1 气体的电离
空气在正常状态下几乎是不能导电的绝缘 体，但是当气体分子获得能量时就可能使 气体分子中的电子脱离而成为自由电子， 这些电子成为输送电流的媒介、气体就具 有导电的能力了。使气体具有导电能力的 过程就称之为气体的电离。如何使气体电 离对于理解电除尘的基本理论是很有必要 的。
气体的导电现象又分为两种：一种属于低 电压导电，这种气体导电是借放电极所产 生的电子或离子部分的传递电流，而气体 本身并不起传递电流的作用，如电孤的应 用是其中的一例，另一类属于高压导电， 这种导电差不多全部依靠由气体分子电离 产生的离子来传递电流，电除尘就是属于 这一类。电极的作用只是为了在通过电级 间的气体中维持一定的电场而已。
四
电除尘器高压电源工作原理
电除尘高压整流控制设备 GGAJ02-WFb型 主讲人：张方东
三 电除尘器的基本结构概述
电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属 阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以 使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子， 阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，而 使粉尘获得电荷。荷电粉尘在电场力的作用下， 便向电极性相反的电极运行而沉积在电极上，可 达到粉尘和气体分离的目的。如图1—1所示。
就电除尘器的单机处理能力而论，在二十世纪初 叶，每小时只能处理数千立方米烟气，其原因是 受电源装置和风机能力的限制。四十年代，处理 能力突破每小时1×105m3，1954年，最大处理风 量为每小时5.5×105m3，到六十年代，大型火力 发电烟气净化的需要，电除尘单机每小时处理能 力已突破10×105m3，大关，现在对750MW的火力 发电机组也能由电除尘器来承担净化了。可见电 除尘器的单机处理能力发展也是很快的。
10、电场风速(m／s)，烟气在电场中的流动速度，称为电场风速。它等于进 人电除尘器的烟气流量(m3／s)与电场截面(m2)之比。 11、收尘极面积(m2)：收尘极板的有效投影面积。由于椒板的两个侧面均起 收尘作用，所以两面均应计入。每一排收尘极的收尘面积为单电场长度与电 场高度的乘积的二倍，每一个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场 通道数的乘积。一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。 一般所说的收尘面积多指室的收尘面积。 12、收尘效率(％)：含尘烟气流经除尘器时，被捕集的粉尘量之比称为收尘 效率。它在数量上近似等于额定工况下除尘器进、出品烟气含尘浓度的差与 原人口烟气含尘浓度之比。收尘效率是除尘器运行的主要指标。 13、一次电压：输入到整流变压器初级侧的交流电压。 14、一次电流：输入到整流变压器初级侧的交流电流。 15、二次电压：整流变压器输出的直流电压。 16、二次电流：整流变压器输出的直流电流。 17、电晕放电：在相互对置着的放电极和收尘极之间，通过高压直流电建立 起极不均匀的电场，当外加电压升到某一临界值(即电场达到了气体击穿的强 度)时，在放电极附近很小范围内会出现蓝白色辉光，并伴有嘶嘶的响声，这 种现象称为电晕放电，它是由于放电极外的高电场强度，其通过的气体被局 部击穿所引起的。 18、电晕电流：发生电晕放电时，在电极间流过的电流叫电晕电流。 19、火花放电：在产生电晕放电之后，当极间的电压继续升高到某一点时， 电晕极产生一个接一个的，瞬时的，通过整个间隙的火花闪络，闪络是沿着 各个弯曲的，或多或少或枝状的窄路到达除尘极，这种现象称为火花放电。 火花放电的特征是电流迅速增大。
大连电子研究所
2010年1月
电除尘器的历史 电除尘器的基本工作原理 电除尘器的基本结构概述 电除尘器高压电源工作原理
一 电除尘器的历史和发展
静电除尘的第一个演示是由德国人霍非尔 德(M．Hohlfeld)在1824年完成的。他证明 用莱顿瓶的电荷供给一个盛满带烟雾的玻 璃瓶，通过放在瓶中的金属线产生放电现 象而使烟气被净化。
二 电除尘器的基本工作原理
利用电力捕集烟气中悬浮尘粒这是电除 尘的基本原理，尽管电除尘器的类型和结构 很多，但都是按照同样的基本原理设计出来 的。用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒， 主要包括了以下四个复杂而又相互有关的物 理过程。 1、气体的电离 2、悬浮尘粒的荷电 3、荷电尘粒向电极运动
4、荷电尘粒沉积在电极上
荷电尘粒的驱进速度ω与粉尘粒径成正比，与电场强度的平 方成正比，与介质的粘度成反比。
4
荷电尘粉的捕集
