静电除尘器_图

原创 2020-02-24 11:56  阅读

  静电除尘器_能源/化工_工程科技_专业资料。静电除尘器 静电: 现象: 原因:固、液、气态物质在摩擦、破裂、喷射和骤然分解时产生 危害:静电电击(几千伏甚至上万伏)、静电火花、燃烧、爆炸等 防护:生活中棉质衣物、保持湿度等,生产中防静电服、

  静电除尘器 静电: 现象: 原因:固、液、气态物质在摩擦、破裂、喷射和骤然分解时产生 危害:静电电击(几千伏甚至上万伏)、静电火花、燃烧、爆炸等 防护:生活中棉质衣物、保持湿度等,生产中防静电服、设备接地等 电场力 问题:粉尘能否带上电荷,用电场力分离? 静电除尘器(EP或ESP) 1.基本结构组成 电晕级(放电极) 高压直流电源 高压稳定供电 曲率半径很小 线状(齿状、芒刺状) 接电源负级 收尘级(集尘极) 板状、管状 接电源正极,并与电除尘器 壳体、电源接地相连接 2.工作原理 电晕放电 颗粒荷电 荷电颗粒的运动、捕集 清 灰 2.1工作原理-电晕放电 电晕放电 V↑ 火花放电 V↑ 弧光放电 V↑ 电场 击穿 电压不大 空气全部电离 电流很大 短路 大量热量 温度迅速升高 烧坏电极或者 供电设备 空气中 少量自由离子 有限区域 蓝紫色光晕 咝咝声 电子雪崩 放电通道狭窄曲折 电流急剧增大 气体温度急剧升高 气体压力急剧升高 噼啪声 当供电系统在运行电压V临界击穿电压(VSP),火花次数增加,甚至产生“拉弧”形象,则电除尘器 的正常电晕被破坏,反而使有效的平均电晕功率降低,同时引起二次飞扬增加,除尘效率将大大降 低.因此,电除尘运行电压不是越高越好。一般40-70KV 2.1工作原理-电晕放电 ?起晕电压V0-开始发生电晕放电时的电压; ?击穿电压Vsp-电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全 部电离,电场击穿对应的电压; ?负电晕电极优势:在相同电压下,通常产生较高的电 晕电流、电场强度大,击穿电压高; ?负电晕电极应用:工业气体净化倾向于采用稳定性强, 操作电压和电流高的负电晕极; ?正电晕电极应用:空气调节系统采用,因其产生臭氧 正、负电晕极在空气中的 和氮氧化物的量低。 电晕电流一电压曲线工作原理-颗粒荷电 颗粒有效荷电条件: 电子雪崩产生大量电子,快速向收尘极迁移,不能在两极间行程稳定的空间电荷。 存在电负性气体(对电子亲和力强)。O2、Cl2、CCl4、HF、SO2、SF6等 颗粒荷电机理: 电场荷电--电子和负离子在电场力作用下定向运动,颗粒与其碰撞后荷电。0.1s。d0.5μm 扩散荷电--电子和负离子做不规则热运动与颗粒表面接触,使颗粒荷电。 0.2μmd0.5μm d0.2μm 电场荷电、扩散荷电均有 1-电晕极 4-荷电粉尘 2-集尘级 5-粉尘粒子 3-已捕集颗粒 6-电子 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 驱进速度 qE ?? 3??d p 运动轨迹:平抛 垂直方向:先加速(时间很短,忽略),后匀速 式中 q--颗粒的荷电量,C; E--电场强度,V/m; dp--尘粒的直 径,m; u--气体的黏度,pa﹒s 当颗粒直径为2-50μm时, 驱进速度与颗粒直径成正比 驱进速度:荷电颗粒向收尘极匀速运动的速度 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 颗粒性质 : 粒径、密度、成分、比电阻等 捕集效率 影响因素 气体性质 :温度、湿度、成分、压力等 操作条件: 电场强度、气流速度、清灰等 除尘器结构:电极形式、气流分布等 影响因素众多 无理论公式 复杂问题简单化、理想化 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 几点假设: ①除尘器中气流为紊流状态。 ②在垂直于收尘表面的任一横断面上颗粒浓度河气流速度是均匀分布的。 ③颗粒进入除尘器后迅速完成荷电过程,达到饱和荷电。 ④忽略电风、气流分布不均匀河被捕集颗粒重新进入气流等影响。 驱进速度不超气流速 度10%-20%时成立 德意希分级效率方程 C2 i A?i ?i ? 