靜電除塵器除塵效率受安裝質量的影響探析

王飛龍，楊艷霞

浙江菲達環保科技環保股份有限公司，浙江 諸暨 311800

1 靜電除塵器的工作原理

靜電除塵器的是由具備相反極性的兩個電極組成，其中負極一般是表面曲率非常大的線狀電極，又稱為放電極或者電暈機，另外正極則是一個板狀的電極，也稱作集塵極。在吸塵器處于工作狀態時，在正極（集塵極）與負極（電暈極）之間，施加高壓直流電使得電暈極發生電暈放電，從而在附近形成電暈區。相應的電暈區內就會生成大量的正離子、自由電子以及自由電子所附著的負離子。正離子在電場力作用下向著電暈極一端運動，而負離子以及自由離子則向著集塵極移動，兩極間的大部分空間會充滿這些離子。一旦污染氣體從該電場空間通過，則空間內充滿的負離子以及自由離子會和污染氣體中的氣溶膠粒子相碰撞，而且會使其由于附著了離子而帶電，從而形成帶負電粒子。因為荷電子受到靜電場電場力的作用要遠遠的大于重力的作用，因此這些帶負電的粒子會在電場力的作用被驅往集塵極，釋放電荷后就沉積在集塵極。此外電暈放電所形成的氣溶膠粒子和正離子相碰撞也會形成帶正電的粒子沉積在電暈極，不過因為電暈區內正離子向著電暈極運動的路徑非常短，只可以和少數的氣膠粒子碰撞使其荷電，因此電暈極所沉積的顆粒相對較少。如果集塵極或者電暈極的粉塵沉積到了一定的厚度，就要及時清理。

2 極板安裝影響除塵效率的原因分析

其實靜電除塵器工作效率的高低受著很多因素的影響，例如電場作用的強度、氣流速度的大小、粒子以及氣體的性質，還有除塵器的結構、塵粒的濃度以及氣流的分布和速度，粉塵的堆積密度和粒徑等等。下面我們就著重來看下靜電除塵器的安裝對其工作效率的影響。極板安裝質量的好壞主要看極板間的距離控制，除塵效率以及成本與極板的間距有著直接的關系。通常利用多依奇效率公式來計算除塵器的效率，其如下：

按照除塵效率的計算公式多依奇公式來看：

這其中：A為集塵極的集塵面積；

Q為氣體流量；

W為粉塵驅進速度。

氣體流量的計算公式如下：

這其中：f為通道的截面面積；

V為氣流的速度。

粉塵驅進的速度計算公式如下：

這其中：εr為塵粒球相對介電系數；

ε0為塵粒介電系統；

d 為粒子的直徑；

E0為荷電場強；

Ep為收塵場強；

S 為常數；

λ為氣體分子的平均自由行程；

a 為粒子半徑。

由以上公式可以看出，對于給定的靜電除塵器來說，上述公式中各項參數多為定值，因此除塵器的工作效率就由集塵極的集法面積所決定。如果確認了靜電除塵器的收塵高度以及寬度，那么極板間距減少，就表示除塵器內的通道數量有所增加，極板數量隨之增加，進而增加收塵面積。從這個角度來看，那么就表示靜電除塵的效率與間距的變化成反比，即間距減小而除塵效率則會增加。不過需要注意的時，極板的間距縮小到一定程度就無法再縮小了，這一方面要考慮極板安裝過程中的間距誤差和極板積塵，另一方面極板的安裝間距還受到電暈極的尺寸的限制。我們可以從下面的公式進行分析，電場的電壓公式為：

這其中：Ex為電場的強度；

R為極板的安裝間距；

X為距離陰極的任一距離；

r 為陰極線的電極半徑；

U為電場的電壓。

由上式中我們可以看出，電場的強度Ex為定值，而電場的電壓U與X的關系是成正比的，X增大則電場電壓升高，反之則降低。再看粉塵驅動速度和電場電壓的關系，可以用下式表示：

