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騰飛環(huán)保靜電除塵器的工作原理

在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬陽(yáng)極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。含塵氣體在電暈極周圍強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生電離，形成氣體離子和電子使粒子荷電。荷電粒子在電場(chǎng)力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并在集塵極上沉積，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)集塵極上粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部灰斗?？梢?jiàn)，電除塵器的工作原理包括電暈放電、氣體電離、粒子荷電、荷電粒子的遷移和捕集，以及清灰等過(guò)程。

1.氣體電離和電暈放電

   通常氣體中只含有極其微量的自由電子和氣體離子，可視為絕緣體。在電除塵器中，當(dāng)兩電極之間的電壓達(dá)到一定值時(shí)，兩電極間的氣體將發(fā)生電離由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，即產(chǎn)生氣體電離或電擊穿，如電暈放電、輝光放電、火花放電及電弧放電。

（1）電暈放電

   電暈放電是一種不*的電擊穿，只是在放電極周圍很薄的一氣層中出現(xiàn)電擊穿，兩電極間的電流很小。而火花放電則是在放電極到收塵極之間有多條火花電擊穿，傳導(dǎo)電流較大。

ab段:氣體導(dǎo)電僅借助于氣體中原有少量自由電子，電流隨電壓升高而增大，但電流的值不高。
bc段：電壓由b’升到c’，極間導(dǎo)電電流幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明沒(méi)有新電離出的電子和離子參與導(dǎo)電，增加的電壓主要是提高了原有自由電子的動(dòng)能。
cd段：當(dāng)電壓升高到c’點(diǎn)時(shí)，由于氣體中的電子已獲得足夠的動(dòng)能，足以使與之碰撞的氣體中性分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新的電子和陽(yáng)離子。失去能量的電子可與其他中性氣體分子結(jié)合成為陰離子。新的電子和離子參與導(dǎo)電。當(dāng)電子在電場(chǎng)中獲得足夠大的動(dòng)能后，又與其他中性氣體碰撞使其電離。新產(chǎn)生的電子數(shù)和離子數(shù)像“雪崩”似地按等比級(jí)數(shù)增加。這就是所謂的氣體電離中的電子雪崩，此時(shí)在放電電極周圍的電離區(qū)，可以看見(jiàn)淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán)，也能聽(tīng)見(jiàn)咝咝聲和噼啪的爆裂聲，這一現(xiàn)象稱為電暈放電。

離開(kāi)放電電極一定距離，經(jīng)多次碰撞已經(jīng)失去能量，由于電場(chǎng)強(qiáng)度下降不足以使電子獲得足夠的能量再電離中性氣體分子，電暈現(xiàn)象隨之消失。
開(kāi)始發(fā)生電暈現(xiàn)象的電壓c’稱為起始電暈電壓，曲線cd稱為電暈放電段，在電暈放電區(qū)，通過(guò)氣體的電離電流，稱為電暈電流。

如果兩極間的電壓升到e’點(diǎn)，由于電暈區(qū)擴(kuò)大，致使電極間產(chǎn)生火花或電弧。電極間出現(xiàn)火花或電弧說(shuō)明極間氣體全部擊穿?；鸹ǚ烹姇r(shí)，極間電壓急劇下降，同時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)大量電流。出現(xiàn)火花放電的電壓稱為火花放電電壓。電除塵器運(yùn)行時(shí)應(yīng)經(jīng)常保持在兩極間的氣體處于不*被擊穿的電暈狀態(tài)，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生短路現(xiàn)象。

(2)電暈的形成及離子遷移率

電除塵器中能夠形成電暈放電的基本條件是: 在正負(fù)電極間的電位差，應(yīng)保證形成使氣體電離發(fā)生電暈放電的非均勻電場(chǎng)。在放電極表面電場(chǎng)強(qiáng)度zui大，距放電極愈遠(yuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度愈小。

在電暈區(qū)的陽(yáng)離子向放電極(陰極）表面遷移，而電子和陰離子向集塵極遷移。電子和陰離子是電場(chǎng)中粒子荷電的來(lái)源。實(shí)驗(yàn)證實(shí)電場(chǎng)中離子的遷移速度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比：

   可見(jiàn)，在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下，離子的遷移率愈大，其遷移速度愈快，電暈電流愈大。離子遷移率的大小與氣體的種類，氣體的電負(fù)性、壓力、溫度和氣體組成有關(guān)。