1 ? ? 1 ? exp(? ) C1i Q 式中: C1i、C2i--除尘器进口、出口粒径为dpi颗粒的浓度,g/m3 A--总收尘板面积,m2 ωi--粒径为dpi颗粒的驱进速度,m/s Q--气体流量 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 总捕集效率 C2 i A?i ?i ? 1 ? ? 1 ? exp(? ) C1i Q 实际粒径不均一、大颗粒不断被捕集、 烟气中颗粒越来越小,捕集难度增大。 设计为了保险起见,修正 A? k ? ? 1 ? exp(? ) Q 式中:k--指数,一般取为0.5 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 ? 实际:理论计算的效率高于实际值 ? 办法:某结构电除尘器、一定运行条件、一定种类粉尘 总捕集效率η 代入德意希方程 A? ? ? 1 ? exp(? ) Q 有效驱进速度 Q ?e ? ? ? ln(1 ? ? ) A 2.3工作原理-荷电颗粒运动和捕集 德意希方程分析 A?e ? ? 1 ? exp(? ) Q exp: e为底的指数函数 A?e Q ? ln( 1 ? ? ) A?? Q ?e ? ln(1 ? ? ) η↑途径 A↑,投资↑ we↑,电压↑ Q ?e ? ? ? ln(1 ? ? ) A Q↓,处理量↓ 练习 ? 某厂生产设备产生的含尘废气量为2.88×105m3/h,初始含尘浓度为10g/m3,要求粉尘排放浓度 ≤100mg/m3,拟采用静电除尘处理方案,粉尘的有效驱进速度0.1m/s,计算电除尘的集尘面积。 ( ) ? A.1600m2 解析:答案B B.3684m2 C.5526 m2 D.2400m2 电除尘要求达到的效率: C2 100 ? ? 1? ? 1? ? 99% C1 10000 集尘面积: 2.88?105 / 3600 A ? ? ? ln(1 ?? ) ? ? ? ln(1 ? 99%) ? 3684 m2 ?e 0.1 Q 练习 干式电除尘器根据工艺变化调节高压供电电压,正常运行时出口气体含尘浓度不超过10mg/m3, 设计除尘效率99.96%;故障情况下,供电电压下降,粉尘有效趋近速度值只有正常运行时的一半。 假设烟气量和含尘浓度不变,试计算故障情况下除尘器出口气体含尘浓度。( ) (A)200 mg/m3 (B)300 mg/m3 (C)400 mg/m3 (D)500 mg/m3 Q ? ln(1 ? ? ) A 解析:德意希方程: 故障后效率η,则 1 Q ?e ? - ? ln(1 ? ? ) 2 A ?e ? ? 2? ln(1 ? 99.96%) ln(1 ? ? ) 解得η=98% 进口粉尘浓度C=10/(1-99.96%)=25000mg/m3 当效率为98%时,出口气体含尘浓度为25000*(1-98%)=500mg/m3 答案:D 2.4工作原理-捕集粉尘的清除 (1).粉尘沉积到哪里? 收尘极:带有负电荷的粉尘,大量 电晕极:带有正电荷的粉尘,很少 (2).粉尘层过厚带来什么问题? 电晕极:电晕肥大,影响电晕电流的大小和均匀性 收尘极:排斥后来的荷电粉尘+高比电阻粉尘产生反电晕 粉尘重新进入气流-二次扬尘 η↓ 2.4工作原理-捕集粉尘的清除 反电晕: 高比电阻粉尘到达收尘极,电荷释放缓慢 ↓ 在粉尘间形成较大的电位梯度, 当电场强度大于其临界值时 ↓ 粉尘层的空隙产生局部击穿,空隙中空气电离,产生大量正负离子 ↓ 与电晕极板性相反的正离子,向电晕极运动 ↓ 中和电晕区带负电的粒子,大量的中性粒子由气流带出除尘器 ↓ 结果:电流增大、电压降低,效率降低 2.4工作原理-捕集粉尘的清除 (3)如何清灰? 方式 干式:如振打,二次扬尘、效率降低,易于回收粉尘。 湿式:如水洗,抑制二次扬尘、效率高、同时净化部分有害气体,腐蚀严重、泥浆再处理。 频率 若振打的周期短,频率高,容易产生粉尘二次飞扬; 若振打周期太长,粉尘已大量沉积在极板、极线上,又容易产生反电晕。 