電除塵器的選型計(jì)算電除塵器應(yīng)用成功與否，是與設(shè)計(jì)、設(shè)備質(zhì)量、加工和安裝水平、操作條件、氣體和粉塵性質(zhì)等多種因素相關(guān)聯(lián)的綜合效果。要取得理想的除塵效果，必須了解各有關(guān)環(huán)節(jié)與除塵機(jī)理的聯(lián)系，考慮各種影響因素，正確設(shè)計(jì)計(jì)算。影響除塵器性能的因素影響電除塵器性能有諸多因素，可大致歸納為3個(gè)方面：煙塵性質(zhì)、設(shè)備狀況和操作條件。這些因素之間的相互聯(lián)系如圖4-71所示，由圖可知，各種因素的影響直接關(guān)系到電暈電流、粉塵比電阻、除塵器內(nèi)的粉塵收集和二次飛揚(yáng)這3個(gè)環(huán)節(jié)，而最后結(jié)果表現(xiàn)為除塵效率的高低。煙塵性質(zhì)的影響粉塵的比電阻，適用于電除塵器的比電阻為104~1011?·㎝。比電阻低于104?·㎝的粉塵，其導(dǎo)電性能強(qiáng)，在電除塵器電場內(nèi)被收集時(shí)，到達(dá)沉降極板后會(huì)快速釋放其電荷，而變?yōu)榕c沉淀極同性，然后又相互排斥，重新返回氣流，可能在往返跳躍中被氣流帶出，所以除塵效果差；相反，比電阻高于1011?·㎝以上的粉塵，在到達(dá)沉降極以后不易釋放其電荷，使粉塵層與電極板之間可能形成電場，產(chǎn)生反電暈放電。對(duì)于高比電阻粉塵，可以通過特殊方法進(jìn)行電除塵器除塵，以達(dá)到氣體凈化，這些方法包括氣體調(diào)質(zhì)、采用脈沖供電、改變除塵器本體結(jié)構(gòu)、拉寬電極間距并結(jié)合變更電氣條件。煙氣濕度煙氣濕度能改變粉塵的比電阻，在同樣濕度條件下，煙氣中所含水分越大，其比電阻越小。粉塵顆粒吸附了水分子，粉塵的導(dǎo)電性增大，由于濕度增大，擊穿電壓上長，這就允許在更高的電場電壓下運(yùn)行。擊穿電壓與空氣含濕量有關(guān)，隨著空氣中含濕量的上升，電場擊穿電壓相應(yīng)提高，火花放電較難出現(xiàn)，這種作用對(duì)電除塵器來說，是有實(shí)用價(jià)值的，它可使除塵器能夠在提高電壓的條件下穩(wěn)定地運(yùn)行，電場強(qiáng)度的增高會(huì)使降塵效果顯著改善。煙氣溫度氣體溫度也能改變粉塵的比電阻，而改變的方向卻有幾種可能：表面比電阻隨溫度上升而增加（這只在低溫度交接處有一段）過渡區(qū)，表面和體積比電阻的共同作用區(qū)。電除塵工作溫度可由粉塵比電阻與氣體溫度關(guān)系曲線來選定。煙氣溫度的影響還表現(xiàn)在對(duì)氣體黏滯性影響，氣體黏滯性隨著溫度的上升而增大，這樣影響其驅(qū)進(jìn)速度的下降。氣體溫度越高隊(duì)電除塵器的影響是負(fù)面的，如果有可能，還是在較低溫度條件下運(yùn)行較好，所以，通常在煙氣進(jìn)入電除塵器之前先要進(jìn)行氣體冷卻，降溫既能提高凈化效率，又可利用煙氣余熱。然而，對(duì)于含濕量較高和有SO3之類成分的煙氣，其溫度一定要保持在露點(diǎn)溫度20~30℃以上作為安全余量，以避免冷凝煙氣成分煙氣成分對(duì)負(fù)電暈放電特性影響很大，煙氣成分不同，在電暈放電中電荷載體的遷移不同。在電場中，電子與中性氣體分子相撞而形成負(fù)離子的概率在很大程度上取決于煙氣成分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其差別是很大的，氦、氫分子不產(chǎn)生負(fù)電暈，氯與二氧化硫分子能產(chǎn)生較強(qiáng)的負(fù)電暈，其他氣體互有區(qū)別；不同的氣體成分對(duì)電除塵器的伏安特性及火花放電電壓影響甚大，尤其是在含有硫酐時(shí)，氣體對(duì)電除塵器運(yùn)行效果有很大影響。