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靜電除塵器的基本工作過程及粉塵荷電機理

發布时間:2019-04-16 發布者:沐森環保

所謂的反電暈,是指沉積在收塵極表面上的高比電阻粉塵産生局部放電的現象。反電暈現象是影響電除塵器效率的較大障礙之一,因此,研究反電暈現象的規律,進而從技術上有效地消除和減弱高比電阻粉塵的反電暈影響,一直是電除塵技術研究的重要課題。多年來,國内外學者在实驗室内對反電暈現象進行單條件下或多條件下的模拟,由此得知了反電暈産生條件、危害以及它的形成過程。憑借一些測試反電暈的方法或儀器,就可測得某一时刻反電暈所處的階段,如初始階段或其他模式階段,因而采用合适的參數去控制電除塵器,以達到更好的效果。但是,在電除塵器实體中,反電暈的形成絕非僅受比電阻條件的影響,而且還受到氣體成分、粉塵的化學組成、粉塵層厚度、場強及電流密度等諸多因素的影響。因而深入、全面地在電除塵器实體上研究反電暈是十分困難的。

電除塵是利用靜電力除塵,又稱为靜電除塵,用電能直接作用于含塵氣體,從而使氣體得到淨化。電除塵設備通常稱为電除塵器。電除塵器的工作原理是使含塵氣流中的粉塵微粒荷電,在電場力的作用下驅使帶電粉塵沉降在收塵極闆的表面上。在電除塵器采用負電暈的情況下,電暈電極又稱陰極線或放電電極,由不同形狀的截面的金屬導線制成,接至高壓直流電源的負極。沉降電極又稱陽極闆,由不同形狀的金屬闆制成并接地。

電除塵器的基本工作過程,通常分为五个階段:

(1)高壓直流電,使電極系統的電壓超過臨界電壓值(亦稱門限電壓值)时就産生電暈放電現象,即電子發射到電暈極表面臨近的氣體層内;

(2)電子被氣體分子所吸附,使電極間的氣體電離化,在電暈區以外的氣體中電子和負離子;

(3)氣體中的粉塵与負離子相碰撞和擴散使粉塵荷電;

(4)在電場力的作用下帶負電荷的粉塵趨向沉降電極;

(5)帶負電荷的粉塵与沉降電極接觸後失去電荷,成为中性而粘附于沉降電極表面,然後借助于振打裝置使電極抖动,将粉塵分離到電除塵器下面的灰鬥中。電暈區以内帶正電荷粉塵沉積在截面很小的電暈極上,但为數很少(为在電暈圈内氣體正離子電暈電極運动的路程極短。隻能与極少數的粉塵相遇,并使其帶正電)。

在靜電除塵器中,使塵粒帶有足夠大的電量是通過氣體的電離实現的。靜電除塵器中氣體發生電離後,離子、電子和氣體分子的相互作用和運动規律,其中,粉塵的荷電是電收塵過程中較基本的過程。在出現電暈後,電場内形成兩个不同的區域,圍繞放電極很小的範圍内,約为1mm,稱之为電暈區。在這一區内,場強極高使氣體電離,産生大量的自由電子和離子。在電暈區以外稱为電暈外區,它占有電極間的大部分空間,此區場強急劇下降,電子的能量小到無法使空氣分子電離,電子碰撞到中性空氣分子并附着其上形成負離子。粒子的荷電主要在這一區進行。

收塵空間粉塵荷電是靜電除塵過程中較基本的過程。雖然有許多与物理和化學現象有关的荷電方式可以使粉塵荷電,但是,大多數方式不能滿足淨化大量含塵氣體的要求。因为在靜電除塵中使粉塵分離的力主要是靜電力即庫侖力,而庫侖力与粉塵所帶的電荷量和除塵區電場強度的乘積成比例。所以,要盡量使粉塵多荷電,如果荷電量加倍,則庫侖力會加倍。若其他因素相同,這意味着靜電除塵器的尺寸可以縮小一半。雖然在雙極性條件下能使粉塵荷電实現,但是理論和实踐證明,單極性高壓電暈放電使粉塵荷電效果更好,能使粉塵荷電達到很高的程度,所以靜電除塵器中都是采用單極性荷電。

在電除塵器的電場中,粉塵的荷電機理基本有兩種:一種是電場中離子的吸附荷電,這種荷電機理通常稱为電場荷電或碰撞荷電;另一種則是由于離子擴散現象的荷電過程,通常這種荷電過程稱为擴散荷電。粉塵的荷電量与粉塵的粒徑、電場強度和停留时間等因素有关。哪種荷電機理是主要的,這要取決于粉塵的粒徑。在实踐中,對于粒徑大0.5μm的粉塵,電場荷電是主要的;對于粒徑小于0.2μm的粉塵,擴散荷電是主要的;而粒徑在0.2μm~0.5μm的塵粒,二者均起作用。就大多數实際應用的工業靜電除塵器所捕集的粒徑範圍而言,電場荷電更为重要。


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