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1、 工作原理
濕式靜電除霧除塵(chén)器由高壓靜(jìng)電裝置和電除霧器本體組成(chéng),其工作原理與(yǔ)靜電除塵器一樣,隻是沉澱極采用蜂窩(wō)式管束結構,每個(gè)沉澱極管對(duì)應1根陰極電暈線。工作時利(lì)用高壓靜電裝(zhuāng)置對架(jià)設在濕式靜電除霧除塵器內的電暈線施加負的高壓電,從而(ér)在電暈線和沉澱極(jí)管之間形(xíng)成不均勻的高壓靜電場並且兩個電極是(shì)同軸(zhóu)布置的,沉(chén)澱極管內各點的電場強度與該點(diǎn)和電暈線之間的距離成反比。在電場力的作(zuò)用下(xià),整個(gè)沉澱極管內部都(dōu)形成電暈區,在(zài)電暈區內,高濃度的負(fù)離子(電子)從電暈電極源源不斷地向沉澱極管做定向運動從而形成電暈電流(liú)。當含有水霧、粉塵及(jí)其(qí)他汙染(rǎn)物的煙(yān)氣進入沉澱(diàn)極管時(shí),由於離子的碰撞和擴(kuò)散,水霧、粉塵和汙染物荷電,然後在電場力的作(zuò)用(yòng)下迅速抵(dǐ)達沉澱極管的內壁並同時釋放出電荷,在沉澱極管內壁形成液膜,液膜、粉塵和汙染物在重力作(zuò)用下流到靜電除霧器下部的集液槽中集中處理,從而達(dá)到捕集煙(yān)氣(qì)中霧滴、粉塵和其它汙染物的(de)目的(de)。濕式靜電除霧除塵器的除塵除霧過程可概括為以下四(sì)個階段:氣體的電離、塵霧等粒子的荷電、荷電塵霧粒子的沉集(jí)、集塵的清理。與靜電除塵(chén)器相比,濕式靜電除霧除塵器具有以下4項優點:(1)由於粉塵與水相互(hù)交融形成的霧滴具有良好的導電性,因(yīn)此,能夠收集靜電除塵器不能收集的黏性(xìng)、高比電阻的粉塵。(2) 沒有振打裝置而采(cǎi)用單管單衝裝置,不存在二次飛(fēi)揚問題,也(yě)不存在(zài)傳動裝置容易(yì)出故障的問題。(3) 能(néng)提供幾倍於(yú)靜電(diàn)除塵器的(de)電暈功率,具有很高的除霧除塵效率,尤其對於細小(xiǎo)的粉塵顆(kē)粒、霧滴(dī)、氣溶膠、金屬顆粒、酸霧等具有很強的捕集能力。電極之間的電(diàn)場Ex為半(bàn)徑方向,其值為 式(shì)中: U:施加在電極間的電壓;R:外部電極的半徑;r:內部電極的半徑;X:空間任一點離軸線的距離。(4) 在(zài)采用微機控製電源和新型放電電極的情況下,煙氣中的粉塵顆粒、霧滴、氣溶膠、金屬顆粒、酸霧(wù)等在電場的驅進速度可以達到0.1m/s以上,有的高達0.12m/s。(本公司生產的新(xīn)型放電電極經實踐使用測得二次電(diàn)暈電流大(dà)於0.7mA/m。)特別值得注意的是寬極(jí)距的(de)濕式靜電除霧除塵器,在提(tí)高除塵除霧(wù)效率,降低除塵除霧成本方麵(miàn)有很大的(de)優勢,同時也是解決(jué)電暈閉塞的(de)方法之(zhī)一,是目前濕式靜電除霧除塵器發展的一個新趨(qū)勢。
2、電暈(yūn)放電簡介
通常在自由空間中,由於宇宙(zhòu)輻射每立方厘米空氣中(zhōng)大約有1000個自由電子(zǐ)存在,這些自由電子在電場的作用下會受到加速,撞擊氣體原子或(huò)分子。自由電(diàn)子的加速程度隨著電場強度的(de)增大而增(zēng)大,自由電子在撞擊氣體原子(zǐ)或分子前積累的能量隨之增大。當電場強度達到氣體電離的臨界值時,自由電子在撞擊前積累的能(néng)量,將足以從(cóng)氣體原子或(huò)分子撞出一個電(diàn)子。此時(shí)在極線附近一個(gè)小範圍內的空氣就開始電離,出現了氣體的非自(zì)持放電。