电除尘器概述

 杭州英力环保设备有限公司

目录
一、电除尘器除尘的基本过程和基本原理... 1
1、尘粒荷电... 1
（1）电晕的机理. 1
（2）电晕空间电荷对电场的影响. 1
（3）电晕封闭. 3
（4）反电晕. 4
2、荷电尘粒在电场力作用下向阳极运动、收尘... 5
（1）荷电尘粒在电场中的运动——趋进速度. 5
（2）多依奇（Deutch）公式：. 5
（3）麦茨（Matts）公式：. 6
（4）宽极距除尘器的优点. 6
（5）辅助电极型除尘器的优点. 6
3、煤、灰性质和烟气特性对电除尘器性能的影响... 7
4、用U－I特性曲线，判断除尘器工作情况... 8
5、振打清灰... 9
6、出灰... 9
二、电除尘器参数选择... 10
1、类比法... 10
2、经验公式法... 10
3、中间试验法... 10
4、数学模式... 10
三、电除尘器设备简介... 11
1、电除尘器型号表示方法... 11
2、电除尘器主要结构... 11
（一）电气部分. 11
（二）机械部分. 12
 

一、电除尘器除尘的基本过程和基本原理

简而言之，电除尘器除尘的基本过程是1、建立电场，产生电晕，使尘粒荷电；2、在电场力作用下，荷电尘粒向收尘极运动、收尘；3、振打清灰和排灰。

1、尘粒荷电

电除尘器是通过电晕放电，使其电晕极附近的气体电离，产生大量的正、负离子，并使其附着在尘粒上来实现荷电的目的。

（1）电晕的机理

通常由于自然界的放射性、宇宙线、紫外线等作用，气体中常会含一些被电离的分子和自由电子，在一个极不均匀的电场（如针对板）施加一定电压时，靠近曲率较大电极的强电场区域内（称为电晕区），自由电子获得了足够的能量，它和气体分子碰撞而产生正离子和新的电子，而新生的电子立刻有参与到碰撞游离中去，使得游离过程加强，生成更多的正离子和电子，这样，由于在电子的行程上新生成电子不断参加碰撞游离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形成电子崩，迁移率较大的电子集中在“崩”的头部迅速向阳极方向发展，而正离子则留在“崩”尾向阴极加速并撞击阴极使其释放出达到自持放电所必需的二次电子。这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这就是电晕形成的机理。在强电场区以外（电晕外区），电子逐渐减慢到小于碰撞游离所必需的速度（多次碰撞后动能减少），并附着在气体分子上形成负离子向阳极运动，其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例。这气体离子构成了电晕外区的电晕电流，这时如含尘的烟气进入电场，其中尘粒将被负离子碰撞而荷电，形成负离子，而负离子在电场力作用下向阳极运动，以达到收尘的目的。

