利用高压电场所产生的静电力,使尘粒从气流中分离出来的除尘器,称为静电除尘器。
静电除尘器适用于含尘浓度小于30g/m3的细微尘粒。对于粒径1~2μm的尘粒,其除尘效率可达98~99%,阻力较小,可用以净化500℃以下的高温、高湿含尘气体;但结构较复杂,制作安装精度要求高,占地面积大。因需用高压直流电,绝缘上要求也较高。目前主要用于净化流量大的火力发电站、水泥厂、冶炼厂等含尘烟气。
静电除尘器
1.含尘空气入口2.净化空气出口 3.电晕极(阴极) 4.集尘极(阳极)
静电除尘器内设有电晕极(阴极)和集尘极 (阳极)。在高压电场作用下,电晕极周围的空气发生电离,电晕极周围可见淡蓝色光环称为电晕。由许多个电晕极组成的阴极框架分布在含尘气流经过的通路上。当含尘气流通过60kV的直流高压电场时,尘粒因受电晕极的影响而带有负电荷。由于异性相吸的缘故,尘粒聚集在阳极(集尘极)上,从而失去电荷而落入除尘器下部的灰斗内。
电晕区局限于电晕线周围数毫米范围内。电晕区以外为电晕外区。电晕区内的空气电离后,阳离子向阴极(电晕极) 移动,阴离子向电晕外区移动。含尘气流通过静电除尘器时,由于电晕区范围小,因此只有少数尘粒通过电晕区带有正电荷而沉积在电晕极上。大多数尘粒在电晕外区通过而带有负电荷,最后沉积在阳极(集尘极)上。
除了静电力以外,尘粒在电场内运动时还受到空气阻力的作用。当静电力等于阻力时;尘粒所受外力之和为零,尘粒作等速运动。此时尘粒的运动速度称为驱动速度。
静电除尘器工作电压愈高,电晕极与集尘极之间的距离愈小,电场强度愈大,尘粒的驱动速度就愈大,除尘效率也就愈高。
空气的动力粘滞度对静电除尘器的效率也有影响。含尘空气温度愈高,粘滞度愈大,此时尘粒驱动速度减小,除尘效率下降。
影响静电除尘器除尘效率的另一重要因素是尘粒的比电阻。比电阻是面积1cm2、厚1cm的尘粒层的电阻。
比电阻<104Ω·cm的尘粒,由于导电性较强,到达集尘极后会很快失去电荷,可能再次飞扬。比电阻>1011Ω·cm的尘粒到达集尘极后,不易迅速失去电荷,于是会在集尘极表面形成一层带有负电荷的尘层。由于同性相斥,使后来的尘粒驱动速度减慢,除尘效率下降。对于比电阻为104~1011Ω·cm的尘粒,静电除尘器的除尘效果最好。
含尘气流的温度和湿度可影响尘粒的比电阻。温度较低时,尘粒的比电阻随温度的增高而增大。但比电阻增大至一定值后,如温度继续增高,比电阻反而会下降。因为温度低时,尘粒的导电系在尘粒表面进行,尘粒表面易吸附水蒸气,所以比电阻小。随着温度的增高,尘粒表面的水蒸气逐渐蒸发,尘粒的比电阻就逐渐增大。温度增高至一定程度后,尘粒的导电通过尘粒内部进行,由于高温下尘粒内部的电子激发作用,比电阻又会减小。
温度低时,尘粒的比电阻随含尘气流含湿量的增高而减小。温度较高时,气流的含湿量对尘粒的比电阻没有明显的影响。含尘气流中如含有SO2等气体,这些气体吸附在尘粒表面也会使尘粒的比电阻下降。
静电除尘器内的气流分布均匀与否对除尘效率也有很大的影响。为此,在进气口设置多孔气流分布板 (孔径30~50mm左右) 以使气流分布均匀。静电除尘器内任何一点的流速不应超过平均流速的40%。在任何截面上,85%以上测点的流速与平均流速相差应不超过±25%。静电除尘器内气流速度一般为1~1. 5m/s,以不超过2m/s为宜,以免引起二次扬尘。
电晕极的起晕电压要低,电晕电流要大,并耐腐蚀。电晕极的形状有直线形、星形和芒刺形。电晕极之间的距离一般为200mm左右。
集尘极要求集尘面积大,易于清灰; 振打时要求引起二次扬尘少。极板之间的距离一般为250~300mm。