在电除尘器中，荷电极性不同的尘粉在电场力的 作用下，分别向不同极性的电极运动。在电晕区 和靠近电晕区很近的一部分荷电尘粒与电晕极的 极性相反，于是就沉积在电晕极上。但因为电晕 区的范围小，所以数量也小。而电晕外区的尘粒， 绝大部分带有电晕极极性相同的电荷，所以，当 这些荷电尘粒接近收尘极表面时，使沉积在极板 上而被捕集。
四、按除尘板和电晕极的不同配置分为单区电除尘 器和双区电除尘器 五、按振打方式分为侧部振打电除尘器和顶部振打 电除尘器
1、电磁锤振打器 2、绝缘子保温室 3、壳体 4、出口喇叭 5、双层密封人孔门 6、灰斗 7、阳极系统 8、阴极系统 9、气流均布板 10、进口喇叭 11、高压进线 12、保温箱人孔门
图1-1 电除尘器基本原理示意图
图中的细金属线的一端用绝缘子，悬挂在接地的 金属圆筒的轴心上，并在其上施加负性高电压、 当电压达到一定值时；在金属线的表面上出现青 蓝色的光点，并发出嘶嘶之声，这种现象称为电 晕放电。此时若从金属圆筒底部通人含尘气体， 绝大多数粉尘粒子便向圆筒运动而沉积，在圆筒 的内壁上。当沉积在圆筒壁上的粉尘达到一定厚 度时，借助于振打机构使粉尘落人下部灰斗，净 化后的气体便从圆筒向上部排出，一般称圆筒为 收尘极，金属线为电晕极或放电极。
电除尘器的常用术语
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1、台：具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为台。 2、室：在电除尘器内部由壳体所围成的一个气流的通道空间称为室。一般电 除尘器设计成单室，有时也将两个单室并联在一起，称为双室电除尘器。 3、场：沿气流流动方向将各室分成若干区：每一区有完整的收尘板和电晕极， 并配以相应的 一组高压电源装置，称每个独立区为收尘电场。卧式电除尘 器一般设有二个、三个或四个电场，有时也可设置四个以上的电场。为了获 得更高的除尘效率，也可将每个电场分成二个或三个独立区，每一个区配一 组高压电源装置分别供电。 4、电场高度(m)：一般将收尘极板的有效高度(即除去上下两端夹持端板的收 尘极高度)称为电场高度。 5、电场通道数：电场中两排极板之间的宽度称为通道，电场中的极板总排数 减一称为电场通道数。 6、电场宽度(m)：一般将一个室最外两侧收尘极线之间的有效距离(减去极板 阻流宽度)，称作电场宽度，它等于电场通数与同极距(相邻两排极板的中心 距)的乘积减去每块极板的阻流宽度。 7、电场截面(m2)：一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面，它是表 示电除尘器规 格大小的主要参数之一。 8、电场长度(m)：在一个电场中，沿气体流动方向一排收尘极板的宽度(即每 排极板第一块极板的前端到最后一块极板末端的距离)称作单电场长度。沿气 流方向各个单电场长度之和，称作电除尘器的电场长度。 9、停留时间(S)：烟气流电场长度所需要的时间称为停留时间，它等于电场 长度与电场风速之比。
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荷电尘粒的运动
粉尘荷电后，在电场的作用下，带有不同 极性电荷的尘粒，则分别向极性相反的电 极运动，并沉积在电极上，工业电除尘多 采用负电晕，在电晕区内少量带正电荷的 尘粒沉积到电晕极上，而电晕外区的大量 尘粒带负电荷，因而向收尘极运动。
处于收尘极和电晕极之间荷电尘粒，受到四种力的作用， 其运动服从于牛顿定律，这四种力是： (1)尘粒的重力 Fg=mg(N) (2)电场作用在荷电尘粒上的静电力 Fe=Ecqps(N) (3)惯性力 Fi=m (N) (4)尘粒运动时介质的阻力，服从斯托克斯定律(Stokeslaw) Fc= 6πaηω(N) 式中:m——尘粒的质量(kg)； g——重力加速度(m／g2) qps——尘粒的饱和荷电量(C)； η——介质的粘度(V／m)； a——尘粒的粒径(m) ω——荷电尘粒的驱进速度(m／s)。
由于被处理烟气的温度、压力、化学成分 湿度、操作工艺条件、烟气含尘浓度、粉 尘的粒度分布以及供配电形式等，电除尘 可设计成不同的类型。
一、按电极清灰方式不同分为干式电除尘、湿式电 除尘、雾状粒子捕集器和半湿式电除尘器等。 二、按气体在电除尘器内的运动方向分为立式电除 尘器和卧式电除尘器。 三、按除尘器的形式分为管式电除尘器和板式电除 尘器。
尘粒的捕集与许多因素有关。如尘粒 的比电阻、介电常数和密度，气体的流速、 温度和湿度，电场的伏—安特性，以及收 尘极的表面状态等。 电除尘尘粒的捕集概率就是收尘效率。 除尘器的收尘效率均可按下式计算。
CE CO η= CE
CO =1－ CE
(%)
式中：CE——进口烟气含尘浓度(g／NM3) Co——出口烟气含尘浓度(g／NM3)
1910年用于冶炼铜、铅和锌回收烟气中的 金属氧化物。 1912年用于水泥工业生产。第一次采用细 导线作放电电极，操作电压达45KW。 1954年电除尘器第一次在净化高炉烟气方 面获得成功，1956年电除尘又用于净化吹 氧转炉的烟气，同时在烧结、平炉、电炉、 石灰窑、轧机等设备也都先后采用了电除 尘器，五十年代可以说是电除尘器被广泛 推广使用的年代。