繼續升高電壓,氣體的電離將加劇形成電子(zǐ)崩,產生大量的電子和離子(zǐ),並伴隨著發(fā)出淡蘭色的輝光(guāng)和(hé)噝噝聲。放電也就(jiù)由非自持轉變為自持放電,即電暈放電。氣體產生電離和發光的區域稱為電暈區,在電暈區外麵的區(qū)域稱為電暈外區。在電暈區裏,離子的產生主要靠電子(zǐ)在(zài)強場作用(yòng)下(xià)形成的電子崩。電暈區中和電(diàn)暈(yūn)極極性相反的離子被(bèi)吸引到電暈極,和電(diàn)暈極極性相同的離子則被推向電暈外區。當電暈(yūn)極為正極時(shí),電(diàn)子崩是從電暈邊界開始向極線發展的。電子崩頭部的自由電子將很(hěn)快進入電暈極(jí),留在電子崩後部的遷移率低的正離子可以起到擴(kuò)大強場區(qū)的作用。當電(diàn)暈極為負極(jí)時,由於電子崩是從極線表麵開(kāi)始向外發(fā)展的,靠(kào)近極線的是遷移(yí)率低的正離子,它可以把強場區(qū)限製在極線附近的較小範圍內。所以正電暈的電暈(yūn)區要比負電暈的大。在負電暈時(shí),電暈區可達10~20mm;在正電暈時電(diàn)暈區可達(dá)100mm。根據電源(yuán)容量的大小,擊穿可以表現為(wéi)弧光放電或火花放電的形式。當電源容量足夠大時,氣體擊穿後會有很大的放電電流流(liú)過,在電極間形(xíng)成電弧稱為弧光放電(diàn),如同電弧焊接時出現的情形一樣,可以燒壞電極或供電設備。因此濕式靜電除(chú)霧除塵器運行時應當盡量避免(miǎn)出現弧光放電(diàn)。如果電源容量較小,則氣體擊穿以後(hòu),放電電流會(huì)受到限製,使之不足以形成電弧,這時的放電就會停留(liú)在火花放電階段。火花放電是一束明亮曲(qǔ)折常常又是分叉的細(xì)絲,這些細絲很快地穿過放電間隙,又很快(kuài)地熄滅,熄滅後隨即再度產生。火花放電(diàn)的電流比弧光放電要小得多,一般(bān)不會損壞電極,總之濕(shī)式靜電除霧除塵器運行中要采取措施控製把氣體擊(jī)穿,若把氣體擊穿後的放電要限製在火花放電(diàn)的範圍內。在同一電壓下負電暈的電暈電流(liú)就要比正電暈的(de)大,同時正電暈火花放電通道的發展(zhǎn)比負電暈容易得多(duō),這樣(yàng)就容易發生擊穿。即正電暈(yūn)的臨界擊穿電壓也比負電(diàn)暈時的低,因此濕式靜電除霧除塵器都采用負電暈。
3、電暈閉塞
注意當煙氣中含塵、酸霧濃度(dù)越高則二次電流越小。當煙氣含塵霧濃度高到某種程度時(shí),電場空間的負離子數量已不能(néng)滿足大量塵霧粒(lì)子所需,因(yīn)此塵霧所得的(de)能量很低,(表現為它的驅進速度很低)捕(bǔ)集效率顯(xiǎn)著降低(dī),就像電場被屏蔽,故稱電暈閉塞。解決辦法是采用寬極距的設計以提高電壓、提高電場(chǎng)強度;采用(yòng)新型(xíng)的放電電極以及生產操作中采取(qǔ)降低煙氣(qì)含塵霧的措施(shī)等。
4、電暈電極肥大
氣體(tǐ)電(diàn)離產生的正離子被吸(xī)引回電暈(yūn)電極(jí)的途中,煙氣中有少量塵粒被它轟擊而(ér)荷正電,便向負極性的電暈電極(jí)運(yùn)動並沉積在極線上而形成。解決辦法是提高運行電壓和衝洗次(cì)數。
5、捕集效率和電氣(qì)參數的關係:
