第二篇第五节电收尘器

1、通用机械设计第五节 电收尘器一、概述 电收尘器是利用静电吸引微细尘粒从而使气体净化达到收尘目的的装置。电收尘器在冶金、电力、建材及化工等行业广泛应用。主要优点：1、收尘效率高，理论上可达99%以上；2、处理烟气量大，单机容量最大可达220万m3/h；3、收集的粉尘颗粒的范围大，对0.1um以下的粉尘仍有较高效率；4、可以适用于高温烟气；5、消耗的电能少，因而可以减少运行的费用；6、自动化程度高，因而可以远距离操作。缺点：1、一次性投资高，钢材消耗量也比较大；2、对粉尘敏感；3、对电收尘器的制造、安装、运行要求严格，否则不能维持必须电压，收尘效率降低；4、不适宜处理含尘浓度大的气体；5、电收尘器

2、的占地面积大。二、工作原理 电收尘器是利用高压下的气体电离和电场作用力，使粉尘从废气中分离出来的收尘设备。 电收尘器的工作原理：细金属线的一端用绝缘子悬挂在接地的金属圆筒的轴心上，并在其上施加负性高电压，当电压达到一定值时，在金属线的表面上就出现青蓝色的光点，并同时发出咝咝声。这种现象称为电晕放电。此时若从金属筒底通入含尘气体，绝大多数粉尘粒子便会吸附运动中的阴离子而荷电，在电场的作用下向圆筒运动而沉积在圆筒的内壁上。当沉积在圆筒壁上粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗，净化后的气体从圆筒上部排出。 如上所述，电收尘器的工作过程可分为五个阶段，即电晕放电、气体电离、粉尘荷电、荷

3、电粉尘向电极运动和荷电粉尘沉积在电极上。（一）电晕放电：通常状态下的气体是不能导电的。但当气体分子获得足够的能量时就可使气体分子中的电子脱离成为自由电子，当高速自由电子与气体的中性分子相碰撞，就会产生大量电子和阳离子。临界电压-电极形状（二）气体电离 出现电晕后，在电场内形成两个作用彼此不同的区域。第一个区域是电晕极附近形成的电晕区，一般只限于距电晕极表面23mm范围，在这个区域内，由于电晕极表面的高电场强度，使气体电离，产生大量的自由电子及阳离子。若极线上施加负电压，则产生负电荷放电，这时产生的电子移向接地极或正极，而阳离子则移向负极，即电晕极本身。第二区是电晕区以外到另一个电极的范围内，称

4、为电晕外区。它占有电极间的大部分空间。电晕区内产生的电子进入这一区后，碰撞其中的中性气体分子，电子被中性气体分子捕获并附着在气体分子上而形成负离子。（三）粉尘荷电和沉积 含尘气体自下而上经过电极空间，所含尘粒子就与这股离子流接触并带上电荷。由于电晕区范围很小，因而只有少量粉尘（带正电荷）沉积在电晕极上。电晕外区占据极大部分空间，因而极大部分粉尘与负离子相碰撞，粉尘表面因吸附负离子而带负电荷，在电场力作用下，带负电荷的粉尘想圆管极运动，最后沉积在圆管电极内表面。（四）粉尘回收 当沉积在圆筒壁上的粉尘达到一定厚度时，对电晕极和集尘极进行振打，使沉积其上的粉尘振落到下面灰斗并向外卸出。净化后的气体，

5、经收尘顶部的排风口排出。三、电收尘器的分类和结构（一）电收尘器的类型1、根据集尘极的形式，可分为管式电收尘器和板式电收尘器 管式电收尘器其电晕极置于圆管式集尘器的中心，圆管内壁为收尘表面。管式电收尘器一般只适用于气体量较小的情况，通常都用湿式清灰。 板式电收尘器是在一系列平行的通道间设置电晕电极，板式电收尘器多用于干式清灰，有时也可以用于湿式清灰。2、根据气体流动的方式，可分为立式电收尘器和卧式收尘器 立式电收尘器，气体在电收尘器内自下而上作垂直运动。这种电收尘器适用于气体流量小，收尘效率要求不很高，粉尘性质易于捕集和安装场地较狭窄的情况。 卧式收尘器，气体在电收尘器内沿水平方向运动。在长度方

