大气污染控制工程 第6章 电除尘器.ppt

第6章 电除尘器 电除尘是何种装置呢？概括而言，电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。 用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子，需四个步骤：气体电离；粉尘荷电；粉尘沉集;清灰。 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200-500Pa； （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。 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 在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈碰撞，使电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现象称为电离。要产生电离，碰撞电子必须具有一定的最小能量，成为电离能量，其数值根据被撞出的分子或原子来决定。 电子除了有强大的电离能力外，还具有可以附着在许多中分子和原子上形成阴离子的性质。显然，在任一距离内净剩的电子数是由电离所造成的电子数和因附着而损失的电子数之差。 （1）.按集尘极的型式分管式和板式 （2）按粒子荷电和沉降的空间位置不同可分为单区和双区电除尘器； 6.1.3电晕的发生和空间电荷的形成 1.电晕的发生 分为三种方式： 电晕放电：不完全电击穿，只发生在非均匀电场中放电极表面附近的小距离区域内。 火花放电：在两电极之间有若干条狭窄的电击穿，瞬间电流急剧增大，气体压力和温度上升。 弧光放电：两极间整个空间被击穿。 2.电子的附着和空间电荷的形成 二、电晕的形成 如果在曲率很大的表面（如一尖端或一根细线）和一根管子或一块板之间有电位差，当电位差增大到一定值时，如达到一个临界值, 则能形成非均匀电场而产生电晕放电。虽然交流电压也能产生电晕，但交流电晕使荷电粒子产生摆动运动，而直流电晕则产生把离子驱向收尘电极的稳定的力，所以电除尘通常都是单极放电。电除尘中所采用的单极性电晕是在放电电极和收尘电极间形成的稳定的自发发生的气体放电，电离过程局限在放电电极邻近的强电场中的辉光区或邻近辉光区的地方，如下图所示： 电晕分类: 根据电极极性的不同，电晕有阳电晕与阴电晕之分。当放电电极和高压直流电源的阴极连接时，就产生阴电晕。 阳电晕或阴电晕的存在有两个主要条件： 1）在电晕电极附近必须有充足的电离源； 2) 在电离区发射出的离子必须能在电晕外区生成有效的空间电荷 (一) 电晕形成机理 1．? 阴电晕形成机理 在电晕线周围,发生“电子雪崩”的积累过程,在强电场区域以外，电子逐渐减慢到小于碰撞电离所必需的速度，并附着在气体分子上形成气体离子。 阴电晕：只是在很大的电子亲和力的气体或混和气体中有可能形成。 外观：在放电电极周围有一连串光点或刷毛状辉光。 2. 阳电晕形成机制 靠近阳极的放电极线的强电场空间内，自由电子和气体分子碰撞形成电子雪崩过程。这些电子向着极线运动，而气体阳离子则离开极线向强度逐步降低的电场运动，成为电晕外区空间内的全部电流。 外观：比较光滑，均匀的，蓝色的亮光包着整个放电电极表面，这种电离过程有扩散性质。 为什么工业电除尘器一般都采用负电晕？ 通常负电晕产生的负离子的迁移率（即电场强度为1V/m时离子的迁移速度）比正电晕产生的正离子的高。高离子迁移率形成的离子电流也高；而且离子迁移率愈高，在电场中与粉尘碰撞的机会也愈多，对粉尘的荷电有利。负电晕的起始电晕电压低而击穿电压高，因而负电晕的有效工作电压范围比正电晕宽，有利于电除尘器的运行。一般气体中有足够的电负性气体分子以形成负离子，所以工业电除尘器一般都采用负电晕。 为什么空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕？ 但负电晕放电时，产生速度很高的自由电子和负离子，在碰撞电离过程中会产生比正电晕多得多的臭氧（O3）和氮氧化物（NOx），所以空气调节中的微粒净化装置不采用负电晕而采用正电晕。 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） 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 ①温度和场强不变时，减小气体密度