电除尘的基本原理

第二节第二节 电除尘的根本原理电除尘的根本原理 一、根本原理 电除尘器是利用直流高压电源产生的强电场使气体电离， 产生电晕放电， 进而使悬浮尘 粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中别离出来井加以捕集的除尘装置。 电除 尘器有许多类型和结构， 但它们都是由机械本体和供电电源两大局部组成的， 都是按照同样 的根本原理设汁的。如图2-1 所示。为管式电除尘器工作原理示意图。 实现电除尘的根本条件是： (1)由电晕极和收尘极组成的电场应是极不均匀的电场，以实现气体的局部电离。 (2)具有在两电极之间施加足够高的电压， 能提供足够大电流的直流高压电源， 为电晕放 电、 尘粒荷电和捕集提供充足的 动力。 (3)电除尘器应具备密闭的 外壳， 保证含尘气流从电场部通 过。 (4)气体中应含有电负性气 体， 以便在电场中产生足够多的 负离子，来满足尘粒荷电的需 要。 (5)气体流速不能过高或电 场长度不能太短， 以保证荷电尘 粒向电极驱进所需的时间。 (6)具备保证电极清洁和防 止二次扬尘的清灰和卸灰装置。 二、电除尘器分类 1 / 14 由于各行业工艺过程不同，烟 气性质各异，粉尘特性有别，对电 除尘器提出的要求不同。因此，出 现了不同类型的电除尘器，现将各 种类型的电除尘器按以下分类方式 介绍其各自的特点。1、按电极清灰 方式不同分为干式、湿式、雾状粒 子捕集器和半湿式电除尘器 （1） 干式电除尘器。在枯燥状态 下捕集烟气中的粉尘，沉积 在收尘极上的粉尘借助机械 振打清灰的称为干式电除尘器。这种电除尘器振打时，容易使粉尘产生二次扬尘， 对于高比电阻粉尘，还容易 产生反电晕，所以设计干式 电除尘器时，应充分考虑这 两个问题。大、中型电除尘 器多采用干式，干式电除尘 器捕集的粉尘便于处置和利 用。干式电除尘器的结构示 意图如图 2-2 所示。 （2） 湿式电除尘器。收尘极捕集 的粉尘，采用水喷淋或适当的方法在收尘极外表形成一层水膜，使沉积在收尘极上 的粉尘和水一起流到除尘器的下部而排出， 采用这种清灰方法的称为湿式电除尘器。 这种电除尘器不存在粉尘二次飞扬的问题，除尘效率高，但电极易腐蚀，需采用防 腐材料，且清灰排出的浆液会造成二次污染。 （3） 雾状粒子电捕集器。这种电除尘器主要用干捕集硫酸雾、焦油雾那样的液滴，捕集 后液态流下并除去，实质上也是属于湿式电除尘器。 （4） 半湿式电除尘器。吸取干式和湿式电尘器的优点，出现了干、湿混合式电除尘器， 也称半湿式电除尘器，其构造系统如图2-3 所示。高温烟气先经两个干式收尘室， 2 / 14 再经湿式收尘室，最后从烟囱排出。湿式收尘室的洗涤水可以循环使用，排出的泥 浆，经浓缩池用泥浆泵送入枯燥机烘干，烘干后的粉尘进入干式收尘室的灰斗排出。 2、按气体在电场的运动方向分为立式和卧式电除尘器 （1） 立式电除尘器。气体在电除尘器的电场自下而上作垂直运动的称为立式电除尘器。 这种电除尘器适用于气体流量小，除尘效率要求不很高，粉尘易于捕集和安装场地 较狭窄的情况下。 （2） 卧式电除尘器。气体在电除尘器的电场沿水平方向运动的称为卧式电除尘器。 卧式电除尘器与立式电除尘器相比有以下的特点： 1） 沿气流方向可分为假设干个电场，这样可根据电除尘器的工作状况，各个电场可分 别施加不同的电压，以充分提高电除尘器的效率。 2） 根据所要求到达的除尘效率，可任意增加电场长度。而立式电除尘器的电场不宜太 高，否那么需要建造高的建筑物，而且设备安装也比拟困难。 3） 在处理较大的烟气量时，卧式电除尘器比拟容易保证气流沿电场断面均匀分布。 