煙氣壓力有經(jīng)驗(yàn)公式表明，當(dāng)其他條件確定后，起暈電壓隨煙氣密度而變化，煙氣的溫度和壓力是影響煙氣密度的主要因素。煙氣密度對(duì)除塵器放電特性和除塵性能都有一定影響，如果只考慮煙氣壓力的影響，則放電電壓和氣體壓力保持一次（正比）關(guān)系。在其他條件相同的情況下，凈化高壓煤氣時(shí)電除塵器的壓力比凈化高壓煤氣時(shí)要高，電壓高，其除塵效率也高。粉塵濃度電除塵器對(duì)所凈化的氣體的含塵濃度有一定的適應(yīng)范圍，如果超過一定范圍，除塵效果會(huì)降低，甚至中止除塵過程，因?yàn)樵诔龎m器正常運(yùn)行時(shí)，電暈電流是由氣體離子和荷電塵粒（離子）兩部分組成的，但前者的趨進(jìn)速度約為后者的數(shù)百倍（氣體離子平均速度為60~100m/s，塵粒速度大體在60cm/s以下）。一般粉塵離子形成的電暈電流僅占總電暈電流的1%~2%，粉塵的質(zhì)量比氣體分子大得多，而離子流作用在荷電塵粒上所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)不如作用在氣體離子上產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)速度高。煙氣粉塵濃度越大，塵粒離子也越多，然而單位體積中的總空間電荷不變，所以粉塵離子越多，氣體離子所形成的空間電荷電然相應(yīng)減產(chǎn)，于是電場內(nèi)驅(qū)進(jìn)速度降低，電暈閉塞，除塵效率顯著下降，所以，電除塵器凈化煙氣時(shí)，通過電場的電流趨近于零，發(fā)生電暈閉塞。因此，電除塵器凈化煙氣時(shí)，電除塵器允許的最高含塵濃度與粉塵的粒徑、質(zhì)量組成有關(guān)，如中位徑為24.7μm的鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)尾粉塵，入口質(zhì)量濃度30g/m3，電流下降不明顯；而對(duì)中位徑為3.2μm的粉塵，入口質(zhì)量濃度大于8g/m3的吹氧平爐粉塵，卻使電暈電流比通煙塵之前下降80%以上。有資料認(rèn)為粒徑為1粉塵粒徑分布試驗(yàn)證明，帶電粉塵向沉淀極移動(dòng)的速度與粉塵顆粒半徑成正比，粒徑越大，除塵效率越高；尺寸增至20~25μm之前基本如此；尺寸至20~40μm階段，可能出現(xiàn)效率最大值；在增大粒徑，其除塵效率下降，原因是大塵粒大非均勻性具有較大導(dǎo)電性，容易發(fā)生二次揚(yáng)塵和外攜。也有資料指出，粒徑在0.2~0.5μm之間，由于捕集機(jī)理不同，會(huì)出現(xiàn)效率最低值（帶電粒子移動(dòng)速度最低值）。粉塵密度、黏附力粉塵的密度與煙氣在電場內(nèi)的最佳流速二次揚(yáng)塵有密切關(guān)系，尤其是堆積密度小的粉塵，由于體積內(nèi)的孔隙率高，更容易形成二次揚(yáng)塵，從而降低除塵效率。粉塵黏附力是由粉塵與粉塵之間，或粉塵顆粒與極板表面之間接觸時(shí)的機(jī)械作用力、電氣作用力等綜合用途的結(jié)果，附著力大的不易振打清除，而附著力小的又容易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵；機(jī)械附著力小、電阻低、電氣附著力也小的粉塵容易發(fā)生反復(fù)跳躍，影響電除塵器效率。粉塵黏附力與顆粒的物質(zhì)成分有一定關(guān)系，礦渣粉、氧化鋁粉、粘土熟料等粉塵的黏附力就小，水泥粉塵、纖維粉塵，無煙煤粉塵等，通常有很大的黏附力。黏附力與其他條件，如粒徑大小、含溫量高低等有密切關(guān)系。設(shè)備情況對(duì)電除塵效率的影響①設(shè)備的安裝質(zhì)量如果電極線的粗細(xì)不勻，則在細(xì)線上發(fā)生電暈時(shí)，粗線上還不能產(chǎn)生電暈，為了使粗線發(fā)生電暈而提高電壓，又可能導(dǎo)致細(xì)線發(fā)生擊穿。