2 悬浮尘粒的荷电
尘粒荷电是电除尘过程中最基本的过程。 根据理论和实践证明单极性高压电晕放电 使尘粒荷电效果更好，能使尘粒荷电达到 很高的程度，所以，电除尘都是采用单极 性荷电。 工业气体净化的电除尘器，选择阴性是由 于它具有较高的稳定性，并且能获得较高 的操作电压和较大的电流。
在电除尘器的电场中，尘粒的荷电量与尘粒 的粒径，电场强度和停留时间等因素有关。而尘 粒的荷电机理基本有两种，一种是电场中离子的 依附荷电，这种荷电机理通常称为电场荷电或碰 撞荷电。另一种则是由于离子扩散现象产生的荷 电过程，通常这种荷电过程为扩散荷电。哪种荷 电机理是主要的，这要取决尘粒的粒经。对于尘 粒大于0.5µm的尘粒，电场荷电是主要的。对于粒 径小于0.2µm的尘粒。扩散荷电是主要的，而粒径 在0.2—0.5µm之间的尘粒，二者均起作用。但是， 就大多数实际应用的工业电收尘器所捕集的尘粒 范围而言，电场荷电更为重要。
1 气体的电离
空气在正常状态下几乎是不能导电的绝缘 体，但是当气体分子获得能量时就可能使 气体分子中的电子脱离而成为自由电子， 这些电子成为输送电流的媒介、气体就具 有导电的能力了。使气体具有导电能力的 过程就称之为气体的电离。如何使气体电 离对于理解电除尘的基本理论是很有必要 的。
气体的导电现象又分为两种：一种属于低 电压导电，这种气体导电是借放电极所产 生的电子或离子部分的传递电流，而气体 本身并不起传递电流的作用，如电孤的应 用是其中的一例，另一类属于高压导电， 这种导电差不多全部依靠由气体分子电离 产生的离子来传递电流，电除尘就是属于 这一类。电极的作用只是为了在通过电级 间的气体中维持一定的电场而已。
四
电除尘器高压电源工作原理
电除尘高压整流控制设备 GGAJ02-WFb型 主讲人：张方东
三 电除尘器的基本结构概述
电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属 阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以 使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子， 阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，而 使粉尘获得电荷。荷电粉尘在电场力的作用下， 便向电极性相反的电极运行而沉积在电极上，可 达到粉尘和气体分离的目的。如图1—1所示。
就电除尘器的单机处理能力而论，在二十世纪初 叶，每小时只能处理数千立方米烟气，其原因是 受电源装置和风机能力的限制。四十年代，处理 能力突破每小时1×105m3，1954年，最大处理风 量为每小时5.5×105m3，到六十年代，大型火力 发电烟气净化的需要，电除尘单机每小时处理能 力已突破10×105m3，大关，现在对750MW的火力 发电机组也能由电除尘器来承担净化了。可见电 除尘器的单机处理能力发展也是很快的。
10、电场风速(m／s)，烟气在电场中的流动速度，称为电场风速。它等于进 人电除尘器的烟气流量(m3／s)与电场截面(m2)之比。 11、收尘极面积(m2)：收尘极板的有效投影面积。由于椒板的两个侧面均起 收尘作用，所以两面均应计入。每一排收尘极的收尘面积为单电场长度与电 场高度的乘积的二倍，每一个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场 通道数的乘积。一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。 一般所说的收尘面积多指室的收尘面积。 12、收尘效率(％)：含尘烟气流经除尘器时，被捕集的粉尘量之比称为收尘 效率。它在数量上近似等于额定工况下除尘器进、出品烟气含尘浓度的差与 原人口烟气含尘浓度之比。收尘效率是除尘器运行的主要指标。 13、一次电压：输入到整流变压器初级侧的交流电压。 14、一次电流：输入到整流变压器初级侧的交流电流。 15、二次电压：整流变压器输出的直流电压。 16、二次电流：整流变压器输出的直流电流。 17、电晕放电：在相互对置着的放电极和收尘极之间，通过高压直流电建立 起极不均匀的电场，当外加电压升到某一临界值(即电场达到了气体击穿的强 度)时，在放电极附近很小范围内会出现蓝白色辉光，并伴有嘶嘶的响声，这 种现象称为电晕放电，它是由于放电极外的高电场强度，其通过的气体被局 部击穿所引起的。 18、电晕电流：发生电晕放电时，在电极间流过的电流叫电晕电流。 19、火花放电：在产生电晕放电之后，当极间的电压继续升高到某一点时， 电晕极产生一个接一个的，瞬时的，通过整个间隙的火花闪络，闪络是沿着 各个弯曲的，或多或少或枝状的窄路到达除尘极，这种现象称为火花放电。 火花放电的特征是电流迅速增大。