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電除塵器工作原理

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電除塵器工作原理
目錄
*一、電除塵器工作原理
*二、電除塵器的分類
*三、電除塵器構造
*四、電除塵效率
*五、電除塵器名詞術語
*六、電除塵器構成
*七、電除塵的維護與保養(yǎng)
*八、電除塵器故障原因分析及其處理
一、電除塵器工作原理
       利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力(庫侖力)使含塵氣流中的塵粒與氣體分離的除塵設備，稱靜電除塵器。電除塵器內有多排保持—定間距、曲率半徑相差較大的金屬集塵極(陽極)和電暈極(陰極)，兩極間施加高壓直流電，當電壓升高至—定值時，空氣電離，生成大量高速運動的負離子、正離子和自由電子。含塵氣流通過電場空間時，粉塵與自由電子、離子碰撞，實現(xiàn)了粉塵荷電。荷電粉塵在電場力的驅動下，分別按異極性相吸的規(guī)律向集塵極和電暈極運動，絕大部分粉塵沉集于集塵極，少部分粉塵沉集在電暈極上；當沉積在電極上的塵粒達到一定厚度時，借助于振打機構使電極上沉積的塵層落入下部灰斗，凈化后的氣體從電場尾部排出。
電除塵器基本原理
基本原理：
    電除塵器在兩個曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上通過高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的靜電場。氣體電離后所產(chǎn)生的電子，陰離子和陽離子，吸附在通過電場的粉塵上，而使粉塵獲得電荷。荷電粉塵在電場力的作用下，便向電極性相反的電極運行而沉積在電極上，可達到粉塵和氣體分離的目的。如右圖所示為電除塵本體內部結構，由電暈極（陰極系統(tǒng)）和集塵極（陽極系統(tǒng)）配合工作，電暈極通電后產(chǎn)生電暈附近將空氣電離，當煙氣橫向流過時，煙氣中的塵粒將被負離子碰撞而荷電形成負粒子，而負粒子在電場力作用下向陽極板運動，吸附在極板上。吸附的灰塵經(jīng)過一定時間后在振打錘的敲擊下，粉塵掉落到灰斗內。
             
2022-08-18
4
備注：fghdfhdf
備注：4
二、電除塵器的分類
電除塵器按氣體流向分立式和臥式兩類。(1)立式：氣體自下而上在電除塵器內作垂直流動。(2)臥式：氣體沿水平方向在電除塵器內流動。
按集塵極形式分管式和板式兩類。(1)管式：集塵極由—根或多根方形、圓形或六角形的管子組成，電暈極懸掛在管子中心。(2)板式：集塵極由若干塊金屬板組成，電暈極安裝在兩排集塵極中間。
三、電除塵器構造
 板臥式電除塵器結構
1—外殼；2—集塵電極；3—電暈電極；4—電極清灰裝置
5—塵斗；6—氣流分布裝置；7—供電裝置
        盡管電除塵器類型較多，但其主要部分基本—致，以板臥式電除塵器為例，由七部分組成。

（1）外殼

要求嚴密不漏氣、有足夠的強度和能適應含塵氣體溫度變化，常用鋼
板、混凝土和磚制作外殼，—般根據(jù)所處理的氣體性質及操作溫度加
以選擇。
 
     (2)  集塵電極

為電除塵器的主要部件，直接影響除塵效率、金屬耗量和造價。理想的集塵
極應具備：極板表面上的電場強度和電流密度均勻；板面振打加速度分布均
勻，粉塵易振落，集塵重返氣流少；同等集塵面積鋼耗少，制造安裝方便；
高溫下(350～400℃)不易變形。板臥式電除塵器的集塵電極多為板狀，可分為
C型、Z型、CS等多種型式，另外有網(wǎng)狀式、棒幃式、管幃式極板；立式電除
塵器的集塵極有管式、袋式等型式。

(3) 電暈電極

包括電暈線、電暈線框架、電暈線框懸吊架、懸吊桿和支承絕緣套管等。常用的電暈線有圓線、螺旋線、芒刺線等。選用要求是：起暈電壓低、放電特性好、電暈電流大；機械強度高、易維持準確的極距、不易斷裂脫落；便于粉塵的振落；耐腐蝕性能好。
   (4) 電極清灰裝置

