第六章 电除尘器

3、粒子驱进速度公式的适用条件
①理论驱进速度公式是假设含尘气流 在除尘器内作层流运动下导出的；
②该公式计算出的粒子驱进速度，仅 是粒子的平均驱进速度的近似值。
6、4粒子的捕集
• 6、4、2捕集效率方程 1、有关的假设： ①电除尘器中的气流处于紊流状态，通过除尘器任一
横断面的粒子浓度和气流分布是均匀的，速度大小 等于气流平均速度υ； ②在集尘极板附近的边界层内，气流处于层流状态， 粒子以驱进速度ω运动，不受气流速度的影响； ③进入除尘器的粒子立刻达到了饱和荷电；
例题3（教材P98习题6） 解：据题意有：当dp=0.9μm时所对应的
除尘效率为50%，则 50%=1－exp (－k×0.9×10－6)
4、例题（见P82例 5-1）：若管式电除尘器 的电晕线半径为1mm，集尘圆管半径为 20mm，运行空气压力为1.01×10-5 Pa，温 度为150℃，试计算起始电晕电压和场强。
解：空气相对密度为
2981.01105 0.702
4231.0133105
当m=0.7时，求得起始电晕场强为
Ec 3106 m( 0.03
6、4粒子的捕集
• 6、4、3影响粒子捕集效率的因素
• 1、有效驱进速度ωp：根据某种除尘器结构形式在 一定条件下测得的总捕集效率 值，代入分级效率 方程，计算出相应的驱进速度，称之为有效驱进 速度。
◆作用：用来描述工业除尘器的性能，并作为同类 除尘器设计中确定其尺寸的基础，即用有效驱进 速度来代替理论驱进速度。
ln(1
e2 d p N0t ) 8 0 k T
2 3.148.851012 2 107 1.60 1019
1.381023
423
ln(1
(1.60 1019 8 8.85
)2 529.73 1012 1.38
2 107 1013 1023 423
5
)
2.351018C
下面计算该粒径对应的 驱进速度
qt
2 od pkT
e
ln(1
191 （ 电子电量）
e2 ud
8 o
p Not kT
)
6、3 粒子荷电
• 6、3、3电场荷电和扩散荷电的综合作用 （对于1—0.3μm的粒子） 对于1—0.3μm的粒子，两种荷电机制 均起作用，粒子的荷 电量可按下式计算
q=qt（电场荷电）+qt（扩散荷电） 例题：P86例5-4。
6、5电除尘器的结构
1、电晕电极 对电晕线的要求：起晕电压低、电晕电流大、 机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等。
2、集尘电极 3、电极清灰装置及灰斗 4、气流分布装置 5、电除尘器的外壳 6、电除尘器的供电
6、6电除尘器的设计和选型
• 6、6、1电除尘器的设计计算 （1）确定电场断面积及形状 （2）确定集尘极、电晕极的间距和排数 （3）计算集尘极的总面积A （4）计算电场长度L （5）确定电晕极使用电压V （6）确定耗电功率N （7）结构设计：如外壳设计、分布管设计、
2、扩散荷电的计算
qt
2 od pkT
e
ln(1
e2 ud p Not )
8 okT
式中： k—波尔兹曼系数，k=1.38×10-23 J/K; T—气体温度, K；
ū—气体离子的算术平均热运动速度来自百度文库m/s
u 8kT
m
m—单个气体分子的质量，kg
3、例题：(见P85例5-3)已知粒子和电场的参 数有：dp=2×10-6 m, t=1.0s，No=5×1014个 /m3, T=298K, 求粒子的扩散荷电量。 解：对于常压下的空气ū=467m/s，将已知参 数代入得
6、3 粒子荷电
2、影响电场荷电的因素 （1）粒径dp （2）粒子相对介电系数εp （3）电场强度E0 （4）电晕场中的电子密度N0
3、例题：（P84-85例 5-2）假定直径为1μm 的导电粒子置于电晕电场，电场的特性如下： Eo=6×105V, No=5×1014个/m3， K=2.2×10-4m2/(V.s), 求粒子的饱和电荷和 荷电时间系数。
t to
)
to
4 o
N o eK
式中： qt—荷电时间为t时粒子的荷 电量，C； t——荷电时间，即粒子在荷电区的停留时间，s ； t o——荷电时间常数， 即qt/qs=50% 时所需的时间， s ； N0—电晕场中的离子密度，个/m3 ； e—电子的电量， e=1.60×10-19 C， K—气体离子的迁移率， m2/（v.s） 注意：当t≥ 10t0时，即可认为qt= qs。
0.043m / s
(2) 当d p2 10m 1.0m时， 粒子的荷电量
按电场荷电量来计算.