6、向上，根据结构及供电的要求设置多个电场。收尘效率较高。3、根据集尘极和电晕极的不同配置分为单区电收尘器和双区收尘器 单区电收尘器，其集尘极和电晕极在同一区域内，所以粉尘的荷电和捕集在同一区域内完成。 双区收尘器，其集尘极和电晕极分别装在两个不同的区域内。前区安装电晕极，粉尘在此区域内进行荷电。后区安装集尘器，粉尘在此区域被捕集。4、根据粉尘的清灰方式，可分为湿式电收尘器和干式收尘器 湿式电收尘器是用喷雾或淋水、溢流等方式在集尘极表面形成水膜将粘附于其上的粉尘带走。由于水膜的作用避免产生二次扬尘，收尘效率很高。但产生大量泥浆，必须加以处理，以免造成二次污染。 干式收尘器是通过振打等方式使粉尘落入

7、灰斗。这 种方法回收下来的粉尘处理简单，但有可能二次扬尘，使效率降低。（二）电收尘器的结构 电收尘器主要由两大部分组成。一部分是产生高压直流电的供电机组和低压控制系统；另一部分是电收尘器本体，烟气在本体内完成净化过程。 电收尘器本体主要包括电极系统、清灰系统、气体均布装置、保温箱及排灰装置。1、电极系统 电极系统是由电晕极和集尘极组成，是电收尘器的核心部分。 电晕电极必须具有高放电强度，从而能使含尘气体中的粉尘荷电量多，同时还应有足够的机械强度，以提高收尘效率和增加电极的可靠性。 集尘极性能的好坏直接影响收尘效率及金属消耗量，因此必须具备：极板表面上的电场强度及电流密度均匀；极板表面允许粉尘沉

8、积同时又顺利清灰而不形成二次飞扬；具有良好的振打特性；具有一定的刚度、强度。固定方式：固定方式： a、框架式、框架式 b、重锤、重锤式式要求要求-a、电晕放电强度高、电晕放电强度高 b、粉尘核电量大、粉尘核电量大 c、足够的机械强度、足够的机械强度(1)电晕极电晕极集尘极性能的好坏直接影响收尘效率及金属消耗量，因此必须具备：极板表面上的电场强度及电流密度均匀；极板表面允许粉尘沉积同时又顺利清灰而不形成二次飞扬；具有良好的振打特性，即为了使粉尘从板上抖落，在极板的振打点受到振打，板面上各点的振打加速度应尽可能均匀，最远处也应大于某一数值；具有一定的刚度、强度，易于加工加工加工。有平板，波纹、网状

9、、Z形、C形、CS形等。集尘极通常由几块长条极板安装在一个悬挂架上组成一排。2、清灰系统：为了及时清除 清灰系统是由振打方式、振打强度和振打周期合理组合而成。清灰系统的基本要求是既要保证粉尘从电极上脱落，又不会造成粉尘的二次飞扬。常用的清灰装置是：撞击式、锤击式和颤动式三种。撞击式是通过弹簧凸轮机构利用电极本身的质量，产生周期性的振打动作而振落积灰。锤击式是通过一定质量的锤头，随轴转动上升到某个位置时，锤头由于自身重力作用突然降落，锤击电极振落粉尘。上述两种，只能调其振打频率。颤动式是利用各种振动器，连续地抖动电极，使电极表面的粉尘随时脱落，因此，可以调节振打强度和频率。3、气体均布装置 在点

10、收尘器的工作截面上，气流分布应力求均匀。如果气流速度相差过大，则气流中心部由于流速高，因而在电场内停留时间短，有些粉尘收不下来，而且粉尘从极板上振落时，粉尘发生二次飞扬，这样会使收尘效率下降。因此气流均匀分布装置，对提高电收尘器的收尘效率，具有很大意义。 气流分布装置分三种：导流板主要用于进口处，通过改变气流的方向使气流在整个电收尘器横截面上均匀分布； 分布板：位于电场入口处，主要形式有格子式分布板和多孔分布板，对气流有阻碍作用，气流的能量消失了，消除了大规模涡流，使气体分布均匀。 阻流板，用于电场以外的区间，集尘极板下面的灰斗，将气体阻隔，以减少未被收尘的气体带走粉尘4、保温箱 保温箱是高压