分濕式和干式兩種。采用噴霧或溢流方法，使電極上經(jīng)常保持—層水膜，使粉塵隨水膜流下，達到清灰目的，稱為濕式清灰。采用振打方式，將粉塵以干燥的形式振落，稱為干式清灰。集塵極的振打種類有錘擊、電磁和電容振打。清灰裝置的振打強度，用傳遞給電極的振打加速度g來量度，g值的大小隨電極的剛度、粉塵的粒度和沉積厚度、比電阻的不同而異。確定的原則是既使粉塵徹底剝落，又使粉塵二次飛揚為最少。

(5)塵斗
貯存除下的粉塵，有錐形和槽形斗兩種。

(6)氣流分布裝置
由分布板和振打機構組成，安裝在電除塵器的進口或進出口處，使流經(jīng)電場的氣流分布均勻，以免影響除塵效率。氣流分布板有多孔式、百葉窗式、網(wǎng)式等多種，開孔率為25％～50％，其中多孔板應用最廣泛。

(7)供電裝置
由高壓整流器及控制器組成。

四、除塵效率
除塵效率?η=（λ入-  λ出）/λ入 ％

氣體性質、粉塵特性、本體結構、操作條件均影響電除塵器的除塵效率。

(1)氣體性質，包括氣體溫度、壓力、濕度、流速和含塵濃度。溫度的升高和壓力的降低，會使氣體密度減小，從而降低起暈電壓、電暈極表面電場強度和火花放電電壓，氣體溫度的變化，尚引起粉塵比電阻值的改變；—般來說，氣體濕度大(含水多)，收塵效率高，但若氣體濕度過大，電除塵器內易結露而腐蝕；電除塵器內的氣流速度不宜過大，以免造成集塵極上的粉塵重返氣流和電極晃動，降低除塵效率；但亦不宜過小，以免設備體積龐大，耗費鋼材與投資。—般考慮在滿足除塵效率，盡可能降低鋼耗條件下，選擇合理風速。進入電除塵器的氣體含塵濃度超過—定值時，造成空間電荷過多，抑制電暈電流的產(chǎn)生，影響除塵效率，—般要求進入電除塵器的氣體含塵濃度在50g/m3以下。 
(2)粉塵特性。粉塵粒徑、粘附性和比電阻影響除塵效率。粉塵在電場中的驅進速度與粉塵粒徑有關，當粒徑在0.3～0.9μm范圍內除塵效率最低，總除塵效率隨中位粒徑的增大而提高；粉塵的粘附性，可使微細塵粒凝聚增大，對除塵有利，若粘附性強，易粘結在電極上，不易打下，使除塵效率降低；
電除塵器運行最適宜的粉塵比電阻范圍為104～1011Ω?cm，比電阻過低，則被捕下的粉塵易脫離極板重返氣流，比電阻過高，集塵極上會產(chǎn)生反電暈，常用增濕或在氣體中加入—定量的SO3、NH3等添加劑，稱為調質措施，來降低粉塵的比電阻值。

(3)本體結構。影響除塵效率的關鍵構件是電極和氣流分布裝置。集塵極的幾何形狀、電暈線的半徑、極板間距、電暈線間距等對電除塵器的電氣性能如起暈電壓、工作電壓、電暈電流都會產(chǎn)生不同程度的影響；電除塵器內氣流分布不均勻，流速低的區(qū)域，除塵效率高，但補償不了高流速區(qū)域除塵效率的降低值，從而降低除塵器的除塵效率。

(4)操作條件。包括工作電壓和電暈電流、電極振打強度與頻率。使電除塵器獲得高除塵效率，要求高壓供電電源處于穩(wěn)定的高工作電壓；并不致出現(xiàn)過分頻繁的閃絡或電弧放電。由于電暈功率由工作電壓和電暈電流組成，因此，為了得到盡量高的除塵效率，要確保電源能在最大的電暈功率下運行；若振打強度或頻率過高，脫離電極的粉塵分散，容易重返氣流，反之，電極上的粉塵不易振下，會使電暈線肥大變粗，降低電暈放電效果，除塵效率下降。
五、電除塵器名詞術語

