电除尘器 （ electrostatic precipitation ）

1. 电除尘器（electrostaticprecipitation ） 电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置，与其他除尘器的根本区别在于：除尘过程的分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，因此电除尘器具有分离粒子能耗低、气流阻力小的特点。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以电除尘器也能有效地捕集亚微米级粒子。电除尘器还具有处理气流量大，能连续操作，可在高温或腐蚀性条件下工作等优点。 除尘效率一般可大于99%，对微小尘粒也有足够的捕集效率。处理量大，能连续操作，可用于高温、高压，广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部门。但静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，应用范围受粉尘比电阻限制，难以适应操作条件的变化，此外对制造、安装质量要求高。

2. 电除尘发展简介 • 公元前600年，希腊人就知道被摩擦过的琥珀对细粒子和纤维的静电吸引作用 • 库仑发现的平方反比定律称为静电学的科学基础，它也是电除尘理论的出发点。 • 威廉描述到：电能吸引由熄灭的火花产生的烟。1745年，富兰克林开始研究尖端放电，他似乎是首先研究我们现在所涉及到的发电尖端的电晕放电。 • 最早有关烟尘电力吸引的文学叙述出自英国的宫廷内科医生威廉吉伯特，时间是1600年。 • 1908年，柯特雷尔发表了他的第一个专利，并在赛尔拜冶炼厂电除尘成功地回收了过去很难处理的硫酸雾。后来在他的学生施密特协助下又进行了发展，为在冶金和水泥工业中迅速广泛地采用电除尘，成功地控制空气污染奠定了基础，从本世纪二十年代到四十年代开始应用于其它工业。

3. 电除尘器外观图 卧式 立式

4. 电除尘器 烟道气 风板的距离 烟道气 清洁气体 收集的粉尘

5. 电除尘器

7. High –voltage wire for corona discharge L 2H 集尘板 h 清洁气体 烟气 电晕线长度 收集在集尘板上的尘 Dust removed from plates to hoppers

8. 电布结合除尘器

9. 电除尘器的主要优点 • 压力损失小，一般为200～500Pa • 处理烟气量大，可达105～106m3/h • 能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3 • 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％ • 可在高温或强腐蚀性气体下操作 缺点: 1、一次性投资高 2、安装精度要求高 3、对粉尘比电阻有一定要求

10. 电除尘器基本过程 • 悬浮粒子荷电－高压直流电晕 • 带电粒子在电场内迁移和捕集－延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器） • 捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗

11. 二、 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。

12. 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。

13. 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。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。

14. 单区电除尘器 双区电除尘器 集尘板（+） 单区和双区电除尘器 清洁气体 含尘气体 电晕线 粒子荷 电和放电在同一个电场中进行 电晕线 集尘段 荷电段 集尘板（-） 高压板（+）

15. 原理示意图 放电金属线 电晕极 金属管 集尘极 含负离子区 电晕区 三步曲 电晕放电 粉尘荷电 粉尘运动 （气体电离）

16. 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。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。

17. 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>1.0 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<0.2 m。 粒子介于0.2-1.0 m的粒子，两种荷电机制均存在。

18. 湿式除尘器 湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）相互接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径0.1-20m的液态或固态粒子从气流中除去，同时也能脱除部分气态污染物。 它具有结构简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效果高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理，也不利于副产品的回收。

19. 一、湿式除尘器的分类和性能 根据湿式除尘器的净化机理，可将其分成七类： • 重力喷雾洗涤器； • 旋风洗涤器； • 自激喷雾洗涤器； • 板式洗涤器； • 填料洗涤器； • 文丘里洗涤器； • 机械诱导喷雾洗涤器。

20. 湿式除尘器

22. 湿式除尘器 板式塔 填料塔

24. 湿式除尘器 旋风水膜除尘

25. a:重力喷雾洗涤器；b:旋风洗涤器；c:自激喷雾洗涤器；d:泡沫洗涤器（塔板式）；e:填料床洗涤器（填料塔）；f:文丘里洗涤器；g:机械诱导洗涤器a:重力喷雾洗涤器；b:旋风洗涤器；c:自激喷雾洗涤器；d:泡沫洗涤器（塔板式）；e:填料床洗涤器（填料塔）；f:文丘里洗涤器；g:机械诱导洗涤器