3.1静电除尘器-分类与结构 按电极形状:板式、管式 静 电 除 尘 器 按气流方向:立式、卧式 根据配置不同:单区式、双区式 按照清灰方式:干式、湿式 按电级间距:常规极距、宽极距 3.1静电除尘器-分类与结构 电极形状 管式:圆形、六角形、方形 板式:板状,凹凸槽形 常规间距:250-300mm 宽间距: 300mm(U↑,E↑) 立式:气流自下而上 烟气量较小,效率要求不高的场合,占地面积小。 卧式:气流水平方向运动 电极间距 气流流动 方式 烟气量较大 ,主流的工业电除尘器,应用广泛。 3.1静电除尘器-分类与结构 按照两极配置:单区和双区 单区电除尘器 颗粒荷电和捕集在同一电场 工业废气处理应用广泛 双区电除尘器 颗粒在电离区荷电,收尘区捕集 空气净化系统采用 3.1静电除尘器-分类与结构 清灰方式 干式:二次扬尘、效率降低(导致点晕闭塞等),易于回收粉尘。操作温度高于露点20-30℃。 湿式:抑制二次扬尘、效率高、同时净化部分有害气体,腐蚀严重、污水污泥再处理。 一般在处理易燃易爆气体或者烟气温度过高,兼顾气体净化或收集无经济价值的粉尘, 配有泥浆处理设备时才采用。 3.2静电除尘器-分类与结构 电气系统: 高压供电装置 低压自动控制系统 本体系统: 电晕极系统 收尘极系统 变径管 气流均布装置 壳体及支座 储、排灰系统 辅助设施 3.2静电除尘器-分类与结构 ? 电晕极 要求: ①牢固可靠、不断线 ②电流分布均匀 ③平均电场强度高 ④尖角不易被粉尘覆盖 (尖角越多电晕效果越好) 3.2静电除尘器-分类与结构 ? 集尘极: ? ? 要求: ? ①极板表面的电场强度分布均匀; ? ②板面受温度影响变形小,足够的刚度; ? ③与电晕极之间不易发生电场击穿; ? ④板面的振打加速度均匀; ? ⑤单位收尘面积消耗金属量低。 3.2静电除尘器-分类与结构 ? 气流分布板: ? 组成:由隔板、导流板、气流 分布板; ? 形式:格板、多孔板等; ? 位置:进口变径管内设置; ? 作用:均匀气流,减少涡流; ? 要求:阻力损失小,均匀布气 。 ?? ?任何一点的流速不得超过该断面平均流速的 40% ?在任何一个测定断面上,85%以上测点的流速与平均流速不得相差 25%。 3.2静电除尘器-分类与结构 ? 振打装置:清灰。锤击振打应用最广、清灰效果较好。 ? 外壳:保证严密,电除尘器的漏风率应控制在3%以下。 回转式锁气器 双翻板锁气器 3.2静电除尘器-分类与结构 ? 电除尘器电气系统: ? (1)高压供电装置:高压直流供电电源、高压脉冲供电电源、 恒流高压直流电源、高频开关电源。 ? (2)高压控制装置:根据工况,调节输出电压电流,自动控 制。 ? (3)低压电源控制装置:振打程序控制、料位检测控制等。 练习 【多选】下列关于电除尘器的说法正确的有?( ) (A)有效驱进速度是经验数据 (B)电晕极与集尘极间空气全部电离的现象称为电场击穿 (C)100m2电除尘器指的是集尘板总面积是100m2 (D)总收尘极面积越大,效率越高 解析: A .《第四版教材上册》p68,实际的做法是将某种结构形式的电除尘在一定运行条件下捕集一定 种类粉尘达到的总捕集效率带入德意希方程反算出的驱进速度-有效趋近速度,正确。 B.《大气污染控制工程》高教出版社,p191,当电压超过击穿电压时,电晕区范围扩大至极间空 气全部电离,称为电场击穿,正确 C.《电除尘器》(DL/T514-2004),100m2电除尘器指的是流通截面(过流断面面积),错误 D.《第四版教材上册》p68,德意希方程,得出总收尘极面积越大,效率越高,正确。 答案:A.B.D 4.静电除尘器-效率影响因素 粉尘比电阻 烟气湿度、温度 含尘量 图2-36 4.静电除尘器-效率影响因素 (1)粉尘比电阻对除尘效率的影响 比电阻过低:粉尘到达集尘极后 容易放电脱离集尘极,形成二次扬。 比电阻过高:粉尘达到集尘极不 易释放电荷而保持负电性, 产 生 反 电 晕,也会排斥随后到达的粉 尘。 最适宜的比电阻: 104-1011?·cm 4.静电除尘器-效率影响因素 (2)气体温度(T)、湿度(W)对除尘效率的影响 T↓ →气体体积↓→气速↓→η ↑ T↑ →气体黏度↑→阻力↑→驱进速度↓→η ↓ T 电除尘器的运行温度以较低为好,但不能低于烟气的露点温度。 