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騰飛環(huán)保靜電除塵器的工作原理

在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上,通以高壓直流電,維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電場。含塵氣體在電暈極周圍強(qiáng)電場作用下發(fā)生電離,形成氣體離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并在集塵極上沉積,從而達(dá)到粉 塵和氣體分離的目的。當(dāng)集塵極上粉 塵達(dá)到一定厚度時(shí),借助振打機(jī)構(gòu)使粉 塵落入下部灰斗。可見,電除塵器的工作原理包括電暈放電、氣體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集,以及清灰等過程。

1.氣體電離和電暈放電

通常氣體中只含有極其微量的自由電子和氣體離子,可視為絕緣體。在電除塵器中,當(dāng)兩電極之間的電壓達(dá)到一定值時(shí),兩電極間的氣體將發(fā)生電離由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài),即產(chǎn)生氣體電離或電擊穿,如電暈放電、輝光放電、火花放電及電弧放電。

（1）電暈放電

電暈放電是一種不完全的電擊穿,只是在放電極周圍很薄的一氣層中出現(xiàn)電擊穿,兩電極間的電流很小。而火花放電則是在放電極到收塵極之間有多條火花電擊穿,傳導(dǎo)電流較大。

ab段:氣體導(dǎo)電僅借助于氣體中原有少量自由電子,電流隨電壓升高而增大,但電流的值不高。

bc段：電壓由b’升到c’,極間導(dǎo)電電流幾乎沒有變化,說明沒有新電離出的電子和離子參與導(dǎo)電,增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動(dòng)能。

cd段：當(dāng)電壓升高到c’點(diǎn)時(shí),由于氣體中的電子已獲得足夠的動(dòng)能,足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離,產(chǎn)生新的電子和陽離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子結(jié)合成為陰離子。新的電子和離子參與導(dǎo)電。當(dāng)電子在電場中獲得足夠大的動(dòng)能后,又與其他中性氣體碰撞使其電離。新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩”似地按等比級數(shù)增加。這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩,此時(shí)在放電電極周圍的電離區(qū),可以看見淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán),也能聽見咝咝聲和噼啪的爆裂聲,這一現(xiàn)象稱為電暈放電。

離開放電電極一定距離,經(jīng)多次碰撞已經(jīng)失去能量,由于電場強(qiáng)度下降不足以使電子獲得足夠的能量再電離中性氣體分子,電暈現(xiàn)象隨之消失。

開始發(fā)生電暈現(xiàn)象的電壓c’稱為起始電暈電壓,曲線cd稱為電暈放電段,在電暈放電區(qū),通過氣體的電離電流,稱為電暈電流。

如果兩極間的電壓升到e’點(diǎn),由于電暈區(qū)擴(kuò)大,致使電極間產(chǎn)生火花或電弧。電極間出現(xiàn)火花或電弧說明極間氣體全部擊穿�；鸹ǚ烹姇r(shí),極間電壓急劇下降,同時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)通過大量電流。出現(xiàn)火花放電的電壓稱為火花放電電壓。電除塵器運(yùn)行時(shí)應(yīng)經(jīng)常保持在兩極間的氣體處于不完全被擊穿的電暈狀態(tài),應(yīng)盡量避免產(chǎn)生短路現(xiàn)象。

(2)電暈的形成及離子遷移率

電除塵器中能夠形成電暈放電的基本條件是: 在正負(fù)電極間的電位差,應(yīng)保證形成使氣體電離發(fā)生電暈放電的非均勻電場。在放電極表面電場強(qiáng)度,距放電極愈遠(yuǎn)電場強(qiáng)度愈小。

在電暈區(qū)的陽離子向放電極(陰極）表面遷移,而電子和陰離子向集塵極遷移。電子和陰離子是電場中粒子荷電的來源。實(shí)驗(yàn)證實(shí)電場中離子的遷移速度與電場強(qiáng)度成正比：

可見,在一定的電場強(qiáng)度下,離子的遷移率愈大,其遷移速度愈快,電暈電流愈大。離子遷移率的大小與氣體的種類,氣體的電負(fù)性、壓力、溫度和氣體組成有關(guān)。