26. 主要湿式除尘装置的性能操作范围

27. 湿式除尘器的优点 • 在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率 • 可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体 • 在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用

28. 湿式除尘器的缺点 • 排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用 • 净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题 • 不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体 • 寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施

29. 二、湿式除尘器的除尘机理 • 湿式除尘器除尘与惯性碰撞、拦截作用、扩散效应、热泳和静电作用有关 惯性碰撞和拦截作用湿式除尘器的主要除尘机制。惯性碰撞主要取决于尘粒质量，拦截作用主要取决于粒径大小。只有在捕集很小的尘粒时，才受到布朗运动引起的扩散作用的影响。 （1）惯性碰撞 含尘气流在运动过程中遇到障碍物（水滴），气流会改变方向，绕过水滴运动，但尘粒因惯性力作用，将保持原有运动方向，脱离气流与水滴相撞。该效应就是所谓的惯性碰撞。尘粒的惯性越大，气流曲率越小，尘粒脱离流线而被水滴捕集的可能性越大。

30. （2）拦截作用 拦截是指尘粒在水滴上直接被阻截，尘粒被水润湿进入水滴内部，或粘附在水滴表面，使尘粒与含尘气流分离。被拦截的尘粒必须质量小，且具有一定尺寸，当流线绕过水滴拐弯时，它不会离开流线。这时只有尘粒中处在围绕捕集物（水滴)流过而相距捕集物不超过dp/2的流线上，尘粒就与捕集物（水滴）接触而被拦截。 尘粒在水滴上的拦截作用可用直接拦截比描述，该比值称为拦截参数Kp，可表示为： 取决于粒径与水滴Dc大小，dp愈大、Dc愈小，Kp愈大，拦截效率愈高。

31. (3)扩散效应 在湿式除尘器中，扩散效应是指粒径小于0.3 m的尘粒，作不规则的热运动时，尘粒与水滴接触而被捕集。一般来说，粒径愈小，扩散系数愈大，除尘效率愈高；水滴周围气膜厚度愈大，水滴与气流的相对速度愈大，除尘效率愈低。用皮克莱数Pe描述。 (4)热泳和静电作用 气体分子具有一定的热运动，且随温度而变化。由于尘粒热面的气体分子对尘粒的作用力比冷面大，因而在湿式除尘器内含尘气体引起的热运动使尘粒向着较冷的区域运动，这种效应称为热泳。静电作用是指尘粒与液滴（水滴）所带电荷相反，其强度足以吸引尘粒，使其离开气流流线，被水滴捕集。这种效应对很小的尘粒捕集影响较大。但一般情况下，热泳力和电荷力是有限的。

32. 三、各类湿式除尘器举例 1.喷雾塔洗涤器 园柱形的喷雾塔是一种最简单的湿式除尘装置。在逆流式喷雾塔中，含尘气体向上运动，液滴由喷嘴喷出向下。因颗粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕集。假如气体流速较小，夹带了颗粒的液滴将因重力作用而沉于塔底。为保证塔内气流分布均匀，常采用孔板型气流分布板。通常在塔的顶部安装除雾器，以除去那些十分小的液滴。

34. 2.旋风洗涤器 在干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成了最简单的旋风洗涤器。喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集颗粒，携带颗粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面降落器底。进水喷嘴也可安装在旋风洗涤器入口处。在出口处通常需要安装除雾器。

35. 旋风洗涤器的另一种形式常称为中心喷雾的旋风洗涤器。含尘气体由筒体的下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集下来。如果在喷雾段上面有足够的高度，也能起一定的除雾作用。旋风洗涤器的另一种形式常称为中心喷雾的旋风洗涤器。含尘气体由筒体的下部切向引入，水通过轴上安装的多头喷嘴喷出，径向喷出的水雾与螺旋形旋转气流相碰，使颗粒被捕集下来。如果在喷雾段上面有足够的高度，也能起一定的除雾作用。

36. 3.文丘里洗涤器 (1)除尘过程 文丘里除尘器是一种高效湿式除尘洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上，其结构见下图，由收缩管、喉管和扩散组成。