由多依奇效率公式可知,在比集塵麵積A/Q已(yǐ)定的條件(jiàn)下,決定濕式靜(jìng)電除霧除塵器效率的是塵粒子、酸霧的驅進(jìn)速度V。在塵粒子、酸霧性質已定的情況下,粒子、酸(suān)霧的驅進速度取(qǔ)決於其的荷電量q和電場強度E。而(ér)荷電量(liàng)q又取決於電暈電流的大小,因為(wéi)電暈電(diàn)流(liú)將(jiāng)直接決定可供(gòng)荷電的離子數量。因此供電時除塵除霧效率(lǜ)的影響可以歸結(jié)為電壓(yā)、電流、功率對其驅進速度的影響。濕式靜電除塵除霧器的電暈電流可用每米長(zhǎng)電暈電極的毫安數(shù)或每平方米集塵電極的毫安數表示,在實際工程中電暈電極的電流密度在0.2~0.8mA/m的範圍內,集塵電極的電流(liú)密度在0.16~1mA/m2的範圍(wéi)內。雖然加大電極間的運行電壓,可以增(zēng)大電暈電流,但是當粉塵過大而出現電暈阻塞現象或集塵極積塵過厚而(ér)出現反(fǎn)電暈時,即使在高的運行電(diàn)壓下電暈電(diàn)流也會下降到零。這種現(xiàn)象應(yīng)盡量(liàng)避免,為此(cǐ)本公司設計的(de)濕式靜(jìng)電除(chú)塵除霧器采(cǎi)用單管單衝並且根據運行經驗定(dìng)期衝洗(xǐ)。另據電暈放電的伏安特性說明,在接近火花放電(diàn)的範圍內電暈電流將隨電壓的增加而迅(xùn)速增加,隨著電暈電流的(de)增加,電暈功(gōng)率也(yě)隨之迅(xùn)速(sù)增大。實踐(jiàn)告訴我們峰值電壓隻要增加1%,可使(shǐ)電暈電流增加5%,而電暈功率則增加約5.5%。所(suǒ)以峰值電壓隻要增加1~2kv,可(kě)使捕集效率發生明顯(xiǎn)的增大,因(yīn)此濕式靜電除塵除霧器能工作(zuò)在火花放電(diàn)電壓附近。為了防止頻繁(fán)閃絡乃至過度到拉弧(hú),在(zài)供電特性設計(jì)時,常要求每次閃絡後(hòu)可控矽封鎖20~40ms。但是閃絡封鎖顯然會影響到除塵(chén)除霧效率,理想的閃絡封鎖時間應該是隨著電場火(huǒ)花強度的不同而自動跟蹤,即電場有弱小火花時不(bú)必封鎖(suǒ),中等火花時稍加封鎖[例如(10~30)ms],隻有強烈閃絡時封鎖時間(jiān)才超過40ms。
6、德國多依奇靜電除塵的科學理論:
使(shǐ)電暈極附(fù)近出現的單一粒可以在除塵中到達集塵電(diàn)極而被捕集,相應的除塵器的管長L應為:L=R;其中V:煙(yān)氣流(liú)速(m/s);ω:粒子在電場中的移動速度( m/s);R:陽極管(guǎn)的半徑(m)。 多依奇捕集效(xiào)率公式:由多依奇效率公式其中A:集塵極(jí)的集塵麵積 (m2);Q:煙氣的(de)流量(m3/s);V:塵粒在電場中的移動速度(m/s)。通過多依奇的捕集效率公式(shì)得知:當煙(yān)氣量一定時,捕集效率隨收塵極長度L的增(zēng)長按負指數曲線上升,當L增加到某一值後,捕集效率就上(shàng)升得很慢了,所以過分增大(dà)陽極的長度是不經濟的。對板式靜電除塵器,當煙氣(qì)量一定(dìng)時,捕(bǔ)集效率與極板的間距(2b)無關;而(ér)對管式靜電除塵器,當煙氣量一定時,其捕集效率則會隨管徑(jìng)(R)的增大而增大。具體分(fèn)析(xī)如下:管式靜電除塵器的比集塵(chén)麵積為:;
板式靜(jìng)電除霧器的比集塵麵積為:
根據以上的理論知識,我們設計的蜂窩式濕式靜電除塵除霧器可滿足下列要求:
a、SO3酸霧(wù)去除率80%~85%;水霧去(qù)除率:≥80%;煙塵去除率:≥80%;排煙不透明度:≤10%;
汞、砷去除率:70%~90%;還有進一步提高SO2的脫除。
b、蜂窩式濕式靜電除(chú)塵除霧器沉澱極係六角管,耗用(yòng)材料較少,占地麵積較小,安裝容易,不易變形,除霧除塵效率較高,缺點是製造複雜;板式濕式靜電(diàn)除塵除霧器的(de)電(diàn)暈極置放在沉澱極的極(jí)板之間,沉澱極兩(liǎng)側皆可利用,可節約較多的(de)極板材料,占地麵積較小,但極板易變形。相同氣體流速時,板式的比蜂窩式(shì)的除塵除霧效率要差。
