电除尘培训资料

第二章静电除尘器

第一节电除尘器概述

我国电力生产以火电为主，目前在全国发电量中，火电占80％左右，火电机组中90％为燃煤机组。煤炭燃烧产生的烟尘，不仅污染环境，影响人类健康，同时也给生产带来很大损失，为此必须装置除尘器对烟尘加以捕集。在众多类型的除尘器（旋风除尘器、水膜除尘器、布袋除尘器、电除尘器等）中，静电除尘器是一种较理想的除尘设备。

静电除尘器主要有以下几个特点：

1）除尘效率高，可以达到99％以上。

2）阻力小，一般在150～300Pa 之间。

3）能耗低，处理1000m³烟气大约需要0.2～0.6Kw。

4）处理烟气量大，单台电除尘器的烟气处理量可达106m³/h。

5）耐高温。普通钢材制作的电除尘器可以在350℃下运行。

静电除尘器有以下几种类型：

1）按收尘极的型式分有板式和管式两种。

2）从气流方向上可分为卧式电除尘器和立式电除尘器。

3）按粉尘荷电区、分离区的布置不同可分为单区和双区电除尘器。

4）按照沉积粉尘的清灰方式可分为湿式和干式电除尘器。

电除尘器为板式、卧式、干式、单区静电除尘器。

1.1 电除尘器工作原理：

在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过施加高压直流电，维持一个足以使气体电离的电场。气体电离后产生的电子、阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，使粉尘荷电。荷电粉尘在电场力的作用下，向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，从而达到粉尘和气体分离的目的。当带有离子的颗粒到达极板时就释放离子，而颗粒依附在极板上，随着越来越多的烟尘颗粒的依附，极板上就形成了块状的尘埃，这时再通过振打机构，使块状尘埃掉落至灰斗，从而达到除尘的目的。

如上所述，电除尘就是利用强电场，使气体电离，即产生电晕放电，使粉尘荷电，并在电场力的作用下，依附到极板上，将粉尘从气体中分离出来的除尘装

置。电除尘分离烟气中的悬浮尘粒大体上包含了以下五个物理过程：

1）施加高电压产生强电场使气体电离，产生电晕放电；

2）悬浮尘粒荷电；

3）荷电尘粒在电场力的作用下向电极运动；

4）荷电尘粒在电场中被捕集；

5）振打清灰。

静电除尘器的收尘过程如图1－1 所示：

图1-1静电除尘过程

这是五个既复杂又相关的物理过程。它是在电晕极（阴极）与收尘极（阳极）之间施加了足够高的直流电压，使两极间产生极不均匀的电场。电晕极附近的电场强度最高，使电晕极周围的气体电离，即产生电晕放电。

电晕放电就是在相互对置着的电晕极和收尘电极之间，通过高压直流建立起极不均匀的电场，当外加电压升到某一临界值，即电场达到气体击穿的强度时，在电晕极附近很小范围内会出现蓝白色辉光，并伴有嗞嗞的响声，这种现象称为电晕放电。这是由于电晕极处的高电场将其附近的气体局部击穿所引起的，外加电压越高，电晕放电越强烈。

在产生电晕放电之后，在极间电压继续升高到某值时，两极之间产生一个接一个的瞬时的、通过整个间隙的火花闪络和噼啪声，闪络是沿着各个弯曲的或多或少成枝状的窄路贯穿两极，这种现象称为火花放电，火花放电的特征是电流迅速增大。在火花放电之后，若再提高电压，就会使气体间隙强烈击穿，出现持续的放电，爆发出强光和强烈的爆炸声并伴有高温。这种强光会贯穿电晕极与收尘极两极之间整个间隙，这种现象称其为电弧放电。它的特点是电流密度很大，而电压降很小。为保证电除尘器的安全及稳定运行，要使其保持在电晕放电范围内。

电晕放电后，气体被电离产生大量自由电子和正离子，在电晕外区由于自由电子动能的降低，不足以与气体发生碰撞电离而附着在气体分子上形成负离子，负离子在电场力的作用下向收尘极运动，在电场空间充满了大量负离子，当含尘气体通过电场时，负离子与粉粒碰撞并附着其上实现了粉尘荷电。荷电粉尘在电场中受电场力的作用被驱往收尘极，经过一定时间后到达收尘极表面，释放出所带离子而沉集其上。收尘极表面上的粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打（或电磁振打）将其清除掉，使之落入下部灰斗中。

另外，电晕区内的正离子在电场力的作用下向邻近的电晕极运动，在运动的过程中，烟气中的尘粒碰撞使其荷电，荷正电荷的尘粒受电场力驱动沉集在电晕极上，电晕极上附着的粉尘量比收尘极要少得多。电晕极隔一段时间也需要进行振打清灰，以便保持良好的放电性能。正离子碰撞电晕极会打出二次电子，以提供电晕放电必需的电子源。

那么电场内是怎样完成粉尘捕集的呢？在电晕极和收尘极之间施加一定电压时产生了一个极不均匀的电场，靠近曲率较大电极的强电场区域内（称为电晕区），自由电子获得了足够的能量，它和气体分子碰撞而产生正离子和新的电子，而产生新生的电子立刻又参与到碰撞电离中去，使得电离过程加强，生成更多的正离子和电子。这样，由于在电子的行程上，新生成的电子不断参加碰撞电离，结果气体中的电子象雪崩似的增长，形成电子崩，迁移率较大的电子集中在“崩”的头部，迅速向阳极方向发展，而正离子则留在“崩”尾向阴极加速并撞击阴极使其释放出达到自持放电所必需的工况电子。这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这就是电晕形成的机理。在强电场区以外（电晕外区），电子逐渐减慢到小于碰撞电离所必需的速度（多次碰撞后动能减小），并附着在气体分子上形成负离子向阳极运动，其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例。这些气体离子构成了电晕外区的电晕电流，含尘的烟气进入电场，其中的尘粒将被负离子碰撞而荷电，形成带负电的尘粒。而荷负电尘粒在电场力作用下向阳极运动并被吸附，从而达到收尘目的。

图1-2 气体电离及粉尘荷电过程

实践证明：静电场场强越高，电除尘器效果越好，且以负电晕捕集灰尘效果最好。电除尘设计为高压负电晕电极结构型式。

第二节电除尘器结构特点

电除尘器主要由两大部分组成，一部分是电除尘器本体，烟气在其中完成净化过程；另一部分是产生高压直流电的供电和低压控制装置。

电除尘器本体也称为机械部分，从结构来分可划分为内件、外壳和附属部件。内件主要部件包括阴极系统、阳极系统、槽形板系统、振打装置；外壳主要部件包括进口封头、出口封头、储灰系统、壳体和屋顶；附属部件包括保温结构、支承、接地和走梯平台等。