腾飞环保静电除尘器的工作原理

在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上,通以高压直流电,维持一个足以使气体电离的静电场。含尘气体在电晕极周围强电场作用下发生电离,形成气体离子和电子使粒子荷电。荷电粒子在电场力作用下向集尘极运动并在集尘极上沉积,从而达到粉 尘和气体分离的目的。当集尘极上粉 尘达到一定厚度时,借助振打机构使粉 尘落入下部灰斗。可见,电除尘器的工作原理包括电晕放电、气体电离、粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集,以及清灰等过程。

1.气体电离和电晕放电

通常气体中只含有极其微量的自由电子和气体离子,可视为绝缘体。在电除尘器中,当两电极之间的电压达到一定值时,两电极间的气体将发生电离由绝缘状态转变为传导状态,即产生气体电离或电击穿,如电晕放电、辉光放电、火花放电及电弧放电。

（1）电晕放电

电晕放电是一种不完全的电击穿,只是在放电极周围很薄的一气层中出现电击穿,两电极间的电流很小。而火花放电则是在放电极到收尘极之间有多条火花电击穿,传导电流较大。

ab段:气体导电仅借助于气体中原有少量自由电子,电流随电压升高而增大,但电流的值不高。

bc段：电压由b’升到c’,极间导电电流几乎没有变化,说明没有新电离出的电子和离子参与导电,增加的电压主要是提高了原有自由电子的动能。

cd段：当电压升高到c’点时,由于气体中的电子已获得足够的动能,足以使与之碰撞的气体中性分子发生电离,产生新的电子和阳离子。失去能量的电子可与其他中性气体分子结合成为阴离子。新的电子和离子参与导电。当电子在电场中获得足够大的动能后,又与其他中性气体碰撞使其电离。新产生的电子数和离子数像“雪崩”似地按等比级数增加。这就是所谓的气体电离中的电子雪崩,此时在放电电极周围的电离区,可以看见淡蓝色的光点或光环,也能听见咝咝声和噼啪的爆裂声,这一现象称为电晕放电。

离开放电电极一定距离,经多次碰撞已经失去能量,由于电场强度下降不足以使电子获得足够的能量再电离中性气体分子,电晕现象随之消失。

开始发生电晕现象的电压c’称为起始电晕电压,曲线cd称为电晕放电段,在电晕放电区,通过气体的电离电流,称为电晕电流。

如果两极间的电压升到e’点,由于电晕区扩大,致使电极间产生火花或电弧。电极间出现火花或电弧说明极间气体全部击穿。火花放电时,极间电压急剧下降,同时在极短的时间内通过大量电流。出现火花放电的电压称为火花放电电压。电除尘器运行时应经常保持在两极间的气体处于不完全被击穿的电晕状态,应尽量避免产生短路现象。

(2)电晕的形成及离子迁移率

电除尘器中能够形成电晕放电的基本条件是: 在正负电极间的电位差,应保证形成使气体电离发生电晕放电的非均匀电场。在放电极表面电场强度,距放电极愈远电场强度愈小。

在电晕区的阳离子向放电极(阴极）表面迁移,而电子和阴离子向集尘极迁移。电子和阴离子是电场中粒子荷电的来源。实验证实电场中离子的迁移速度与电场强度成正比：

可见,在一定的电场强度下,离子的迁移率愈大,其迁移速度愈快,电晕电流愈大。离子迁移率的大小与气体的种类,气体的电负性、压力、温度和气体组成有关。

2、粉 尘粒子荷电

在电除尘器中,粉 尘粒子主要是借助电场力作用而被捕集。粉 尘粒子荷电量愈大,被捕集的效果就愈大。理论和实践都证明单极高压电晕可使粉 尘粒子荷电量较大。气体离子与粉 尘粒子碰撞,能使离子附着在粒子上而荷电。

两种荷电机制：一种是气体离子在电场力的作用下做定向运动与粉 尘粒子碰撞,使其荷电,这种荷电称为电场荷电,dp>1.0m m。

另一种是气体离子作不规则热运动时与粉 尘粒子碰撞,使其荷电,这种荷电称为扩散荷电,dp<0.2m m。粒子介于0.2-1.0m m的粒子,两种荷电机制均存在。

（1）电场荷电

在电场中气体离子沿电力线运动时与粉 尘粒子碰撞使其荷电。随着粉 尘粒子荷电量的增加,粉 尘粒子自身将产生局部电场,结果使附近的电力线向外偏转,于是减少了离子向粉 尘粒子运动的机会,直至后完全偏离粉 尘粒子,这时粉 尘粒子的电荷不再增加,达到饱和。

（2）扩散荷电

由离子的热运动引起,不存在饱和荷电量。与离子热运动强度、碰撞几率、运动速度、粉 尘粒子的大小和在电场里的停留时间等有关。

（3）电场荷电和扩散荷电联合作用

dp>1 m m的粉 尘粒子主要靠电场荷电,而扩散荷电电量很小,可忽略；dp>0.2 m m的粉 尘粒子主要靠扩散荷电,而电场荷电甚微。粒径在0.2-1.0 m m间的粉 尘粒子,两种荷电机理获得的电荷数量级大致相同。

3、荷电粒子的迁移和捕集

（1）驱进速度

qe(电场作用在荷电粉 尘粒子上的静电力）=

3mpdpw (粉 尘粒子向集尘极迁移时受到的介质阻力）

同样,对于滑动区的颗粒,还应乘以系数c。

q--粉 尘颗粒的荷电量,c; e--粉 尘颗粒所出位置的电场强度,v/m；m --气体介质的动力粘度,pa.s； dp --粉 尘粒子的粒径,m; w --荷电粉 尘粒子在电场中的驱进速度（终末沉降速度）,m/s。

（2）捕集效率

德意希假设：除尘器中气流为湍流状态,在垂直于集尘表面的任一断面上粒子浓度和气流分布是均匀的。粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程；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。

气体流向x,气体和粉 尘在x方向的流速皆为u,气体流量为q;x方向上每单位长度的集尘版面积为a,总集尘板面积为a；电场长度为l,气体流动截面积为f；直径为dpi的颗粒,其驱进速度w,在气体中的浓度r。

在dt时间内于长度dx的空间所捕集的粉 尘量为：

dn=a(dx)wi ri(dt)=-fdx dri (dt=dx/dt) 此即为德意希的理论分级效率方程。

4、被捕集粉 尘的清除

电晕极和集尘极上都会有粉 尘沉积,粉 尘厚度为几mm,甚至几cm。

对电晕极一般采用振打清灰方式,使电晕极上的粉 尘很快被振打干净。

集尘极清灰方法有湿法和干法。

湿法使用水冲洗集尘极板,使极板表面经常保持着一层水膜,粉 尘降落在水膜上时,随水膜流下,从而达到清灰的目的。湿法清灰的主要优点是粉 尘重新进入量小,改进了电除尘器的操作,同时也净化部分有害气体,如so2、hf等,缺点是极板腐蚀和污泥处理。

干法是由机械撞击或电极振动产生的振动清除。大都采用电磁振打或锤式振打。