（1） 臺———具有一個完整的獨立外殼的電除塵器稱為一臺。
（2） 室——縱向隔離分區(qū)，中間無隔墻的電除塵器叫單室電除塵器；中間有隔墻的叫雙室電除塵器。
（3）電場———指氣流方向上的一個供電分區(qū)，配以一組高壓電源設備的單元體。臥式電除塵器常設兩個、三個或四個電場。
（4） 電場長度———電場中沿氣流方向一排收塵極板的總寬度。
（5） 電場寬度———電除塵器同名電極中心距與氣流通道數(shù)的乘積。
（6） 電場風速———煙氣在電場中的平均流速。它等于進入電除塵器的煙氣量與流通截面積之比。
（7） 停留時間———煙氣流經(jīng)電場長度所需要的時間。它等于電場長度與電場風速之比。
（8） 收塵面積———收塵極板的有效投影面積。它等于收塵極板的有效長度、有效高度與2 倍通道數(shù)的總乘積。
（9）比收塵面積———單位流量的煙氣所分配到的收塵面積。它等于收塵面積與煙氣流量之比，單位為m2//m3/s。
（10） 通流截面———電場的有效高度與寬度的乘積。它從一個方面反映電除塵器規(guī)格的大小。
（11）處理風量———單位時間通過電除塵器的煙氣流量。有的按工況條件下電除塵器人口與出口煙氣流量平均值計算。
（12）驅進速度———荷電粒子在電場力的作用下向收塵極表面運動的速度。工程上通常采用的是有效驅進速度，是根據(jù)多依奇公式反算出來的。它是對電除塵器性能進行比較和評價的重要參數(shù)，也是電除塵器設計的關鍵數(shù)據(jù)。
（13） 粉塵濃度———每標準立方米干氣體中所含有的煙塵量。
（14）除塵效率———單位時間內電除塵器所收集的粉塵重量除以同一時間內進入電除塵器的粉塵總重量的百分數(shù)。
六、電除塵器構成

電除塵器主要由兩大部分組成。

一部分是產(chǎn)生高壓直流電的供電機組和低壓控制裝置，俗稱電氣部分。

另一部分是電除塵本體。煙氣在本體內完成凈化過程。

（一）、供電控制系統(tǒng)

高壓供電系統(tǒng)一般分布于電除塵器的頂部，一般為一個電場一套對應一套高壓供電裝置，通過除塵器頂部的絕緣子箱與電暈極相連，低壓控制系統(tǒng)即為我們在集控制室看到的各個控制柜，與高壓供電系統(tǒng)相對應，低應控制系統(tǒng)同樣為一個電場對應一套低壓控制系統(tǒng)，一般提到的電除塵器供電控制系統(tǒng)即為高壓供電與低壓控制的總稱，兩者不可分割。
1.高壓供電
電除塵器的電源控制裝置的主要功能，是根據(jù)煙氣和粉塵的性質，隨時調整供給電除塵器的最高電壓，使之能夠保持平均電壓稍低于即將發(fā)生火花放電的電壓（即伴有一定火花放電的電壓）下運行。國內通常采用的可控硅自動控制高壓硅整流機組，由高壓硅整流器和可控硅自動控制系統(tǒng)組成。它可將工頻交流電變換成高壓直流電并進行火花頻率控制，長樂電廠的火花頻率約控制在600次/小時。
2.低壓控制
電除塵器低壓控制裝置包括溫度檢測和恒溫加熱控制、振打周期控制、灰位指示、高低位報警和自動卸灰控制、檢修門、孔和柜的安全連鎖控制等，這些都是保證電除塵器長期安全可靠運行所必不可少的。
下圖是高壓控制柜和電氣控制裝置
下圖為電除塵的一次回路工頻交流經(jīng)晶閘管調壓加在硅整流變壓器的一次繞組上，經(jīng)變壓器升壓為高壓交流，然后經(jīng)硅堆橋式整流電容濾波后輸出負直流高壓，，高壓正級接地。其中直流輸出的負極接到電暈線上，正極接到收塵極板上，硅堆和升壓變都在變壓器本體內。
	K型電除塵系統(tǒng)核心--電壓控制器
整流變和阻尼電阻
（二）本體部分

電除塵器本體主要部件包括：煙箱系統(tǒng)、電暈極系統(tǒng)、收塵極系統(tǒng)、振打系統(tǒng)、儲灰系統(tǒng)、殼體、管路、殼體保溫等。

