第三講顆粒物污染控制技術

第三講顆粒物污染控制技術第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電除塵器的主要優(yōu)點壓力損失小，一般為200～500Pa處理煙氣量大，可達105～106m3/h能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3對細粉塵有很高的捕集效率，可高于99％可在高溫或強腐蝕性氣體下操作第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電除塵器的工作原理第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一決定除塵效率的因素電場強度E粒徑d粒子荷電量q處理氣量Q集塵板面積A長度L驅進速度驅進速度分級效率第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一捕集效率捕集效率一德意希公式德意希公式的假定:除塵器中氣流為湍流狀態(tài)在垂直于集塵表面的任一橫斷面上粒子濃度和氣流分布是均勻的粒子進入除塵器后立即完成了荷電過程忽略電風、氣流分布不均勻、被捕集粒子重新進入氣流等影響第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一捕集效率推導dt時間內在長度為dx的空間所捕集的粉塵量為由dt＝dx/u第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一積分最終得德意希公式A=aLQ=Fu第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一討論當粒子的粒徑相同且驅進速度不超過氣流速度的10％～20％時，德意希方程理論上才是成立的作為除塵總效率的近似估算，ω應取某種形式的平均驅進速度有效驅進速度－實際中常常根據在一定的除塵器結構型式和運行條件下測得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應驅進速度值，以ωe表示

第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一有效驅進速度粉塵種類驅進速度/m?s-1粉塵種類驅進速度/m?s-1煤粉（飛灰）0.10～0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03～0.04紙漿及造紙0.08水泥生產（干法）0.06～0.07平爐0.06水泥生產（濕法）0.10～0.11酸霧（H2SO4）0.06～0.08多層床式焙燒爐0.08酸霧（TiO2）0.06～0.08紅磷0.03飄旋焙燒爐0.08石膏0.16～0.20催化劑粉塵0.08二級高爐（80％生鐵）0.125第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電暈放電起始電暈電壓－開始產生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內任一點的電場強度r:距電暈線中心距離a:電暈線半徑b:除塵器半徑V:電壓第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一起始電暈電壓與煙氣性質和電極形狀、幾何尺寸等因素有關，起始電暈所需要電場強度（皮克經驗公式）在r=a時（電暈電極表面上），起始電暈電壓

一空氣的相對密度m－導線光滑修正系數(shù)，無因次，0.5<m<1.0a㏑b/a

V第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一正負電暈放電的比較正、負電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線電暈區(qū)范圍逐漸擴大致使極間空氣全部電離－電場擊穿；相應的電壓－擊穿電壓在相同電壓下通常負電暈電極產生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的負電暈極；空氣調節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產生臭氧和氮氧化物的量低第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一影響電暈特性的因素電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積電壓的波形第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一粒子荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴散荷電－離子的擴散現(xiàn)象而導致的粒子荷電過程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電場荷電粒子獲得的飽和電荷

影響電場荷電的因素粒徑dp和介電常數(shù)ε電場強度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時間僅為0.1s，相當于氣流在除塵器內流動10～20cm所需要的時間，一般可以認為粒子進入除塵器后立刻達到了飽和電荷第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一擴散荷電與電場電荷過程相反，不存在擴散荷電的最大極限值（根據分子運動理論，不存在離子動能上限）荷電量取決于離子熱運動的動能、粒子大小和荷電時間擴散荷電理論方程第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電場荷電和擴散荷電的綜合作用處于中間范圍（0.15～0.5μm）的粒子，需同時考慮電場荷電和擴散荷電根據Robinson的研究，簡單地將電場荷電和擴散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過程綜合作用時的荷電量，與實驗值基本一致第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一例題利用下列數(shù)據，決定電場和擴散荷電綜合作用下粒子荷電量隨時間的變化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015離子/m3，=467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。解：由電場荷電的飽和電荷方程得第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一那么

由擴散荷電過程的荷電量隨時間的變化方程計算得第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一粒子荷電量隨時間和粒徑的變化第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一異常荷電現(xiàn)象沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵極發(fā)生反電暈現(xiàn)象,破壞正常電暈過程氣流中微小粒子的濃度高時，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，可是所形成的空間電荷卻很大，嚴重抑制著電暈電流的產生當含塵量大到某一數(shù)值時，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場中根本得不到電荷，電暈電流幾乎減小到零，失去除塵作用，即電暈閉塞第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一根據力平衡關系驅進速度推導第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一t＝0時，＝0，則最終得第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一

e的指數(shù)項是一個很大的數(shù)值。例如，密度為1g/cm3、直徑為10μm的球狀粉塵粒子，在空氣中有若t>10－2s，完全可以忽略不計所以，驅進速度第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電除塵器的選擇和設計思路根據經驗與設計資料確定驅進速度根據公式確定集塵板總面積A根據相關參數(shù)之間的關系確定尺寸通道數(shù)：n=A/2hL,L2-4m,否則串聯(lián)A截=2bhn，2b集塵板間距：200-300處理氣量Q=A截氣速=2bhn氣速處理時間t=L/氣速，3-10s工作電壓：U=250.2b(kv),工作電流=0.0005A(A)第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電除塵器的選擇和設計

電除塵器的選擇和設計仍然主要采用經驗公式類比方法

參數(shù)符號取值范圍板間距S23～28cm驅進速度ω3～18cm/s比集塵極表面積A/Q300～2400m2（1000m3/min）氣流速度v1～2m/s長高比L/H0.5～1.5比電暈功率Pc/Q1800～18000W/(1000m3/min)電暈電流密度Ic/A0.05～1.0A/m2平均氣流速度

煙煤鍋爐v1.1～1.6m/s褐煤鍋爐v1.8～2.6m/s第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電除塵器的選擇和設計電除塵器的輔助設計因素

電暈電極：支撐方式和方法集塵電極：類型、尺寸、裝配、機械性能和空氣動力學性能整流裝置：額定功率、自動控制系統(tǒng)、總數(shù)、儀表和監(jiān)測裝置電暈電極和集塵電極的振打機構：類型、尺寸、頻率范圍和強度調整、總數(shù)和排列灰斗：幾何形狀、尺寸、容量、總數(shù)和位置輸灰系統(tǒng)：類型、能力、預防空氣泄漏和粉塵反吹殼體和灰斗的保溫，電除塵器頂蓋的防雨雪措施便于電除塵器內部檢查和維修的檢修門高強度框架的支撐體絕緣器：類型、數(shù)目、可靠性氣體入口和出口管道的排列需要的建筑和地基獲得均勻的低湍流氣流分布的措施第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一例題設計一臺電除塵器，基本參數(shù)為：處理氣量20000m3/h，除塵效率要求90%，請確定該除塵器長、寬、高。第29頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一例題某鋼廠