總(zǒng)之,濕(shī)式靜電除霧除塵器(qì)特點是除霧除塵效率高,可達到99.9%,能捕集1um左右的粒子(zǐ),且壓力損失小,一般為0.2~0.5kPa,運行穩定。由於濕(shī)式靜電除霧除塵器裏有液體介質存在且溫度在露(lù)點以下(xià),因此選材時必須考慮(lǜ)其耐溫耐腐蝕性。
7、電暈線的技術(shù)簡(jiǎn)介:
(1)、電暈線的要求: 起暈電壓低、二次電暈電流大、機(jī)械強度高、耐(nài)腐蝕、易清灰。
(2)、濕式靜電除塵除霧器的除塵效率與陰極線的關係:
我公司研製的新型陰極線,起(qǐ)暈電壓低(dī)電流密(mì)度大(可達0.6mA/m以上),與收(shōu)塵極相匹配。能讓(ràng)收塵電極上電流密度均勻,並且電離煙氣能力強,使荷電後煙(yān)塵驅進速(sù)度提高(gāo),相應除(chú)塵效率相應提高。抗拉強度高,耐腐蝕性能好,在正常條件下,不因閃絡、電(diàn)弧放電而斷裂;抗煙(yān)塵(chén)粘附能力強,能避免(miǎn)電暈閉塞(sāi)。
8、高(gāo)壓電源及其控製
(1)、高壓供電電源及其控製:
濕式靜電除塵除(chú)霧器(qì)的高壓電源(yuán)由升壓變壓器經高壓整流器整流後供給。高壓直流(liú)的負極經阻尼電阻後用高壓電纜送到濕式靜電除塵除霧器上。阻尼電阻可緩衝瞬時火花放電的(de)電流並起到抑製高頻分(fèn)量的作用(yòng)。電源和可控矽之間還(hái)串有電抗器。電抗器的作用是改善電壓波形,使之連續平滑(huá),有利於獲得較高的運行電壓和電流;限製電流上升率,對(duì)瞬(shùn)間電流變化起緩衝作用;抑製電(diàn)網高(gāo)次諧(xié)波,改善可控矽的工作條件。電抗器設若幹個抽頭,以便根據不同的高壓負載電流進行換接。負載電流越(yuè)大,電抗器應換接匝數越少的抽頭,反之則應(yīng)換接匝數多的抽頭,使高壓供電穩(wěn)定運行。圖5-14為高壓供電電源的主(zhǔ)回路(lù)原理圖:
可控矽(guī)的觸發角和導通角的改(gǎi)善,可以以給定量和反饋量為依據,由自動控製回路自動調節(jiē)。火化率控製是利用濕式靜電除塵除霧器的火花閃(shǎn)絡信號作為反饋指令來實現調節的。濕式靜電除塵除(chú)霧(wù)器正(zhèng)常工作時允許有一(yī)定(dìng)的火化率,但為了避免由火花放電過渡到電弧放電,除了要(yào)有阻(zǔ)尼電阻之外,濕式靜電除塵除霧器一旦出現火花放電還可由自動控製係統立即對可(kě)控矽進行封鎖,使電壓立即下降到零(líng)值並使(shǐ)可控矽關(guān)閉一定(dìng)時間(一般為10~40ms ),然後再從(cóng)某一個較低的電壓繼續上升(shēng)到再一次發生閃絡(luò)。視運行需(xū)要,也可(kě)采用火花放電後(hòu)可控矽不封(fēng)鎖而(ér)隻減小其導通角的火花控製方式,這(zhè)樣反複循環使濕式靜電除塵除霧器(qì)保持一定的火花率下運(yùn)行。調節電壓下降的幅值(即電壓上升的起始值)和電壓上(shàng)升的速度即(jí)可使火(huǒ)化率發生變化。為了使濕式靜電除(chú)塵除霧器在各種工況(kuàng)下都能保持在火花率下運行,就需對火(huǒ)花率進行調節。圖5-17為其控製原理框圖。檢測(cè)器把火花閃(shǎn)絡信(xìn)號取出(chū),送到火花率偏差檢(jiǎn)測器與整定的火花率比較,並把(bǎ)比較結(jié)果送入(rù)調壓控製器,當出現偏差時,由調(diào)壓控製器發出(chū)信號對(duì)電壓下(xià)降幅值或電壓上升速度進行調節。
(2)、高壓控製的組成
由高壓控製櫃(guì)、高壓(yā)發(fā)生器和隔離開關櫃組成;高壓控製櫃通過LC來控製;高壓發生器將高壓櫃的控製輸(shū)出整流成直流電進入濕式靜電除塵除霧器(qì);隔離開關櫃保護(hù)檢修(xiū)時人員進入濕式靜電除塵除霧器內的安(ān)全;