11、电的输入部分。电晕极带有很高电压，为了保持它与壳体和集尘极间的良好绝缘，常使用各种绝缘子。绝缘子应保持清洁干燥，以保证其绝缘性。若绝缘不好，收尘器的电压升不高，就不能正常工作。保持绝缘子清洁和干燥的措施有：1）在保温箱内通入空气或其他清洁气体，以防止含尘气体进入；2）在保温箱内设置电加热器，加热保温箱内通入的空气，防止空气中的水汽和三氧化硫在绝缘子表露结露。（一）主要参数（一）主要参数1、临界电压（1）、电场的作用）、电场的作用三、选型和设计计算三、选型和设计计算在电收尘器中，电场起着非常重要的作用：在电收尘器中，电场起着非常重要的作用：a、形成电晕放电（在电晕极附近的电场强度很高，造成气体电

12、离，、形成电晕放电（在电晕极附近的电场强度很高，造成气体电离，产生大量的离子是形成电晕放电的必要条件）产生大量的离子是形成电晕放电的必要条件）当两极间的电压小于临界电压是，两极间无电晕电流通过，此时为静电场当两极间的电压小于临界电压是，两极间无电晕电流通过，此时为静电场临界电场：电晕极发生电晕放电的最低电压，称为临界电压，这时的电场强临界电场：电晕极发生电晕放电的最低电压，称为临界电压，这时的电场强度称为临界电场强度度称为临界电场强度c 、荷点尘粒的空间电荷、荷点尘粒的空间电荷b、气体离子的空间电荷、气体离子的空间电荷a 、外加电压作用的电场、外加电压作用的电场在两极之间施加一定的电压，就可建

13、立起电场，收尘器中的电压有三部分组成：在两极之间施加一定的电压，就可建立起电场，收尘器中的电压有三部分组成：c、驱动荷电尘粒向集尘极移动、驱动荷电尘粒向集尘极移动在所有这些过程中，在所有这些过程中，高压电场起决定作用，电场的强弱高压电场起决定作用，电场的强弱直接影响收尘效率的大小直接影响收尘效率的大小b、电场促使离子和粉尘碰撞，使粉尘荷电、电场促使离子和粉尘碰撞，使粉尘荷电它们所起的作用是不同的它们所起的作用是不同的 对于管式收尘器，其临界电压为：对于管式收尘器，其临界电压为： rRxLnVExVRrVct310ln)54. 902.31(VsrsrVct310)2lnH()54. 902.3

14、1(a、电晕极的形状不同，、电晕极的形状不同，Vct亦不同亦不同为了获得较好的放电性能，应使临界电压尽可能为了获得较好的放电性能，应使临界电压尽可能的低些，为此的低些，为此应选用直径较小的电晕线（一般应选用直径较小的电晕线（一般r=24mm）由以上两式可知：由以上两式可知：Vct随随r的减小而减小的减小而减小对于板式收尘器：对于板式收尘器：b、介质不同，、介质不同，Vct亦不同亦不同当两极间的电压大于当两极间的电压大于Vct时，气体开始电离，出现气体离子空间时，气体开始电离，出现气体离子空间电荷会改变原来的电场分布，此时的电荷会改变原来的电场分布，此时的电场强度电场强度为为2220)()1 (

15、21XrEXrKifEc2002)()321 (2XrEDSKifEc当正常工作后，尘粒荷电，荷电形成当正常工作后，尘粒荷电，荷电形成的空间电荷进一步影响电场强度的分布，的空间电荷进一步影响电场强度的分布，电场强度为：电场强度为：在离电晕极某一距在离电晕极某一距peneEF eDfdF3ppedneE35210)2121 (prEne4,0EEEp当当6210053. 0pedE2、粉尘驱进速度、粉尘驱进速度：电晕封闭：使电晕电流为零由于粉尘离子对电场的这种影响，使得电晕放电的电流减少，容易引起两极的火由于粉尘离子对电场的这种影响，使得电晕放电的电流减少，容易引起两极的火花放电，且气体浓度越高

16、，对电晕的影响越大。电收尘器在工作过程中，花放电，且气体浓度越高，对电晕的影响越大。电收尘器在工作过程中，Cg 从入从入口处到出口出逐渐减小，因此在入口处，电晕电流低，易产生火花放电，为了克服口处到出口出逐渐减小，因此在入口处，电晕电流低，易产生火花放电，为了克服这一现象，在设计时，沿电流方向分成几个电场，使其分别在各自的电压电流下运行。这一现象，在设计时，沿电流方向分成几个电场，使其分别在各自的电压电流下运行。当粉尘以电场荷电为主当粉尘以电场荷电为主静电场作用力静电场作用力定义：在静止气体中，在电场力下，荷电粉尘向集尘极移动的平均速度Ue与dp,1/u, 成正比,提高电收尘器的操作电压是提高

