靜電除塵器除塵效率受安裝質(zhì)量的影響探析

王飛龍，楊艷霞

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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(gè)電極組成，其中負(fù)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(jī)，另外正極則是一個(gè)板狀的電極，也稱作集塵極。在吸塵器處于工作狀態(tài)時(shí)，在正極（集塵極）與負(fù)極（電暈極）之間，施加高壓直流電使得電暈極發(fā)生電暈放電，從而在附近形成電暈區(qū)。相應(yīng)的電暈區(qū)內(nèi)就會(huì)生成大量的正離子、自由電子以及自由電子所附著的負(fù)離子。正離子在電場(chǎng)力作用下向著電暈極一端運(yùn)動(dòng)，而負(fù)離子以及自由離子則向著集塵極移動(dòng)，兩極間的大部分空間會(huì)充滿這些離子。一旦污染氣體從該電場(chǎng)空間通過(guò)，則空間內(nèi)充滿的負(fù)離子以及自由離子會(huì)和污染氣體中的氣溶膠粒子相碰撞，而且會(huì)使其由于附著了離子而帶電，從而形成帶負(fù)電粒子。因?yàn)楹呻娮邮艿届o電場(chǎng)電場(chǎng)力的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于重力的作用，因此這些帶負(fù)電的粒子會(huì)在電場(chǎng)力的作用被驅(qū)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(huì)形成帶正電的粒子沉積在電暈極，不過(guò)因?yàn)殡姇瀰^(qū)內(nèi)正離子向著電暈極運(yùn)動(dòng)的路徑非常短，只可以和少數(shù)的氣膠粒子碰撞使其荷電，因此電暈極所沉積的顆粒相對(duì)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(shí)清理。

2 極板安裝影響除塵效率的原因分析

其實(shí)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(chǎng)作用的強(qiáng)度、氣流速度的大小、粒子以及氣體的性質(zhì)，還有除塵器的結(jié)構(gòu)、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(lái)看下靜電除塵器的安裝對(duì)其工作效率的影響。極板安裝質(zhì)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(guān)系。通常利用多依奇效率公式來(lái)計(jì)算除塵器的效率，其如下：

按照除塵效率的計(jì)算公式多依奇公式來(lái)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(qū)進(jìn)速度。

氣體流量的計(jì)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(qū)進(jìn)的速度計(jì)算公式如下：

這其中：εr為塵粒球相對(duì)介電系數(shù)；

ε0為塵粒介電系統(tǒng)；

d 為粒子的直徑；

E0為荷電場(chǎng)強(qiáng)；

Ep為收塵場(chǎng)強(qiáng)；

S 為常數(shù)；

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(duì)于給定的靜電除塵器來(lái)說(shuō)，上述公式中各項(xiàng)參數(shù)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(rèn)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(nèi)的通道數(shù)量有所增加，極板數(shù)量隨之增加，進(jìn)而增加收塵面積。從這個(gè)角度來(lái)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(huì)增加。不過(guò)需要注意的時(shí)，極板的間距縮小到一定程度就無(wú)法再縮小了，這一方面要考慮極板安裝過(guò)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(jìn)行分析，電場(chǎng)的電壓公式為：

這其中：Ex為電場(chǎng)的強(qiáng)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(chǎng)的電壓。

由上式中我們可以看出，電場(chǎng)的強(qiáng)度Ex為定值，而電場(chǎng)的電壓U與X的關(guān)系是成正比的，X增大則電場(chǎng)電壓升高，反之則降低。再看粉塵驅(qū)動(dòng)速度和電場(chǎng)電壓的關(guān)系，可以用下式表示：

