大氣污染控制工程課程(Air Pollution Control Engineering)第六章除塵裝置05課

粒子荷電兩種機(jī)理電場(chǎng)荷電或碰撞荷電－離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粒子碰撞而使粒子荷電擴(kuò)散荷電－離子的擴(kuò)散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過(guò)程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場(chǎng)

粒子的主要荷電過(guò)程取決于粒徑大于0.5

m的微粒，以電場(chǎng)荷電為主小于0.15

m的微粒，以擴(kuò)散荷電為主介于之間的粒子，需要同時(shí)考慮這兩種過(guò)程。電場(chǎng)荷電粒子荷電電荷累積粒子場(chǎng)強(qiáng)增加沒(méi)有氣體分子能夠到達(dá)粒子表面，電荷飽和電場(chǎng)荷電粒子獲得的飽和電荷

－真空介電常數(shù)，等于8.85×10-12

一電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m

一粒子相對(duì)介電常數(shù)影響電場(chǎng)荷電的因素

粒徑dp和介電常數(shù)ε電場(chǎng)強(qiáng)度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時(shí)間僅為0.1s，相當(dāng)于氣流在除塵器內(nèi)流動(dòng)10一20cm所需要的時(shí)間，一般可以認(rèn)為粒子進(jìn)入除塵器后立刻達(dá)到了飽和電荷擴(kuò)散荷電與電場(chǎng)電荷過(guò)程相反，不存在擴(kuò)散荷電的最大極限值（根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，不存在離子動(dòng)能上限）

荷電量取決于離子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、粒子大小和荷電時(shí)間

擴(kuò)散荷電理論方程

k一玻爾茲曼常數(shù)，1.38×10－23J/KT一氣體溫度，KN0－離子密度，個(gè)/m3e－電子電量，e＝1.6×10－6C

一氣體離子的平均熱運(yùn)動(dòng)速度，m/s電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用處于中間范圍

（0.15－0.5μm）的粒子，需同時(shí)考慮電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡(jiǎn)單地將電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過(guò)程綜合作用時(shí)的荷電量，與實(shí)驗(yàn)值基本一致電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用例題

利用下列數(shù)據(jù)，決定電場(chǎng)和擴(kuò)散荷電綜合作用下粒子荷電量隨時(shí)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：由方程

（6-31）得電場(chǎng)荷電的飽和電荷由方程

（6-32）可以計(jì)算擴(kuò)散荷電過(guò)程的荷電量隨時(shí)間的變化那么電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用例題（續(xù)）粒子荷電量隨時(shí)間和粒徑的變化

異常荷電現(xiàn)象沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)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(guò)程氣流中微小粒子的濃度高時(shí)，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(yán)重抑制著電暈電流的產(chǎn)生

當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，電暈現(xiàn)象消失，塵粒在電場(chǎng)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

荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集驅(qū)進(jìn)速度

力平衡關(guān)系t＝0時(shí)，＝0，則最終得驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度

e的指數(shù)項(xiàng)是一個(gè)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(jì)所以，驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系當(dāng)顆粒直徑為2～50

m時(shí)，與粒徑成正比捕集效率捕集效率一德意希公式

德意希公式的假定:除塵器中氣流為紊流狀態(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(jìn)入除塵器后立即完成了荷電過(guò)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

捕集效率dt時(shí)間內(nèi)在長(zhǎng)度為dx的空間所捕集的粉塵量為由dt＝dx/u積分最終得捕集效率捕集效率隨粒徑的變化有效驅(qū)進(jìn)速度當(dāng)粒子的粒徑相同且驅(qū)進(jìn)速度不超過(guò)氣流速度的10％－20％時(shí)，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(yīng)取某種形式的平均驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度－實(shí)際中常常根據(jù)在一定的除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件下測(cè)得的總捕集效率值，代入德意希方程式中反算出的相應(yīng)驅(qū)進(jìn)速度值，以ωe表式

有效驅(qū)進(jìn)速度粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度（m/s）粉塵種類驅(qū)進(jìn)速度（m/s）煤粉（飛灰）0.10－0.14沖天爐（鐵－焦比＝10）0.03－0.04紙漿及選紙0.08水泥生產(chǎn)（干法）0.06－0.07平爐0.06水泥生產(chǎn)（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(jí)高爐（80％生鐵）0.125被捕集粉塵的清除電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積

粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性，一般方法采取振打清灰方式清除

從集塵極清除已沉積的粉塵的主要目的是防止粉塵重新進(jìn)入氣流在濕式電除塵器中，用水沖洗集塵極板在