17、Ue的有效措施。2ELBe3、气流速度、气流速度气流速度的选择原则：气流速度的选择原则：应保证气体在通过收尘器的时间内，使荷电尘粒沉积到集尘极上，即当含尘气体量一定时，当含尘气体量一定时，u过小，则过小，则需增大收尘器的截面积，需增大收尘器的截面积，设备体积大，气体分布不易均匀设备体积大，气体分布不易均匀U过大，则需增大收尘器的长度，过大，则需增大收尘器的长度，设备体积大，引起尘粒二次飞扬设备体积大，引起尘粒二次飞扬所以，应合理选择气流速度。所以，应合理选择气流速度。4、粉尘效率、粉尘效率QAeeCC1112减少漏风，即可减小减少漏风，即可减小Q，可减小收尘器的规格，可减小收尘器的规格,提高提

18、高Ue可减小收尘器的规格，可减小收尘器的规格，而提高而提高Ue可通过提高可通过提高E来实现，所以来实现，所以E对效率的影响很大。对效率的影响很大。5、求集尘极面积、求集尘极面积A= -QLn(1-) /Ue*k （二）、选型和设计二）、选型和设计（1）、确定尘粒实际驱进速度）、确定尘粒实际驱进速度2、选型和设计、选型和设计1、原始资料、原始资料（2）、确定所要求的收尘效率）、确定所要求的收尘效率（3）、各收尘器的工作特性及使用范围）、各收尘器的工作特性及使用范围（2）、尘粒的性质和变化）、尘粒的性质和变化（1）、气体的性质和变化）、气体的性质和变化3、求集尘极面积、求集尘极面积A= -QLn(

19、1-) /Ue*k4.校核气流速度校核气流速度u u=Q/F 五、机械设计中应注意的问题 （一）、外壳（一）、外壳（3）、热膨胀的影响，如用滑动支架来解决外壳在操作和）、热膨胀的影响，如用滑动支架来解决外壳在操作和安装时的热膨胀补偿安装时的热膨胀补偿（4）设置供检修用的人孔和室内的检修人行道）设置供检修用的人孔和室内的检修人行道二）、安全装置二）、安全装置（1）、承受的内部压力（强度问题）、承受的内部压力（强度问题）（ 2）、梁和有负载的一些构件的挠曲（刚度问题）、梁和有负载的一些构件的挠曲（刚度问题） 七、电收器的型号表示方法七、电收器的型号表示方法二室三电场二室三电场85平方米的回转窑用卧

20、式电收尘器平方米的回转窑用卧式电收尘器2-室数室数3-电场数电场数85-电场名义截面积电场名义截面积H-烘干机（窑：烘干机（窑：Y）W-卧式卧式D-电电C-收尘器收尘器如：如：CDWY85/3/2：水泥工业用电收尘器有水泥工业用电收尘器有CDWY和和CDWH四、其他形式的电收尘器 传统的电收尘器通常为线管式或线板式，为了解决微细粉尘及高比电阻粉尘的收尘问题，近年来，出现了一些新型电收尘器。（一）宽极距超高压电收尘器（WS型） 它与传统的结构相类似，所不同的是极板间距加宽，电压提高。由于电收尘器的运行电压与极间距有着密切的关系，增大两极的间距可以大大的提高电收尘器的运行电压，而运行电压的提高，荷电粉尘向集尘极运动的速度也直线提高，收尘效率也相应提高。（二）静电屏蔽型电收尘器 该新型收尘器是由粉尘荷电和捕集荷电粉尘所组成的双区电收尘器。荷电部分的结构和普通板式电收尘器相同，但气流在此部分停留时间较短。粉尘荷电的同时也形成凝聚，当凝聚到一定大小便送到捕集粉尘区。该区域有与气流垂直交错的一对横向槽形正负极。当荷载高电压时，槽形板的导向极和集尘极带正负两极。当荷负电的粉尘进入ES区时，首先受到前排带负电的槽形导向电极的排斥而流向后排带正电的槽形集尘极并粘附在集尘极上。在两槽形极的边缘形成的缝隙处具有强电场，粉尘极难通过，这就是静电屏蔽效应。同时，由于气流