2、粉塵粒子荷電

在電除塵器中，粉塵粒子主要是借助電場(chǎng)力作用而被捕集。粉塵粒子荷電量愈大，被捕集的效果就愈大。理論和實(shí)踐都證明單*壓電暈可使粉塵粒子荷電量較大。氣體離子與粉塵粒子碰撞，能使離子附著在粒子上而荷電。

兩種荷電機(jī)制：一種是氣體離子在電場(chǎng)力的作用下做定向運(yùn)動(dòng)與粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為電場(chǎng)荷電，dp>1.0m m。

另一種是氣體離子作不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞，使其荷電，這種荷電稱為擴(kuò)散荷電，dp<0.2m m。粒子介于0.2-1.0m m的粒子，兩種荷電機(jī)制均存在。

（1）電場(chǎng)荷電

在電場(chǎng)中氣體離子沿電力線運(yùn)動(dòng)時(shí)與粉塵粒子碰撞使其荷電。隨著粉塵粒子荷電量的增加，粉塵粒子自身將產(chǎn)生局部電場(chǎng)，結(jié)果使附近的電力線向外偏轉(zhuǎn)，于是減少了離子向粉塵粒子運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)，直至zui后*偏離粉塵粒子，這時(shí)粉塵粒子的電荷不再增加，達(dá)到飽和。

（2）擴(kuò)散荷電

由離子的熱運(yùn)動(dòng)引起，不存在飽和荷電量。與離子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、碰撞幾率、運(yùn)動(dòng)速度、粉塵粒子的大小和在電場(chǎng)里的停留時(shí)間等有關(guān)。

（3）電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電聯(lián)合作用

dp>1 m m的粉塵粒子主要靠電場(chǎng)荷電，而擴(kuò)散荷電電量很小，可忽略；dp>0.2 m m的粉塵粒子主要靠擴(kuò)散荷電，而電場(chǎng)荷電甚微。粒徑在0.2-1.0 m m間的粉塵粒子，兩種荷電機(jī)理獲得的電荷數(shù)量級(jí)大致相同。

3、荷電粒子的遷移和捕集

（1）驅(qū)進(jìn)速度

 qE(電場(chǎng)作用在荷電粉塵粒子上的靜電力）=

 3mpdpw (粉塵粒子向集塵極遷移時(shí)受到的介質(zhì)阻力）

同樣，對(duì)于滑動(dòng)區(qū)的顆粒，還應(yīng)乘以系數(shù)C。

q--粉塵顆粒的荷電量，C; E--粉塵顆粒所出位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m；m --氣體介質(zhì)的動(dòng)力粘度,Pa.s； dp --粉塵粒子的粒徑，m; w --荷電粉塵粒子在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度（終末沉降速度），m/s。

（2）捕集效率

德意希假設(shè)：除塵器中氣流為湍流狀態(tài)，在垂直于集塵表面的任一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。

氣體流向x，氣體和粉塵在x方向的流速皆為u，氣體流量為Q;x方向上每單位長(zhǎng)度的集塵版面積為a，總集塵板面積為A；電場(chǎng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)，氣體流動(dòng)截面積為F；直徑為dpi的顆粒，其驅(qū)進(jìn)速度w，在氣體中的濃度r。

在dt時(shí)間內(nèi)于長(zhǎng)度dx的空間所捕集的粉塵量為：

  dn=a(dx)wi ri(dt)=-Fdx dri (dt=dx/dt) 此即為德意希的理論分級(jí)效率方程。

4、被捕集粉塵的清除

電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，粉塵厚度為幾mm，甚至幾cm。

對(duì)電暈極一般采用振打清灰方式，使電暈極上的粉塵很快被振打干凈。

集塵極清灰方法有濕法和干法。

  濕法使用水沖洗集塵極板，使極板表面經(jīng)常保持著一層水膜，粉塵降落在水膜上時(shí)，隨水膜流下，從而達(dá)到清灰的目的。濕法清灰的主要優(yōu)點(diǎn)是粉塵重新進(jìn)入量小，改進(jìn)了電除塵器的操作，同時(shí)也凈化部分有害氣體，如SO2、HF等，缺點(diǎn)是極板腐蝕和污泥處理。

  干法是由機(jī)械撞擊或電極振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)清除。大都采用電磁振打或錘式振打。