2、粉 塵粒子荷電

在電除塵器中,粉 塵粒子主要是借助電場力作用而被捕集。粉 塵粒子荷電量愈大,被捕集的效果就愈大。理論和實(shí)踐都證明單極高壓電暈可使粉 塵粒子荷電量較大。氣體離子與粉 塵粒子碰撞,能使離子附著在粒子上而荷電。

兩種荷電機(jī)制：一種是氣體離子在電場力的作用下做定向運(yùn)動(dòng)與粉 塵粒子碰撞,使其荷電,這種荷電稱為電場荷電,dp>1.0m m。

另一種是氣體離子作不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉 塵粒子碰撞,使其荷電,這種荷電稱為擴(kuò)散荷電,dp<0.2m m。粒子介于0.2-1.0m m的粒子,兩種荷電機(jī)制均存在。

（1）電場荷電

在電場中氣體離子沿電力線運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉 塵粒子碰撞使其荷電。隨著粉 塵粒子荷電量的增加,粉 塵粒子自身將產(chǎn)生局部電場,結(jié)果使附近的電力線向外偏轉(zhuǎn),于是減少了離子向粉 塵粒子運(yùn)動(dòng)的機(jī)會,直至后完全偏離粉 塵粒子,這時(shí)粉 塵粒子的電荷不再增加,達(dá)到飽和。

（2）擴(kuò)散荷電

由離子的熱運(yùn)動(dòng)引起,不存在飽和荷電量。與離子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、碰撞幾率、運(yùn)動(dòng)速度、粉 塵粒子的大小和在電場里的停留時(shí)間等有關(guān)。

（3）電場荷電和擴(kuò)散荷電聯(lián)合作用

dp>1 m m的粉 塵粒子主要靠電場荷電,而擴(kuò)散荷電電量很小,可忽略；dp>0.2 m m的粉 塵粒子主要靠擴(kuò)散荷電,而電場荷電甚微。粒徑在0.2-1.0 m m間的粉 塵粒子,兩種荷電機(jī)理獲得的電荷數(shù)量級大致相同。

3、荷電粒子的遷移和捕集

（1）驅(qū)進(jìn)速度

qe(電場作用在荷電粉 塵粒子上的靜電力）=

3mpdpw (粉 塵粒子向集塵極遷移時(shí)受到的介質(zhì)阻力）

同樣,對于滑動(dòng)區(qū)的顆粒,還應(yīng)乘以系數(shù)c。

q--粉 塵顆粒的荷電量,c; e--粉 塵顆粒所出位置的電場強(qiáng)度,v/m；m --氣體介質(zhì)的動(dòng)力粘度,pa.s； dp --粉 塵粒子的粒徑,m; w --荷電粉 塵粒子在電場中的驅(qū)進(jìn)速度（終末沉降速度）,m/s。

（2）捕集效率

德意希假設(shè)：除塵器中氣流為湍流狀態(tài),在垂直于集塵表面的任一斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的。粒子進(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過程；忽略電風(fēng)、氣流分布不均勻,被捕集粒子重新進(jìn)入氣流等影響。

氣體流向x,氣體和粉 塵在x方向的流速皆為u,氣體流量為q;x方向上每單位長度的集塵版面積為a,總集塵板面積為a；電場長度為l,氣體流動(dòng)截面積為f；直徑為dpi的顆粒,其驅(qū)進(jìn)速度w,在氣體中的濃度r。

在dt時(shí)間內(nèi)于長度dx的空間所捕集的粉 塵量為：

dn=a(dx)wi ri(dt)=-fdx dri (dt=dx/dt) 此即為德意希的理論分級效率方程。

4、被捕集粉 塵的清除

電暈極和集塵極上都會有粉 塵沉積,粉 塵厚度為幾mm,甚至幾cm。

對電暈極一般采用振打清灰方式,使電暈極上的粉 塵很快被振打干凈。

集塵極清灰方法有濕法和干法。

濕法使用水沖洗集塵極板,使極板表面經(jīng)常保持著一層水膜,粉 塵降落在水膜上時(shí),隨水膜流下,從而達(dá)到清灰的目的。濕法清灰的主要優(yōu)點(diǎn)是粉 塵重新進(jìn)入量小,改進(jìn)了電除塵器的操作,同時(shí)也凈化部分有害氣體,如so2、hf等,缺點(diǎn)是極板腐蝕和污泥處理。

干法是由機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)清除。大都采用電磁振打或錘式振打。