（2）电晕空间电荷对电场的影响

电除尘器阴阳极之间在外施电压下产生电晕后，在电晕区（电晕线附近的高场强区）和电晕外区（电晕区以外的低场强区）都有空间电荷的存在，这些空间电荷使得电场分布畸变，导致负极性击穿电压高于正极性击穿电压。使电晕电流受到自身空间电荷的影响，并使电场、外区空间电荷、电晕电流三者互相处于平衡状态。因此，对于不同性质的烟气和粉尘，由于空间电荷对电场影响的程度不同，所以电晕发生后所产生的效果亦不同。
A、电晕区正空间电荷对电场的影响
不管尖电极的极性如何，它们的起晕电压基本相同，但它们的击穿电压却差别很大，尖电极为负的击穿电压要比尖电极为正的击穿电压高2至3倍。这是为什么呢？这是因为电晕正空间电荷在不同极性下分布状况不相同，并使电场畸变的结果。
当电晕产生后，由于电子运动十分迅速，很快都离开尖电极而散去，在尖电极附近留下正离子空间电荷，这些正空间电荷对不同极性的尖电极附近的电场影响是不同的。对于负尖电极，极尖附近的正空间电荷减弱了向极板方向的电场强度，而加强了朝向极尖的电场强度，因此负电晕被压缩在负尖电极附近，使放电不易向前发展；对于正尖电极，极尖附近的正空间电荷加强了朝向极板的电场强度，使高场强区移向间隙深处，而朝向尖电极的电场强度则减弱了。对于放电而言，重要的正是朝向极板方向的电场区域场强的大小，这样正尖电极在间隙深处造成场强高而易于引起游离而使得正极性击穿电压比负极性击穿电压低得多，我们把这种由于极性不同而造成击穿电压不同的现象称之为极性效应。
大家知道，工业用的电除尘器一般都是采用负电晕的，那么讨论极性效应的实际意义何在呢？请看图三，当尖电极为正极时，击穿时放电通道沿直线路径从尖电极向圆盘中心进行；当尖电极为负极时，虽游离开始于负尖电极，但击穿时放电通道拉长了，并且放电是从圆盘边缘向尖电极进行的，这说明从正圆盘的边缘开始的放电通道的发展条件要比负尖电极开始更有利（正圆盘边缘电力线较密，电场强度比圆盘其余地方要高，这在电学中称为边缘效应），这样正圆盘的边缘由于边缘效应和极性效应很可能形成我们工业电除尘器中不希望的放电，而这种正极性的放电由于击穿电压低而影响整个电除尘器的工作电压的升高。
B、电晕外区负空间电荷对电场的影响
电晕外区的负空间电荷对电场的影响是十分大的。由于电晕外区的负空间电荷总是要屏蔽一部分通向电晕极的电力线而减弱电晕极附近的场强，而收尘极附近的场强稍有加强，从而空间的游离将减少。因此，当某一电压下产生电晕后，即是电路中电阻很小，电晕电流是停留在某一值的，不会不断增长（气体放电理论在不考虑空间电荷影响时，虽然施电压不变，而电流是按指数规律不断增长的），这就是由于电晕电流受到自身空间电荷影响的缘故，当在外施电压不变而由于某种原因电晕电流增长（如由于自然界的放射性、紫外线等作用，在尖电极附近的自由电子多了，使电晕电流增加），则电晕外区的负空间电荷亦多了，它的屏蔽作用也强了，因此，就有削弱游离的趋势，使电晕电流恢复到原值，反之，若电晕电流减少了，则外区负空间电荷也减少了，屏蔽作用亦减小，游离就有加强的趋势，使电晕电流恢复原值。这样，电晕电流的稳定值正是相应于该电压下，电场、外区空间电荷、电晕电流三者互相平衡状态的结果，当电压升高后，原来的平衡状态被打破，游离区扩大，电晕电流亦增大（但它不会无限增长，此时的外区负空间电荷仍然限制着它），使电场、外区负空间电荷、电晕电流三者又处于一个新的平衡状态。由此可见，电晕电流的变化主要是受自身负空间电荷的限制，了解了空间电荷对电场的影响，就抓住了电除尘器运行机理的主要矛盾，从而可以从机理上解释电除尘器运行中常发生的“电晕封闭”“反电晕”等现象，并在设计中针对不同煤种、不同工况加以限制和防止。另外，了解了空间电荷对电场的影响，也可以从理论上指导设计出新型电除尘器，如“宽极距”电除尘器，“鱼骨针加辅助电极型”电除尘器等。还有，了解了空间电荷对电场的影响，对电除尘器的安装和运行也有很大的指导意义。

（3）电晕封闭

工业用电除尘器中，电晕外区不仅有气体负离子形成的空间电荷，还有许多已荷电的粉尘粒子，由于粒子空间电荷的加入，电晕电流的变化受自身空间电荷影响的情况就要加剧，当电除尘器处理含尘浓度高、粉尘粒度细（比表面积大）的烟气时，电晕外区的空间电荷就由气体的负离子和负尘粒子组成，而主要成份是负粒子，其总量比纯气体负离子时要大的多，而且由于粒子的迁移速度比离子小得多，所以对其电场的影响就比纯负气体离子时的影响大得多，使得电晕极附近的场强削弱的更厉害，当烟气中的含尘浓度高到一定程度时，甚至能把电晕极附近的场强减少到电晕的始发值，因此，电晕电流大大降低，甚至会趋于零，这种现象称之为“电晕封闭”。由于电除尘器沿电场长度方向（烟气流向）负粒子的浓度是逐渐减少的，所以在*电场主要以负粒子空间电荷影响电场，而末电场则因随着尘粒被除去，而主要以负气体离子影响电场，又由于负粒子的迁移速度比负离子小得多，所以，一电场整个负空间电荷（包括负粒子和负离子）对电场的影响要比末电场大得多，这就是电除尘器一般运行时一电场电晕电流小，而末电场电晕电流大的原因，热态运行电晕电流总是小于空载升压时电晕电流，也是处于同一原因。
对含尘浓度大，易发生“电晕封闭”的电除尘器，在设计上应采用较窄的极间距，采用放电强的芒刺线、鱼骨线等，使放电较集中，增加电风影响，多串联几个电场也是种消极的办法，运行中要保证振打机构完好，使电晕线处于清洁状态，来减少或防止“电晕封闭”的发生。