(3)、低壓控製係統:
低壓控製櫃由PLC和觸摸屏來集中控製,噴淋衝洗水閥(fá)、絕緣箱加熱控製(zhì)同時顯示(shì)加熱器的溫度、熱風清掃係統電加熱爐加熱控製同時也顯示電爐的溫度、熱風清掃係統中風機(jī)的開(kāi)停。
9、衝洗係統:
由管(guǎn)道、噴嘴、電動閥門、流量計、壓力(lì)變送器、放空閥(fá)、水(shuǐ)泵組成。
衝洗要求(qiú)采用(yòng)單管單衝,衝洗裝置安裝在上氣室內。
10、絕緣係統(絕緣箱及熱風清掃係統(tǒng)):
濕式靜(jìng)電除霧除塵器(qì)共設置(zhì)1個電場,每個電場(chǎng)四台電絕緣箱,架(jià)設在頂部平台(tái)上,每個絕緣箱(xiāng)內裝(zhuāng)錐形石英管一支(zhī)、石(shí)英管壓(yā)蓋一個、視鏡(jìng)一個、熱電偶1支,采用內保溫。熱風清掃(sǎo)裝置配有風機2台、30kw電加(jiā)熱箱1台、熱電偶1隻及相應的管道、電(diàn)動閥門、手動調節閥(fá)、壓力變送器等。
11、陰極係統:
由大梁、小梁、吊杆、陰極線、重錘、高壓機組等(děng)組成(chéng)。電暈電極為2205高效芒刺極線(見樣品)。為保證電暈線(xiàn)在沉(chén)澱管中(zhōng)心,且不受氣(qì)體流動的幹擾引起(qǐ)的位移,每根電暈線下部設置8kg重錘,上(shàng)部固定在陰極小梁(liáng)上(shàng),陰極小梁(liáng)鋪(pù)在陰極大梁上,大梁由四根吊杆通過石(shí)英管壓蓋,吊在絕(jué)緣箱的石(shí)英管上,絕緣采用熱風清掃裝(zhuāng)置。
12、氣體分布裝置:
煙氣由進氣口進入濕式靜電除塵(chén)器,由(yóu)於截(jié)麵積突然擴大,容易因渦流而造成整個截麵積上的氣(qì)體分布不均,所以就需要在下氣室內設置氣體分(fèn)布裝置。材質采用FRPP,通過開孔的大小及開(kāi)孔率來達到氣體分(fèn)布的均勻,氣流均布係數σr<0.2。
13、陽極係統:
陽極係統的收塵裝置采用集束型,濕電(diàn)共分9組,即50支陽極管集束在一(yī)起,管(guǎn)子成蜂窩形排列,陽極管長度為6000mm,組裝並粘接好後,再糊製支(zhī)撐法蘭,安裝時通過其支撐法蘭懸掛在殼體內的陽極支撐大梁上。
(1)導電(diàn)玻璃鋼陽極管介紹
導電玻璃鋼陽極管主要應用於濕(shī)式靜(jìng)電除塵(chén)(霧)器、電捕焦油(yóu)器等除塵除霧設備的陽極模塊(kuài)。用於濕式電除(chú)塵(霧)器的導電玻璃鋼(gāng)陽極管多為正六邊形規格,管內切圓(yuán)直徑350mm360mm,管長可達6米,管壁厚約(yuē)3mm。陽極管模塊由若幹根正六邊形管組合在一起組成沉澱極。
(2) 導電玻(bō)璃鋼陽極管特點
1)、耐腐蝕性強,能耐各種稀(xī)酸、堿、鹽等(děng)高腐蝕介質的腐蝕。
2)、導電性能優良、除塵除霧效率高。
3)、重量輕、強度高,外形(xíng)尺寸確定(dìng),節省支撐平台費用,延長了設備(bèi)的(de)使用壽(shòu)命(mìng)。
4)、結(jié)構緊湊,蜂窩型結構使(shǐ)每個極管的內外(wài)表麵都成為(wéi)沉澱表麵。
5)、阻燃性好,材料的氧指數可達30%,使(shǐ)用壽命長,一般可達20年以上
(3) 新型拉(lā)擠導電玻璃鋼陽極管製作工藝
將連續絞股玻璃(lí)纖維(wéi)粗紗、襯墊、布料或麵紗浸漬在樹脂浴中,然後(hòu)用強(qiáng)力拉拔機械將其通過鋼模拉出(拉擠成型),采用自動切割機器進行定長切割(gē)。 拉擠成型六變(biàn)形管采用特定配方的乙(yǐ)烯基樹脂(阻燃樹脂),內襯碳纖維複合氈以達到防腐及導電的作用。