4） 设备安装高度较立式电除尘器低，设备的操作维修比拟方便。 5） 适用于负压操作，可延长引风机的使用寿命。 6） 各个电场可以捕集不同粒度的粉尘，这有利于有色稀有金属的富集回收，也有利于 水泥厂当原料中钾含量较高时提取钾肥。 7） 占地面积比立式电除尘器大，所以老厂扩建或除尘系统改造时，采用卧式电除尘器 往往要受场地的限制。 3、按收尘极的形式分为管式、板式、棒帏式电除尘器 （1） 管式电除尘器。这种电除尘器的收尘极由一根或一组呈圆形或六角形的管子组成， 管子直径一般为 200mm～300mm，长度为 3～5m。截面呈圆形或星形的电晕线安装在 管子中心，含尘气体自下而上从管通过。管式电除尘器多制成立式，且处理烟气量 较小，多用于中小型水泥厂、化工厂、高炉烟气净化和炭黑制造部门。 （2） 板式电除尘器。这种电除尘器的收尘极由假设干块平板组成，为了减少粉尘的二次 飞扬和增强极板的刚度，极板一般要轧制成各种不同断面形状，电晕线安装在每两 排收尘极板构成的通道中间。板式电除尘器多制成卧式，结构布置较灵活，可以组 装成各种大小不同的规格。因此，在各个行业得到广泛的应用。 （3） 棒帏式电除尘器。这种电除尘器的阳极是用实心圆钢或钢管垂直地吊挂在一条直线 上，间距很密，制成帏状。其主要优点是机械强度高、耐腐蚀、不易变形和耐高温 3 / 14 (370～427℃)。但棒帏阳极质量重、钢耗多、易积灰、二次扬尘严重。因此，棒帏 式电除尘器除烟气温度较高时使用外，在其他场所应用较少。 4、按收尘极和电晕极的不同配置分为单区和双区电除尘器 （1） 单区电除尘器。这种电除尘器的收尘极和电晕极都装在同一区域，所以粉尘的荷电 和捕集在同一区域完成。单区电除尘器结构简单，是各个工业部门广泛采用的电除 尘装置。 （2） 双区电隙尘器。 这种电除尘器的收尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同的区域。 前区安装电晕极，粉尘在此区域进展荷电，这一区为电离区。后区安装收尘极，粉 尘在此区域被捕集，称此区为收尘区。由于电离区和收尘区分开，所以既可把电晕 极电压由单区的几万伏降到一万余伏又可采用多块收尘极板，增大收尘面积，缩小 极板间距。因而收尘极可以用几千伏较低的电压。这样运行也更平安。双区电除尘 器主要用于空气净化方面。双区电除尘器和工业上用的电除尘器不同的主要一点是 采用正电晕放电，即用正极性的电极作为放电电极。由于正电晕容易从电晕放电向 火花放电转移，只能施加较低的工作电压。由于正电晕产生的臭氧少，所以用于空 气净化是很有利的。 （3） 电除尘器除上述几种分类外，还可按极间距离分为窄间距〔≤ 150mm〕和宽间距〔＞ 150mm〕电除尘器，按气体温度分为常温(≤350℃)和高温(＞350℃电除尘器。按气 流的通道空间分为单室和双室电除尘器。按工况条件分为原式、防爆式和可移动电 极式电除尘器等。虽然电除尘器的类型很多，但大多数工业窑炉采用的是干式、板 式、单区、卧式电除尘器。 三、电除尘器的特点 1、电除尘器的优点 （1） 除尘效率高。电除尘器可以通过加长电场长度、增大电场截面积、提高供电质量和 对烟气进展调质等手段来提高除尘效率，以满足任何所要求的除尘效率。对于常规 电除尘器，在正常运行时其除尘效率大于99％是极为普遍的。对于粒径小于0.1μm 的微细粉尘，电除尘器仍有较高的除尘效率。 （2） 设备阻力小，总的能耗低。电除尘器的总能耗是由设备阻力损失、供电装置、加热 装置、振打和卸灰电动机等能耗组成的。电除尘器的阻力损失一般为150～300Pa， 约为袋式除尘器的 1/5，在总