1.煙箱系統(tǒng)（進出口煙道）
煙箱系統(tǒng)包括進氣煙箱和出氣煙箱兩部分。進氣煙箱是煙道與電場之間的過渡段。煙氣經(jīng)過進氣煙箱要完成由進氣煙箱的小管道截面到電場大截面的擴散，此時，保持煙氣流速、流場分布均勻性的平衡過渡顯得尤為重要，因此，為了達到整個電場截面上氣流分布的均勻，進氣煙箱采用喇叭形，并在其中裝有三層氣流均布板，其目的是使煙道中來的煙氣經(jīng)過時氣流盡可能均勻地進入全電場。同時在進氣煙箱上要有對濕度、溫度、流速、動靜壓及含塵濃度等進行監(jiān)測的監(jiān)測孔。
出氣煙箱是已經(jīng)凈化過和煙氣由電場到出氣煙道的過渡段。這里對氣流分布的要求比較低，只需注意不要因為煙氣流速的急劇變化對電場內的氣流分布造成大的影響就可行了。
2.電暈極系統(tǒng)(陰極系統(tǒng))

陰極系統(tǒng)是產(chǎn)生電暈、建立電場的最主要構件，它決定了放電的強弱。影響煙氣中粉塵荷電的性能，直接關系著除塵效率。安裝時要保證嚴格的極間距，保證整個電暈極系統(tǒng)與電除塵器其它部件良好的絕緣性能和足夠的放電距離。

陰極系統(tǒng)由陰極框架、陰極砧梁、陰極懸掛系統(tǒng)及防擺裝置構成，陰極系統(tǒng)通過砧梁懸掛在陰極吊梁上。 
陰極系統(tǒng)支承絕緣子或絕緣軸的周圍若溫度過低，其表面容易結露，當除塵器工作時，可能沿絕緣子或絕緣軸表面產(chǎn)生爬電或沿面放電，使工作電壓無法上升，所以支承絕緣子附近裝設電加熱器，外加保溫箱，設恒溫控制器，以保持溫度。

3.收塵極系統(tǒng)（陽極系統(tǒng)）
       陽極系統(tǒng)由極板排、振打砧及防擺裝置構成，陽極板的主要功用是與陰極線形成靜電場及收塵，它是由特制的薄板在專用軋機上軋制成形的。由若干塊陽極板組成的陽極排平面應具有較好的剛性，保證其平面度在規(guī)定范圍內，以保證陰陽極間距的極限偏差。

極板排通過吊板上的二個孔自由懸掛在殼體頂梁底部的吊耳上，吊板上焊有振打砧，振打力通過振打砧傳遞到極板排上，陽極系統(tǒng)的振打清灰采用電磁錘振打器，一般三排，或五排陽極板配一個振打器。

4灰塵收集輸送系統(tǒng)

電除塵收集下的粉塵，通過灰斗和排、輸灰裝置輸送走，以保證電除塵器的穩(wěn)定運行。輸灰方式分為二類：干輸灰和水沖灰，干輸灰又分為氣力輸灰和機械輸灰兩種。

5.殼體

殼體可以分為兩部分，一部分是承受電除塵器全部結構重量及外部
     附加荷載（北方地區(qū)還須考慮冬季雪載）的框架；另一部分是用以
     將外部空氣與電除塵內部隔開，獨立形成一個電除塵環(huán)境的墻板。
     現(xiàn)代電除塵器幾乎都采用鋼質殼體，殼體也有用鋼筋混凝土或磚砌
     筑的，當捕集高溫及腐蝕性較大的煙氣時，則采用瓷磚或鉛板作內
     襯。一般殼體耗鋼量占除塵器總鋼量的1/5~1/3，所以它是影響電除
     塵器經(jīng)濟性的重要因素。殼體不僅要有足夠的風度、強度及嚴密
     性，而且要考慮工作環(huán)境下的耐腐蝕性和穩(wěn)定性。因為在運行前
     后，電除塵器各構件受熱要發(fā)生變形，所以電除塵器殼體下部的支
     座不能都與基礎固定，而是只有一點固點，其余各點采用各種形式
     的活動支座，使其沿指示方向滑動。

6.保溫系統(tǒng)