其中：β 為常數；

Up為運行電壓的峰值；

Uau為運行電壓的平等值。

由以上計算公式分析可知，粉塵的驅進度與電場電壓的關系也是成正比的，即電場電壓升高，則粉塵的驅進速度會隨之增加，反之則降低。那么我們再將上述所有公式進行綜合分析，可以得出下面的結論：距離陰極任一距離的值越小，那么粉塵的驅進速度會相應的越小，進而靜電除塵的效率也就越低。所以極板間距無法無限縮小。因為極板的積塵以及間距誤差的影響，通常加載至極板的實際操作電壓要小于理想狀態（無間距、無積塵）下的可承受操作電壓。極板間距越小，則除塵效率收到間距誤差積塵的影響就越大，那么極板間可加的操作電壓和理想可操作電壓的差異就越大。如果操作電壓有所下降，那么粉塵的驅進速度會有所減小，從而除塵效率隨之減小。

由以上分析我們可以得出，如果不特別針對某一靜電除塵器來說，那么增大極板的間距就可以提高除塵器的工作效率。通過實踐我們可以總結出：高效的極板間距為300mm～1200mm之間，在該區間粉塵的驅進速度會隨著極板的間距呈正比增加，所以完全可以彌補通道數量減少而導致集塵面積降低的情況，甚至會超過。極板間距大的話極板的數量會相應減少，那么除塵的成本也隨之降低，但是需要注意一點，極板的間距寬，如果要得到需求的集塵電場以及電暈放電，那么就要供電設備提供更高的電壓，那么供電設備的成本就會有相應的增加。不過對于給定的靜電除塵器來說，電壓通常都是固定不變的，所以如果極板的間距有所增加，那么電場的強度會隨之降低，也就降低了粉塵的驅進速度，進而影響到除塵器的工作效率。

3 其它安裝質量對靜電除塵器工作效率的影響分析

3.1 排氣、進氣口位置的影響

除塵器的類型不同，其進氣口和排氣品的位置也有所不同，有時即使是相同類型的除塵器，也可能出現位置不同的情況，這些有時是由設備自身的結構而定，有些是生產廠家所做的一般性處理，可以按照實際的需求狀況進行改裝。通常來講，因為除塵器的進口封頭以及管道都架空，因此進氣口位置如果設置高些的話，比較有利；而排氣口的位置因為主排氣口是與風機相連的，如果連接管的位置設置低一些，就可以減少管道的長度，彎頭的數量也會隨之減少，從而減少了阻力的影響。

3.2 進口封頭的影響

可以說進口封頭對于除塵器的工作效率的影響最大，進口封頭位于除塵系統最前端，它的主要功能是收集產塵點所產生的粉塵，一旦進口封頭的工作性能受到影響無法正常的收集產塵點的粉塵，那么除塵器的工作效能就無從談起。如果進口封頭將產塵點所產生的粉塵全部收集起來，但是氣量過大超出了除塵器的工作負荷也無法起到除塵的目的，這時就要投入更大的電機、風機和管道系統等，這些都會增加成本。因此進口封頭在安裝時要保證良好的密封性，以減少外部空氣混入，從而對集氣的風量進行控制。

3.3 排氣管道布設的影響

在布設除塵器的排氣管道時，無論采用哪種布設方法，都要注意以下4個問題，即管材的剛度、強度要求要能滿足、要能減少局部的阻力損失、保證良好的密閉性以及可以滿足各類不同的運行要求。連接直管通常使用法蘭連接以及焊接，而特殊的場合則要采用特殊的連接方法。在采用焊接以及法蘭連接時，要注意連接時剛度、強度和局部的阻力損失等都要可以滿足除塵器的運行要求，不過相對來說焊接的方法比較簡單，成本也比較低，只是拆裝不便，而法蘭連接的拆裝相對方便，便是施工安裝的程序則比較復雜，而且成本也低，特別是如果管道的使用時間比較長，則容易出現螺栓銹死或松動，或者由于壓墊失效而漏氣等問題。而特殊的連接方法則用在要求比較特殊的情況，比如需要頻繁拆裝或者需要防振等，這時可以采用軟式的連接或者卡口式的連接，這些方法都可以滿足實際情況下的特殊要求，不過管道的強度、耐久性以及剛度等等都會相對比較差。實際安裝時，如果同有特殊的要求，通常采用焊接連接，再間隔相應的距離采用法蘭連接。

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