静电除尘器的影响因素
静电除尘器主要影响因素有:粉尘比电阻、气体含尘浓度、气流速度等。
1.粉尘的比电阻
如图4所示,比电阻在104~1011Ω•cm之间的粉尘,电除尘效果好。当粉尘比电阻小于104Ω•cm时,由于粉尘导电性能好,到达集尘极后,释放负电荷的时间快,容易感应出与集尘极同性的正电荷,由于同性相斥而使"粉尘形成沿极板表面跳动前进",降低除尘效率。当粉尘比电阻大于1011Ω•cm时,粉尘释放负电荷慢,粉尘层内形成较强的电场强度而使粉尘空隙中的空气电离,出现反电晕现象。正离子向负极运动过程中与负离子中和,而使除尘效率下降。
比电阻低于104Ω•cm称为低阻型。这类粉尘有较好的导电能力,荷电尘粒到达集尘极后,会很快放出所带的负电荷,同时由于静电感应获得与集尘极同性的正电荷。如果正电荷形成的斥力大于粉尘的粘附力,沉积的尘粒将离开集尘重返气流。尘粒在空间受到负离子碰撞后又重新获得负电荷,再向集尘极移动。这样很多粉尘沿极板表面跳动前进,最后被气流带出除尘器。用电除尘器处理金属粉尘、炭墨粉尘,石墨粉尘都可以看到这一现象。
粉尘比电阻位于104~1011Ω•cm的称为正常型。这类粉尘到达集尘极后,会以正常速度放出电荷。对这类粉尘(如锅炉飞灰、水泥尘、平炉粉尘、石灰石粉尘等)电除尘器一般都能获得较好的效果。
粉尘比电阻超过1011~1012Ω•cm的称为高阻型。高比电阻粉尘到达集尘极后,电荷释放很慢,这样集尘极表面逐渐积聚了一层荷负电的粉尘层。由于同性相斥,使随后尘粒的驱进速度减慢。另外随粉尘层厚度的增加,在粉尘层和极板之间形成了很大的电压降ΔU。
在粉尘层内部包含着许多松散的空隙,形成了许多微电场。随ΔU的增大,局部地点微电场击穿,空隙中的空气被电离,产生正、负离子。ΔU继续增高,这种现象会从粉尘层内部空隙发展到粉尘层表面,大量正离子被排斥,穿透粉层流向电晕极。在电场内它们与负离子或荷负电的尘粒接触,产生电生中和。大量中性尘粒由气流带出除尘器,使除尘器效果急剧恶化,这种现象称为反电晕。
克服高比电阻影响的方法有:加强振打,使极板表面可能保持清洁;改进供电系统,包括采用脉冲供电和有效的自控系统;增加烟气湿度,或向烟气中加入SO3、NH3及Na2CO3等化合物,使尘粒导电性增加,这种方法称为烟气调质。
图1 粉尘比电阻与除尘效率之间的关系
烟气的温度和湿度是影响粉法比电阻的两个重要因素。图5是不同温度和含湿量下,烧结机铅烟的比电阻。从该图可以看出,温度较低时,粉尘的比电阻是随温度升高而增加的,比电阻达到某一最大值后,又随温度的增加而下降。这是因为在低温的范围内,粉尘的导电是在表面进行的,电子沿尘粒表面的吸附层(如水蒸汽或其它吸附层)传送。温度低,尘粒表面吸附的水蒸汽多,因此,表面导电性好,比电阻低。随着温度的升高,尘粒表面吸附的水蒸汽因受热蒸发,比电阻逐渐增加。在低温的范围内,如果在烟气中加入SO3、NH3等,它们也会吸附在尘粒表面,使比电阻下降,这些物质称为比电阻调节剂。温度较高时,粉尘的导电是在内部进行的,随温度升高,尘粒内部会发生电子热激发作用,使比电阻下降。
从图2还可以看出,在低温的范围内,粉尘的比电阻是随烟气含湿量的增加而下降的,温度较高时,烟气的含湿量对比电阻基本上没有影响。
从以上的分析可以看出,可以通过一下途径降低粉尘比电阻:
①选择适当的操作温度;
②增加烟气的含湿量;
③在烟气中加入调节剂(SO2、NH3等)。
图2 烟尘比电阻与温度的关系
2.气体含尘浓度
粉尘浓度过高,粉尘阻挡离子运动,电晕电流降低,严重时为零,出现电晕闭塞,除尘效果急剧恶化。
电除尘器内同时存在着两种电荷,一种是离子的电荷,一种是带电尘粒的电荷。离子的运动速度较高,约为60~100m/s,而带电尘粒的运动速度却是较低的,一般在60cm/s以下。因此含尘气体通过电除尘器时,单位时间转移的电荷量要比通过清洁空气时少,即这时的电晕电流小。如果气体的含尘浓度很高,电场内悬浮大量的微小尘粒,会使电除尘器担忧晕电流急剧下降,严重时可能会趋近于零,这种情况称为电晕闭塞。为了防止电晕闭塞的产生,处理含尘浓度较高的气体时,必须采取措施,如提高工作电压,采用放电强烈的电晕极,增设预净化设备等。气体的含尘浓度超过30g/m3时,必须设预净化设备。
3.气流速度
随气流速度的增大,除尘效率降低,其原因是,风速增大,粉尘在除尘器内停留的时间缩短,荷电的机会降低。同时,风速增大二次扬尘量也增大。
电场风速的大小对除尘效率有较大影响,风速过大,容易产生二次扬尘,除尘效率下降。但是风速过低,电除尘器体积大,投资增加。根据经验,电场风速最高不宜超过1.5~2.0m/s,除尘效率要求高的除尘器不宜超过1.0~1.5m/s。
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