保溫不良不僅會影響電場內氣流分布的均勻性或由于絕緣子結露造成沿面爬電而影響電除塵器的正常工作，而且還會導致電除塵器銹蝕，若保溫層敷設質量差，使用壽命短，必將造成人力和物力的浪費，因此殼體保溫的設計施工同樣也是不可忽視的，保溫材料要選熱阻大、重量輕、易敷設的材料，如巖棉板、礦渣棉板、玻璃棉氈、微孔硅酸鈣、蛭石板、珍珠巖板等。
保溫層的護板材料要選耐腐蝕、抗老化、方便施工的板材，并要求斷面呈波形，如薄的刷漆鋼板、玻璃鋼瓦楞板等，對保溫層和護板的敷設，要做到敷設連續(xù)，搭縫嚴密，防止漏雨。

7、頂部電磁錘振打
頂部振打作用力的方向與極線的軸線方向一致，極線不會受到剪切力，極線的軸向強度大于徑向強度，因此不易斷線。 由于頂部振打其振打裝置設置在電除塵器頂部，隔離于煙塵之外，煙塵中沒有運動部件，因此運行安全可靠，便于維護管理。頂部電磁錘振打可實現(xiàn)振打強度、振打頻率和振打順序在一定范圍內隨意調節(jié)，調整靈活、方便。
電磁錘振打器的工作原理：當線圈通電時，線圈周圍便產(chǎn)生磁場，振打棒在磁場力的作用下被提升，達到一定高度時，線圈斷電，磁場消失，振打棒在重力作用下自由下落，撞擊振打桿，由振打桿將振打力傳遞到電除塵器內部的陰、陽極系統(tǒng)或氣流分布裝置上，達到振打清灰的目的。
七、電除塵的維護與保養(yǎng)
為了使電除塵器長期有效地運行，達到預期的除塵效率，必須做好電除塵器的維護和保養(yǎng)。

常規(guī)維護保養(yǎng)：
（1）  進入電場先檢查積灰情況，再進行清掃。
（2） 檢查電場側壁、檢查門、頂蓋上絕緣子室等部位是否有漏風結露、極板腐蝕現(xiàn)象或積灰現(xiàn)象，并消除之。
（3） 有時煙氣流速較低部位氣流分布板有可能積灰、堵塞，檢查并進行人工清掃。

（4）檢查陰極框架以及極線的彎曲情況和積灰情況。

（5） 檢查陽極板及振打桿的彎曲情況和積灰情況。

（6）檢查保溫箱：緊固電場引下線，有無嚴重氧化過熱痕跡，檢查引下線與導電體的間距。擦拭絕緣支柱絕緣層表面灰塵，檢查支柱外觀及絕緣層，緊固支柱中間蓋板螺栓。

（7） 檢查高壓硅整流變壓器、接觸形狀、繼電器、加熱元件功能、溫測溫控儀表、報警裝置、接地裝置是否正常，并消除故障。

八、電除塵器故障原因分析及其處理      電除塵器的故障可分為本體故障、電源故障、綜合故障，其故障現(xiàn)象一般可從電控設備中體現(xiàn)，但這三者之間并不是相互獨立，而是相輔相成，本體故障包括電場短路、電場開路等故障；電源故障包括偏勵磁、過流、可控硅短路、系統(tǒng)自檢故障等故障；綜合故障包括除塵效率下降，反電暈，運行電流、電壓低等。因此，故障的判斷應從多個方面分析，去偽存真。 
       本體故障包括電場短路、電場開路等故障；電源故障包括偏勵磁、過流、可控硅短路、系統(tǒng)自檢故障等故障；綜合故障包括除塵效率下降，反電暈，運行電流、電壓低等。常見故障及處理簡述：  （1）二次短路：V1、I1、V2幾乎為零，I2較大 原因：a) 高壓隔離開關接地 b）電場極線斷線 c）灰斗堵灰、積灰短路 d）絕緣子擊穿、高壓電纜擊穿 
（2）二次開路：V1正常，V2較大，I1、I2幾乎為零 原因：阻尼電阻燒斷 高壓隔離開關斷開 從阻尼電阻、隔離開關至電暈線連線上的某個點發(fā)生斷線
3）I2電流?。?原因：電暈線肥大、振打不良， 二次高電壓、低電流 粉塵濃度高、電暈封閉 粉塵比電阻高、反電暈前兆
（4）I2電流大： 
原因：a、嚴重反電暈 
b、絕緣子或陰極吊掛嚴重爬電

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