（4）反电晕

对于工业中的高比电阻（ρ>10¹¹Ω－㎝），当它们到达阳极形成粉尘层时，所带电荷不易释放，这样，在阳极板面上形成一个残余的负离子层，从空间电荷对电场的影响可知，它屏蔽部分通向电晕极的电力线，将削弱电晕极附近的场强，而提高阳极板面处的场强，造成电晕区游离减弱，电晕电流下降，随着阳极表面积灰厚度增加，由于残余电荷分布的不均匀性，就会使阳极局部的粉尘层的电流密度与比电阻的乘积超过粉尘层的绝缘强度而局部击穿，发生局部游离。（反电晕条件：E粉尘层击穿场强=<ρ·J）如果许多局部击穿频频发生，则发生的游离会产生大量的电子和正离子，电子进入阳极，而正离子则进入电场，使原电场负空间电荷的影响大大降低，使原电晕区的游离又加强，因此，电晕电流增大，更严重的是，由于电晕外区的低场强区是大批正负离子会合的地区，该区域场强小，所以正负离子运动的相对速度也小，而该区的正负离子浓度却高，这些条件将造成在此区正负离子的复合，并放出光离子，从而导致放电过程由电子崩转变为流注，流注形成后，电晕电流则是正负离子的等离子流动，故电流大，而流注的形成将造成放电更快的发展，使间隙的击穿电压较原来大大降低，这种异常的电流小或电流大的击穿电压下降的现象称之为“反电晕”现象。反电晕发生后会使粒子的荷电大受影响，前者电晕电流下降，负空间电荷也少，使粒子荷电少（弱反电晕现象）。后者则因正负离子的复合形成等离子电流的流注而使尘粒荷不上电，所以除尘效率大大下降，为了防止“反电晕”发生，通常设计者要考虑选取较保守的趋进速度值，对烟气进行调质，采用宽极距、辅助电极；采用双区除尘器；采用脉冲电源；采用电流密度均匀的极配型式；运行中控制合理的电流值，采用微机控制*佳火花电压及振打清灰周期等。

2、荷电尘粒在电场力作用下向阳极运动（收尘）

3、煤、灰性质和烟气特性对电除尘器性能的影响

电除尘器对不同煤、灰性质和烟气特性表现的很敏感，同一容量机组的除尘器，由于煤种不同、工况不同，除尘的难易程度差别很大。

5、振打清灰

（1）振打力：（振打加速度g），一般认为阳极的振打加速度不宜小于150g，太大易造成二次飞扬，机械疲劳损坏，太小，有的灰打不下来，振打力一般在制造厂内已做过实体试验，以保证足够的g值。
（2）合理的振打周期：除尘器现场投运后要进行合理的振打周期试验，确定该除尘器的合理振打周期在η为98～99%的范围内，合理的振打要比连续振打提效1～2%。
（3）目前振打系统的运行可靠性问题较为突出，其原因：
A、安装时粗心达不到设计要求。
B、运行维护差，起停不按规程，减速机加油过多，巡回检查不力等。

6、出灰

目前除尘器运行中出灰系统堵灰频繁，拒统计除尘器故障20%以上是出灰系统堵灰，其原因是：
A、灰斗保温不足，灰斗加热不起作用，灰斗漏风大易使灰结块。
B、除尘器灰斗下灰量大，而出灰系统设计出力偏小。如高效除尘器一电场灰斗下灰量高达90～95%，而箱式冲灰器、绞龙、空气斜槽、搅拌器及灰管路设计偏小。
C、水冲灰水压、水量不足，夜间停水，非正常运行。