如果極板（或線）的安裝沒有對(duì)好中心，則在極板之間即使有一個(gè)地方過近，都必然降低電除塵電壓，因此這里有擊穿危險(xiǎn)。同樣，任何偶然的尖刺、不平和卷邊等也會(huì)產(chǎn)生這種影響。②氣流分布?xì)饬鞣植嫉挠绊懸彩侵匾模瑲饬鞣植疾痪鶆驎?huì)嚴(yán)重影響除塵效果。操作條件對(duì)電除塵器效率的影響氣流速度。氣流速度的大小與所需電除塵器的尺寸成反比關(guān)系，為了節(jié)省投資，除塵器就要設(shè)計(jì)得緊湊，尺寸小，這樣，氣流速度必然大，粉塵顆粒在除塵器電場內(nèi)的逗留時(shí)間就短；氣流速度增大的結(jié)果，其提紊流度增大，二次揚(yáng)塵和粉塵外攜的幾率增大。氣流速度對(duì)塵粒的驅(qū)進(jìn)速度有一定影響，其相互關(guān)系中有一個(gè)相應(yīng)的最佳流速，在最佳流速下，驅(qū)進(jìn)速度最大。在大多數(shù)情況下，顆粒在電場有效作用區(qū)間逗留8~12s，電除塵器就能得到最好的除塵效果，這種情況的相應(yīng)氣流速度為1.0~1.5m/s。振打清灰。電暈暈線積塵太多會(huì)影響其正常功能。沉淀極板應(yīng)該有一定的容塵量，而極板上積塵過多或過少都不好，積塵太少或振打方向不對(duì)，會(huì)發(fā)生較大的二次揚(yáng)塵；而積塵到一定程度，振打合適，所打落的粉塵容易形成團(tuán)塊狀而脫離，二次揚(yáng)塵較少。選用注意事項(xiàng)式計(jì)算電場的有效斷面積：F=Q/v式中F---電場有效斷面積，㎡；Q---煙氣量，m3v---電場風(fēng)速，m/s。對(duì)管式電除塵器有效斷面即是全部面積之和。表4-100電除塵器的電場風(fēng)速主要工業(yè)爐窯的電除塵器電場風(fēng)速v/(m·s-1)主要工業(yè)窯爐的電除塵器電場風(fēng)速v/(m·s-1)電廠鍋爐飛灰0.7～1.4水泥工業(yè)濕法窯立波爾窯干法窯（增溫）干法窯（不增溫）烘干機(jī)磨機(jī)0.9～1.20.8～1.00.8～1.00.4～0.70.8～1.20.7～0.9紙漿和造紙工業(yè)鍋爐黑液回收0.8～1.8鋼鐵工業(yè)燒結(jié)機(jī)高爐煤氣堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐焦?fàn)t1.2～1.50.8～3.31.0～1.50.6～1.2硫酸霧0.9～1.5城市垃圾焚燒爐1.1～1.4有色金屬爐0.6對(duì)板臥式電除塵器而言，其電場斷面接近正方形，其中高略大于寬（一般高與寬之比為1～1.3），確定高、寬中的一個(gè)值即可確定電場的高（H）及寬(B)。（4）通道寬度及電場長度計(jì)算a.通道寬度極板、極線間距的2倍也稱為極板間距，或得天獨(dú)厚為通道寬度，對(duì)管式電除塵器而言即是管徑。常規(guī)電除塵器通道寬度為250～350mm的為普遍，對(duì)管式電除塵器而言，一般管徑為250～300mm。從20世紀(jì)70年代初開始發(fā)展寬交流電距電除塵器，寬間距是指通道寬度≥400mm；采用寬間距后，沉淀極及電暈極的數(shù)量減少，因而節(jié)約鋼材、減輕質(zhì)量。沉淀極和電暈極的安裝和維護(hù)都比較方便，極距增大，平均場強(qiáng)提高，極電流密度并不增加，對(duì)收集高比電阻粉塵有利。通常認(rèn)為同極間距400～600mm比較合理，管式電除塵器的管徑大于400mm。b.通道數(shù)、板臥式與管式電除塵器通道數(shù)的計(jì)算對(duì)板臥式電除塵器通道數(shù)可用下式計(jì)算，并取其整數(shù)：Z=B/2b-e式中Z——板臥式電除塵器通道數(shù)B——電場有效寬度，m；B——極線與極板的中心距；E——沉淀極板的阻流寬度，m（可按表4-101選取）。