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第二章 电除尘器的除尘原理
电除尘器的基本原理是利用电力捕集烟气中的 粉尘，主要包括以下四个复杂又相互有关的物理 过程： • 三个基本过程：
▫ 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
－ 真 空 介 电 常 数 ， 等 于 8.85× 10-12 0
E 0一 电 场 强 度 ， V /m 一 粒 子 相 对 介 电 常 数 （2） 影响电场荷电的因素
➢粒径dp和介电常数ε；电场强度E0和离子密度N0
一般粒子的荷电时间仅为0.1s，相当于气流在除尘器 内流动10～20cm所需要的时间，一般可以认为粒子进入 除尘器后立刻达到了饱和电荷
状粒子捕集器。 • 干式电除尘器易产生粉尘二次飞扬。 • 湿式电除尘器需进行二次处理。 按烟气在电除尘器内的运动方向分为立式和卧式电
除尘器。 • 烟气在电除尘器内自下而上作垂直运动的称为
立式电除尘器。 • 烟气在电除尘器内沿水平方向运动的称为卧式
电除尘器。 按电除尘器的形式分为管式和板式电除尘器。
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电子及能产生碰撞电离所需要的电压
▫ 气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电
晕极和集尘极上的沉积
▫ 电压的波形
（二）粉尘粒子荷电
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• 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 愈好。
• 气体离子与粉尘粒子碰撞，能使粒子附着在粒子 上而荷电。两种机理：
工业气体净化倾向于采用稳 定性强，操作电压和电流高 的负电晕极；
空气调节系统采用正电晕极， 好处在于其产生臭氧和氮氧 化物的量低
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• 影响电晕特性的因素 ：
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▫ 电极的形状、电极间距离
▫ 气体组成、压力、温度
▫ 不同气体对电子的亲合力、迁移率不同
▫ 气体温度和压力的不同：影响电子平均自由程和加速
▫ 电场荷电或碰撞荷电：离子在静电力作用下做定向运 动，与粒子碰撞而使粒子荷电
▫ 扩散荷电：离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程； 依赖于离子的热能，而不是依赖于电场
• 粒子的主要荷电过程取决于粒径
▫ 对于dР﹥0.5m的微粒，以电场荷电为主 ▫ 对于dР﹤0.15m的微粒，以扩散荷电为主 ▫ 对于粒径介于0.15～0.5 m之间的粒子，则需要同时
一空气的相对密度 m－导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0
对于清洁的光滑圆线m=1；实际可取0.6～0.7
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• 正、负电晕极在空气中的电晕电流. ——电压曲线
电晕区范围逐渐扩大致使极 间空气全部电离--电场击穿； 相应的电压--击穿电压
在相同电压下通常负电晕电 极产生较高的电晕电流，且 击穿电压也高得多
• 1.电晕放电机理
• 金属丝放出的电子迅 速向正极移动，与气 体分子撞击使之离子 化
• 气体分子离子化的过 程又产生大量电子－ 雪崩过程
• 远离金属丝，电场强 度降低，气体离子化 过程结束，电子被气 体分子捕获
• 气体离子化区域－电 晕区
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2流所施加的电 压
电除尘器的工作原理示意图：
金属管 集尘极
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放电金属线 电晕极
含负离子区 区
三
电晕放电
步
曲
（气体电离）
粉尘荷电
电晕区 粉尘运动
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（一）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、火花放电及电弧放 电。
▫ 管式电除尘器内任一点的电场强度
E(r) V rln(b/ a)
r----距电晕线中心的距离 a---电晕线半径 b---管式电除尘器的半径 V---施加于电晕线与集电极之间的电压
▫ 起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素 有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）
E c 3 1 0 6m ( 0 .0 3 /a )
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• 但电除尘器也存在以下缺点： • 一次投资大：一台电除尘器少则几十万，多则几
百万，甚至上千万。 • 应用范围受粉尘比电阻的限制： • 电除尘器最适合的比电阻范围为104＜ρ＜
5×1010（Ω．Cm）。 • 不能捕集有害气体。 • 对制造、安装和操作水平要求较高。 • 钢材消耗大。
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电除尘器的分类 电除尘器的分类方法很多，主要有以下几种： 按清灰方式分为干式、半湿式、湿式电除尘器及雾
考虑这两种过程。
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1.电场荷电
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（1）荷电量的计算 将一个不带电荷的粒子置于正电晕电场中，由于气体 离子碰撞而导致粒子荷电，随着粒子上累计荷电的增 加，这些电场产生的电场也越来越强，最后导致再也 没有气体离子能够到达粒子表面，此时粒子上电荷已 达到饱和。
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• 粒子获得的饱和电荷
q30E0dp 2(2)
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电除尘器基础知. 识介 绍
Electrostatic Precipitators(ESP)
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目录
• 第一章 电除尘器基本知识 • 第二章 电除尘器的除尘原理 • 第三章 电除尘器的主要部件与装置
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第一章 电除尘器基本知识
• 早在公元前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。
• 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
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电除尘器是利用电力进行除尘的装置，是净化 含尘气体最有效的环保设备之一，广泛应用于电 力、冶金、建材、化工等行业。 电除尘器具有以下明显的优点： • 除尘效率高：设计合理的电除尘器除尘效率可达 到99%以上。 • 阻力损失小：一般电除尘器的阻力小于294Pa， 有的阻力要求更高。 • 能处理高温烟气：一般电除尘器用于处理250℃ 以下的烟气，经特殊设计，可处理350℃甚至 500℃以上的烟气。 • 能处理大的烟气量。 • 能捕集腐蚀性强的物质：采用特殊结构的电除尘