Kn
2m
dp
2 0.103106 10106
2.1102
t0
4 0
N0eKn
1013
4 8.851012 1.6 1019 2.1102
1.05103 s
由于t 10t0， 故电场荷电可按饱和荷电量计算
第6章 电除尘器
1、概念：利用静电力实现粒子与气流沉降分 离的一种装置。
2、主要优点：（1）除尘效率高，可高于 99%；
（2）消耗能量小，压力损失一般为200500Pa；
（3）处理烟气量大，可处理500℃以下的高 温、高湿烟气；
（4）能连续操作，自动化程度高。
3、主要缺点: （1）设备庞大，占地面积大； （2）一次性投资高； （3）不易实现高比电阻和低比电阻粉尘 的捕集。
（1）正电晕 （2）负电晕 思考：二者有何区别？ 3、火花放电及防止
6、2 电晕放电
• 6、2、2起始电晕电压 1、概念：开始发生电晕放电时的电压，又称
为临界电压。 2、起始电晕所需电场强度的计算式（皮克公
式）
Ec 3106 m( 0.03
) ro
3、起始电晕电压的计算式
Vc 3106 mro ( 0.03
若在此范围内，则选型合理；否则需重新 计算选型。 • 例题1：（P97例5-5，看书）
例题2： （P97习题4） 解：
8kT
m
8 1.381023 423 5.31026 3.14
529.73m / s
1当d p1 0.2m时， 粒子的荷电量
近似按扩散荷电来计算。
qt
2
0d pkT e
14.5kV
6、2 电晕放电
• 6、2、3影响电晕放电的主要因素 1、气体组成的影响 （1）不同种类的气体 对电子的亲和力不
同；
（2）不同种类气体的迁移速率不同。 （3）结论：对电子亲和力高和迁移率低的
气体施加更高的电压，可改善电除尘器 性能。
6、2 电晕放电
2、温度和压力的影响 （1）改变起晕电压 （2）改变伏安特性 （3）提高迁移速率的三种措施
解：已知导电粒子的εp为∞ ，所以
d qs 3 o Eo
2( p ) p p 2
3 8.851012 6 105 (1106 )2
5.001017 C
通常粒子的电荷 以电子电量的倍数来表示，故上述结 果可表示为
ns
qs e
5.001017 1.601019
313（
电子电量）
荷电时间系数为
) ro
3106 0.7(0.702 0.03 0.702 ) 0.001
31.4kV / cm
起始电晕电压为
Ec 3106 rom( 0.03
) ln( rc )
ro
ro
3106 0.001 0.7(0.702 0.03 0.702 ) ln( 0.1 ) 0.001 0.001
◆影响因素：粉尘的特性、粒径分布、气流速度大 小及其分布，电除尘器结构形式、清灰振打方式、 供电方式等。在一定范围内随气流速度增大而增 大，与其他因素的关系较复杂，需具体问题具体 分析。
6、4粒子的捕集
• 2、粉尘比电阻的影响 电除尘器运行的最适比电阻范围在1×104——
2×1010Ω.cm。 (1)粒子的比电阻过低：重返气流 （2）粒子的比电阻过高：产生反电晕、削弱集 尘场强
to
4 o
N o eK
4 8.851012
51014 1.6 1019 2.2 104
0.002s
6、3 粒子荷电
• 6、3、2扩散荷电 1、扩散荷 电的概念：粒子做不规则热运动与
粒子碰撞使粒子荷电，是粒径小于.4μm的 小粒子的主要荷电机制。主要与粒子附近粒 子密度和粒子的热运动速度有关。 思考：扩散荷电和电场荷电有何区别？
qt
qs
3
0
E0
d
2 p
(
p
p
2
)
3 3.148.851012 3.4
105 (10106 )2 ( 1.5 ) 1.5 2
1.2151015C
此时， 粒子的理论驱进速度为
qEp
3d p
1.2151015 3.4 105 3 3.14 2.38105 10106
0.184m / s
④忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入 气流等影响。
6、4粒子的捕集
• 2、理论分级捕集效率方程： η=1–C1i/C2i=1–exp(–A ωi /Q)
适用条件： ★只有当粒子的粒径相同，且驱进速度 不超过
气流速度的10%-20%； ★作为除尘效率的近似计算，ω应取某种形式
的平均驱进速度。
•6、3、4异常荷电现象
1、反电晕:沉积在集尘极表面的高比电阻 离子导致在低电压下发生火花放电或在集尘 极发生电晕放电的现象。
2、电晕闭塞：当含尘量大到某一数值时， 电晕现象消失，尘粒在电场中得不到电荷， 电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用。
6、4粒子的捕集
• 6、4、1粒子的驱进速度 1、含义：在电场中的荷电粒子受到库仑力和
气流阻力的作用，当二力平衡时，可以达到 一个稳定的电力沉降速度，即粒子驱进速度。 2、粒子驱进速度的表达式：
qEpC 3d p
对于粒径大于1的粒子，粒子荷电量可按饱和荷电量计算， 此时粒子的驱进速度为
o pd p Eo Ep (p 2)
式中：Ep——集尘极表面的电场强度V/m； q——粒子荷电量，C; μ——气体粘度，Pa.s; dp——尘粒的直径, m; C——康宁汉修正系数。
附属设备设计等
6、6电除尘器的设计和选型
• 6、6、2电除尘器的选型设计 1、收集有关资料 2、确定粉尘的有效促进速度ωp 依据的资料如下： （1）捕集效率 （2）粒子比电阻 （3）某一粒径分布下ωp随电晕功率的变化资
料
6、6电除尘器的设计和选型
• 3、确定所要求的除尘效率η • 4、确定集尘极板面积 • 5、验算电场风速：以(0.7～1.3)m/s为依据，
Kn
2m
dp
2 0.103106 2 107
1.03
1.10 C 1 Kn[1.257 0.400exp( Kn )]
11.03[1.257 0.400exp( 1.10)]
1.03
2.44
则 qt EpC 3d p
2.351018 3.14105 2.44
3 3.14 2.38105 2 107
①温度和场强不变时，减小气体密度 ②气体密度和场强不变时，提高温度 ③气体的温度和密度不变时增大场强
6、3 粒子荷电
• 6、3、1粒子荷 电
1、电场荷电
（1）电场荷电的概念：指粒子在电场中沿电 力线作定向移动而与粒子碰撞并使其荷 电， 这是粒径大于1.0μm的大粒子的主要荷电机 制。
（2）饱和电荷：在电场荷电的过程中，随着 粒子荷电量的增加，电力线逐渐受到排斥， 最后全部电力线都不由粒子发出，此时粒子 所带的电荷称为饱和电荷。
6、3 粒子荷电
（3）粒子荷电量的计算 ①饱和荷电量
d qs 3 o Eo
2( p ) p p 2
式中：qs——饱和荷电量，C；dp——粒子直径, m；— —两极间的平均电场强度,V/m；εo——真空介电系数, 8.85×10-12；——粒子的相对介电系数，无因次
②任一时刻的荷 电量
qt
qs (t
6、1 概述
• 6、1、1电除尘器的工作原理 1、气体电离 2、粒子荷电 3、粒子沉降 4、粒子清除
•6、1、2电除尘的分类
1、按集尘极形式分：管式和板式
2、按粒子荷电和放电空间位置分：一 段式和两段式
3、按气流流动方向分：卧式、立式
6、2 电晕放电
• 6、2、1气体的电离 1、电晕放电的概念 2、电晕放电的类型
ro ) ln(rc / ro )
式中： m——导线光滑系数，无因次，一般为0.5~1.0； ro——电晕线半径，m δ——空气的相对密度，=（TOP）/（TPO） TO=298K, PO=101.33kPa； T, P——运行状况下空气的温度和压力； rc——管式电极的半径, m
3、影响因素：烟气性质、电极形状、几何 尺寸等，一般情况下可通过调节电极的几 何尺寸来实现（电晕线愈细，起晕电压愈 低）