静电除尘器的除尘机理.pdf

静电除尘器的除尘机理 如图1 所示，静电除尘器的负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极(又称电晕极或阴 极) 。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极 (又称集尘极或阳极、除尘极等) 。电除尘器的放电极 和收尘极接于高压直流电源，维持一个足以使气体电 离的静电场。电除尘器工作原理涉及电晕放电、气体 电离、粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集、清灰等过 程，粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集、清灰是其中 的三个基本过程。 (1) 电晕放电和气体电离 气体中通常只含有极其微量的自由电子和离子， 可视为绝缘体。而当气体进入到非均匀场强的电场中 图1 电除尘过程示意图 时，则会发生改变。 1-电晕极；2- 电子；3-离子；4-粒子； 非均匀电场距离放电极表面越近，电场强度越大。 当非均匀电场的电位差增大到一定值时，气体中的自由电子有了足够的能量，与气体中性分子发生 碰撞并使之离子化，结果又产生了大量电子和正离子，失去能量的电子与其他中性气体分子结合成 负离子，这就是气体电离。因该过程在极短的时间内即可产生大量的自由电子和正负离子，通常也 称其为雪崩过程，此时可以看见淡蓝色的光点或光环，也能听见轻微的气体爆裂声，这一现象称为 电晕放电现象，开始发生电晕放电时的电压称为起晕电压。电晕放电现象首先发生在放电极，所以 放电极也称为电晕极。出现电晕后，在电场内形 成两个不同的区域，围绕放电极约 2～3mm 的小 区域称为电晕区，而电场内其他广大区域称为电 晕外区。 发生电晕放电现象后，如果非均匀电场的电 位差继续增加，电晕区将随之扩大，最终将致使 电极间产生火花放电及电弧放电，即电场中气体 全部被击穿，造成短路，电极间电压降急剧下降。 电除尘器运行时，应经常保持电场内气体处于不 完全被击穿的电晕放电状态，尽量避免发生短路 现象。 放电极为正极或负极时产生电晕放电的特性 有所不同。图2 是正、负电晕极在空气中的电流- 图2 正、负电晕极在 电压曲线，可以看出，负电晕的起晕电压较低而 击穿电压较高，运行电压范围大，在相同电压下，负电晕电流大，因此在工业除尘中负电晕应用较 广泛。对于空气调节系统常采用正电晕，因为其产生O3 和NOx 较少。 气体电离时，产生的大量自由电子和正负离子向异极移动，因此在电晕外区空间内充满了自由 电子和负离子。 (2)粒子荷电 粒子荷电是电除尘过程的第一步，粒子的荷电量越大越容易被捕集。粒子荷电是通过自由电子、 离子与粉尘粒子碰撞，并附着于粉尘粒子之上而完成的。粒子获得的电荷大小随粒子大小而异，一 般而言，直径 1μm 的粒子大约获得30000 个电子的电量。 在除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粉尘荷电机理。一种是气体离子在静电力作用下做定 向运动，与粉尘碰撞而使粉尘荷电，称为电场荷电或碰撞荷电；另一种是由气体离子做不规则热运 动时与粉尘离子碰撞而导致的粉尘荷电过程，称之为扩散荷电。 影响电场荷电的重要因素，对于粒子特性是粒径d p 和介电常数ε ；对于电晕电场则为电场强度 和离子密度 ；一般电场荷电所需要的时间小于0.1s，这个时间相当于气流在除尘器内流动10～ E 0 N 0 20cm 所需的时间，所以对于一般的电除尘器，可以认为粉尘进入除尘器后立刻达到了饱和。但是， 与电场荷电过程相