其中：β 為常數(shù)；

Up為運(yùn)行電壓的峰值；

Uau為運(yùn)行電壓的平等值。

由以上計(jì)算公式分析可知，粉塵的驅(qū)進(jìn)度與電場(chǎng)電壓的關(guān)系也是成正比的，即電場(chǎng)電壓升高，則粉塵的驅(qū)進(jìn)速度會(huì)隨之增加，反之則降低。那么我們?cè)賹⑸鲜鏊泄竭M(jìn)行綜合分析，可以得出下面的結(jié)論：距離陰極任一距離的值越小，那么粉塵的驅(qū)進(jìn)速度會(huì)相應(yīng)的越小，進(jìn)而靜電除塵的效率也就越低。所以極板間距無(wú)法無(wú)限縮小。因?yàn)闃O板的積塵以及間距誤差的影響，通常加載至極板的實(shí)際操作電壓要小于理想狀態(tài)（無(wú)間距、無(wú)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(qū)進(jìn)速度會(huì)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(duì)某一靜電除塵器來(lái)說(shuō)，那么增大極板的間距就可以提高除塵器的工作效率。通過(guò)實(shí)踐我們可以總結(jié)出：高效的極板間距為300mm～1200mm之間，在該區(qū)間粉塵的驅(qū)進(jìn)速度會(huì)隨著極板的間距呈正比增加，所以完全可以彌補(bǔ)通道數(shù)量減少而導(dǎo)致集塵面積降低的情況，甚至?xí)^(guò)。極板間距大的話極板的數(shù)量會(huì)相應(yīng)減少，那么除塵的成本也隨之降低，但是需要注意一點(diǎn)，極板的間距寬，如果要得到需求的集塵電場(chǎng)以及電暈放電，那么就要供電設(shè)備提供更高的電壓，那么供電設(shè)備的成本就會(huì)有相應(yīng)的增加。不過(guò)對(duì)于給定的靜電除塵器來(lái)說(shuō)，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(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)隨之降低，也就降低了粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，進(jìn)而影響到除塵器的工作效率。

3 其它安裝質(zhì)量對(duì)靜電除塵器工作效率的影響分析

3.1 排氣、進(jìn)氣口位置的影響

除塵器的類型不同，其進(jìn)氣口和排氣品的位置也有所不同，有時(shí)即使是相同類型的除塵器，也可能出現(xiàn)位置不同的情況，這些有時(shí)是由設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)而定，有些是生產(chǎn)廠家所做的一般性處理，可以按照實(shí)際的需求狀況進(jìn)行改裝。通常來(lái)講，因?yàn)槌龎m器的進(jìn)口封頭以及管道都架空，因此進(jìn)氣口位置如果設(shè)置高些的話，比較有利；而排氣口的位置因?yàn)橹髋艢饪谑桥c風(fēng)機(jī)相連的，如果連接管的位置設(shè)置低一些，就可以減少管道的長(zhǎng)度，彎頭的數(shù)量也會(huì)隨之減少，從而減少了阻力的影響。

3.2 進(jìn)口封頭的影響

可以說(shuō)進(jìn)口封頭對(duì)于除塵器的工作效率的影響最大，進(jìn)口封頭位于除塵系統(tǒng)最前端，它的主要功能是收集產(chǎn)塵點(diǎn)所產(chǎn)生的粉塵，一旦進(jìn)口封頭的工作性能受到影響無(wú)法正常的收集產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵，那么除塵器的工作效能就無(wú)從談起。如果進(jìn)口封頭將產(chǎn)塵點(diǎn)所產(chǎn)生的粉塵全部收集起來(lái)，但是氣量過(guò)大超出了除塵器的工作負(fù)荷也無(wú)法起到除塵的目的，這時(shí)就要投入更大的電機(jī)、風(fēng)機(jī)和管道系統(tǒng)等，這些都會(huì)增加成本。因此進(jìn)口封頭在安裝時(shí)要保證良好的密封性，以減少外部空氣混入，從而對(duì)集氣的風(fēng)量進(jìn)行控制。

3.3 排氣管道布設(shè)的影響

在布設(shè)除塵器的排氣管道時(shí)，無(wú)論采用哪種布設(shè)方法，都要注意以下4個(gè)問(wèn)題，即管材的剛度、強(qiáng)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(yùn)行要求。連接直管通常使用法蘭連接以及焊接，而特殊的場(chǎng)合則要采用特殊的連接方法。在采用焊接以及法蘭連接時(shí)，要注意連接時(shí)剛度、強(qiáng)度和局部的阻力損失等都要可以滿足除塵器的運(yùn)行要求，不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)焊接的方法比較簡(jiǎn)單，成本也比較低，只是拆裝不便，而法蘭連接的拆裝相對(duì)方便，便是施工安裝的程序則比較復(fù)雜，而且成本也低，特別是如果管道的使用時(shí)間比較長(zhǎng)，則容易出現(xiàn)螺栓銹死或松動(dòng)，或者由于壓墊失效而漏氣等問(wèn)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(shí)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(shí)際情況下的特殊要求，不過(guò)管道的強(qiáng)度、耐久性以及剛度等等都會(huì)相對(duì)比較差。實(shí)際安裝時(shí)，如果同有特殊的要求，通常采用焊接連接，再間隔相應(yīng)的距離采用法蘭連接。

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