• 粒子获得的饱和电荷
q
3 0E
0d
2 p
(
2
)
0 － 真 空 介 电 常 数 ， 等 于 8 . 8 5 × 1 0 -12
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
–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
三、粒子荷电
• 两种机理 –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﹤0.5m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
同时考虑这两种过程。
1.电场荷电
（1）荷电量的计算
粒子荷电 电荷累积 粒子场强增加
没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和
1.电场荷电（续）
• 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
二、电晕放电（续）
–2.起始电晕电压---开始产生电晕电流所施 加的电压
–在r=a时 （电晕电极表面上），起始电晕电压 ：
=T0P/TP0
P0、T0为标况下的大气压（1atm）和温度（298K）； T、P为运行状况的温度和空气压力； 可见，起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现。 电晕线越细，起始电晕所需要的电压越小。
§2电除尘器
• 旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子处理效率低，必须借助外力 （电场力等）捕集更小的粒子
• 利用高压电场使尘粒荷电，在电场力作用下使粉尘从气体中 去除的装置
• 与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上， 而不是作用在整个气流上
• 具有耗能小、气流阻力小的特点
电除尘器外观图
第6章 除尘装置-电除尘器
§2 电除尘器 Electrostatic Precipitators(ESP)
一、电除尘器的工作原理 二、电晕放电 三、粒子荷电 四、荷电粒子的运动和捕集 五、被捕集粉尘的清除 六、电除尘器的结构 七、粉尘比电阻 八、电除尘器的选择和设计
教学难点与重点
•电除尘器的工作原理 •荷电粒子的运动和捕集 •电除尘器的结构 •电除尘器的选择和设计
金属管 集尘极
放电金属线 电晕极
三步曲
含负离子区 区 电晕放电
（气体电离）
粉尘荷电
电晕区 粉尘运动
• 1.电晕放电机理
二、电晕放电
• 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
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
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
二、 电晕放电（续）
• 3.影响电晕特性的因素
电除尘器
• 电除尘器的主要优点 – 压力损失小，一般为200～500Pa – 处理烟气量大，可达105～106m3/h – 能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3 – 对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％ – 可在高温或强腐蚀性气体下操作
缺点: 1、一次性投资高 2、安装精度要求高 3、对粉尘比电阻有一定要求
电除尘器
Dust-
collection
High –voltage
plate 集尘板
L
2H
wire for corona
discharge
Dirty gas
烟气
Corona discharge along the length of wire
电晕线长度
h
Clean gas 清洁气体
Collected dust on plate Dust removed from 收集在集尘板上的尘 plates to hoppers
2.扩散荷电
• 与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限 值（根据分子运动理论，不存在离子动能上限）
• 荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电 时间
• 扩散荷电理论方程
n
2
π
0k T e2
d
p
ln
(1
e2ud pN 8 0kT
0t )
k 一 玻 尔 兹 曼 常 数 ， 1 .3 8 × 1 0 － 23J /K
• 气体离子化区域－电晕 区
二、电晕放电（续）
• 2.起始电晕电压---开始产生电晕电流所施加的电压
–管式电除尘器内任一点的电场强度
E ( r )V
r----距电晕线中心的距离 a---电晕线半径
r lb n /a ) (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 6 m ( 0 . 0 3 / a )
二、电晕放电（续）
2.起始电晕电压---开始产生电晕电流所施加的电 压
• 板式电除尘器：
Vc
aEc
ln
d a
式中d
4b
当b c
0.6时 ；
d
c
b
e 2c
当b c
时
• 式中：c——两个电晕极之间的半径，m；
•
a——电晕极半径，m；
•
b——电晕极到集尘极的距离。
二、电晕放电（续）
• 正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线
一、电除尘器的工作原理
• 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 上的粉尘层并使其落入灰斗
一、电除尘器的工作原理
静电极
一、电除尘器的工作原理示意图：