粉尘板结在极板上难于清灰 如果低于露点温度: 造成电极腐蚀、 绝缘体爬电等故障 4.静电除尘器-效率影响因素 (2)气体温度(T)、湿度(W)对除尘效率的影响 低温区(100℃): T ↑ →表面比电阻↑ 高温区(200 ℃): T ↑ → 体积比电阻↓ 中间区 : 表面比电阻+体积比电阻 W↑ →粉尘比电阻↓ 图 粉尘比电阻与温度关系的典型曲线 图 温度、湿度对粉尘比电阻的关系曲线.静电除尘器-效率影响因素 降低高比阻粉尘对效率影响的方法有哪些? (1)保持电极表面尽可能清洁; (2)采用较好的供电系统; (3)烟 气 调 质 : ①喷雾降温增湿; ②投入化学添加剂:向烟气中加入SO3、NH3,及Na2CO3等 化合物,使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3 4.静电除尘器-效率影响因素 (3)含尘浓度对除尘效率的影响 C0↑→超过一定临界值→电晕电流↓→电晕闭塞(电晕电流趋近于零)→η迅速↓ 浓度宜小于30g/m3 含尘浓度过高时: (1)选用放电性能强的芒刺型电晕电极; (2)前面加预除尘装置。 4.静电除尘器-效率影响因素 (4)操作条件对除尘效率的影响: ①电场风速u ? u过高 → 易引起二次扬尘 ? u过低 → 处理量Q↓,或电场通道断面积F↑ ? u对驱进速度ω的影响 u ↑ → ω ↑ →η ↑, u ↑ →驱进速度↓ →η ↓ , ②供电质量 电压V↑ → ω ↑ →η ↑, V↑ → VVsp →火花放电的扰动二次扬尘,电场击穿。 通常电压等级按平均场强为3-4KV/cm来考虑,电流容量按照0.15-0.45mA/m2 选取。 最佳风速0.8-1.5m/s u ↑达到某一数值时, ω达最大 练习 在选择静电除尘器净化含尘废气时,应考虑粉尘的哪些性质?( ) (A)粉尘粒径 (C)粉尘黏附性 (B)粉尘安息角 (D)粉尘比电阻 ? 解析:影响电除尘器除尘效率的因素很多,如粉尘的比电阻、粉尘浓度、 分散度、黏度(黏附性)和密度等。ACD 正确。 5.静电除尘器-设计计算 (1)总收尘面积A 总收尘面积A 比收尘面积A/Q A?? Q ?e ? ln(1 ? ? ) 3m 4m A 1 ? ? ? ln(1 ? ? ) Q ?e 式中: A--总收尘板面积,m2 ωe--颗粒的有效驱进速度,m/s Q--气体流量 η--除尘效率,% 通道数n=2 极板数n+1=3 极板单面面积A=4*3=12m2 总集尘面积 A=2nA=2*2*12=48m2 5.静电除尘器-设计计算 (2) 电场断面面积F = (3)通道个数n F=WH=nbH 电场高度H 1-1.5m/s自取 n= 式中: F—电场断面面积,m2 u—断面气度,一般1.0-1.5m/s。 Q--气体流量,m3/s n--通道个数 L--电场长度 H--电场高度 W--电场宽度 )4(电场长度L A=2nLH = 2 当要求η 99%时,L:H 至少 1.0-1.5 练习 ? 某管式电除尘器,当集尘管的半径为 r,管高为 H,管内气流速度为 v,粉尘有 效驱进速度为 w,则管式电除尘器的捕集效率公式是哪个?() 解析: ? 根据题意可知该电除尘器的集尘面积A=2πrH; ? 含尘气体处理量Q=πr2v 答案:B 静电除尘器-特点 优点: (1)分离力(静电力) 直接作用在粒子上,而不是作用在整个气流上,能耗少; (2)气流阻力小(200-500Pa); (3)由于静电力相对较大,对细粉尘有很高的捕集效率,可高达99%; (4)处理能力大、 可用于高温和强腐蚀性含尘气体处理。 缺点: (1)结构较复杂、安装和维持管理要求较高,设备造价高,一次投资较大; (2)应用范围受比电阻的限制( 10 4~ 1011 Ω?cm ); (3)电除尘器产生火花,用于爆炸性粉尘和可燃性气体处 理时,需特殊处理。 注:干式静电除尘器不宜处理爆炸性粉尘,因为产生的电火花可能会引起爆炸。

版权声明:本文为原创文章,版权归 申博开户网站 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
上一篇:静电除尘器的除尘理论
下一篇:申博开户网站脉冲除尘器用多大的空压机