管式電除塵器的通道數(shù)為管數(shù)，按下式計(jì)算：Z=F/πR2式中Z——管式電除塵器管數(shù)；R——管半徑，mF——有效斷面，㎡。c.電場長度兩種除塵器的電場長度計(jì)算式如下所述。板臥式電除塵器電場長度按下式計(jì)算：L=SA/CnH式中L——電場長度，m；SA——沉淀極板面積，㎡；N——電場數(shù)；C——通道數(shù)；H——電除塵器有效高度，m。管式除塵器的電場長度按下式計(jì)算：L=SA/2πRZ式中R——管式除塵器筒體半徑，m；其他符號(hào)同前。d.電場數(shù)板臥式電除塵器中一般可將電場沿氣流方向分成幾段，每個(gè)電場不宜過長，一般取3.5～5.4m。劃分電場數(shù)可按表4-102確定。表4-102電場數(shù)n的選擇-v㏑(1-η)n＜44～7＞7W＞5＞5～9≤9～1332～432543第七章高溫?zé)煔饫鋮s降溫與管道設(shè)計(jì)在冶金、建材、電力、機(jī)械制造、耐火材料及陶瓷工業(yè)等生產(chǎn)過程中排放的煙氣，其溫度往往在130℃第一節(jié)高溫?zé)煔獾奶卣饕弧⒏邷責(zé)煔馓卣髟诔龎m工程中有許多處理高溫?zé)煔獾膱龊希鐭掍撾姞t、轉(zhuǎn)爐；水泥廠的回轉(zhuǎn)窯、立窯；電站鍋爐；工業(yè)鍋爐等都會(huì)排出大量的煙氣。這些煙氣通常具有以下特點(diǎn)：溫度較高，可達(dá)500℃以上，當(dāng)溫度超過130成分復(fù)雜，煙氣中含有塵粒的成分隨原料及化學(xué)過程而異，除了含有粉塵外還含有各種不同的有害氣體，如燃煤煙氣中的CO2、CO、SO2、NO2等。煙氣量大，隨著工藝設(shè)備向大型化發(fā)展，這些設(shè)備所產(chǎn)生的煙氣量非常龐大；煙氣密度和體積的變化較大。與常溫?zé)煔庀啾龋邷責(zé)煔庑再|(zhì)的變化主要表現(xiàn)在煙氣的密度、體積、黏度和氣體分子運(yùn)動(dòng)的變化；其次表現(xiàn)為煙氣露點(diǎn)、爆炸極限的不同。密度在理想狀態(tài)下，氣體的密度可由狀態(tài)方程來表示，即ρ＝P/RT式中ρ－氣體的密度；P－氣體的壓力；T－氣體的溫度；R－氣體常數(shù)。從這個(gè)計(jì)算式可以看出，如果壓力不變，氣體的密度與溫度的變化成反比。煙氣溫度每升高100℃高溫?zé)煔馔ǔＪ怯啥喾N氣體組成的，其成分、溫度、壓力的變化會(huì)引起煙氣密度變化，計(jì)算時(shí)應(yīng)按高溫混合氣體考慮。黏度（動(dòng)力黏度）氣體的黏度隨溫度變化關(guān)系可用下式來表示：μ=1.702×108（1+0.00329t+0.000007t2）式中：μ——?dú)怏w的黏度；T——?dú)怏w的溫度。由上式知道，氣體的黏度隨溫度的升高而增大，且增大的幅度相當(dāng)大。分子運(yùn)動(dòng)分子運(yùn)動(dòng)的變化主要表現(xiàn)在氣體分子的平均自由行程的不同。一定質(zhì)量的氣體，單位體積內(nèi)所含有的分子數(shù)是不變的。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，分子的平均速率增大；此時(shí)，不僅分子撞擊的次數(shù)增多，撞擊力也增大，若系統(tǒng)的體積不變，會(huì)導(dǎo)致壓力增大。爆炸極限在許多生產(chǎn)條件下，高溫?zé)煔庵泻锌扇汲煞帧＠纾郀t、煉鋼、轉(zhuǎn)爐、鐵合金爐、回轉(zhuǎn)窯、焦?fàn)t等煙氣中均含有氫、一氧化碳等可燃成分。這些可燃物與空氣或氧氣混合，高溫?zé)煔馊菀资蛊溥_(dá)到最低著火溫度，就有爆炸的危險(xiǎn)。粉塵性質(zhì)變化在高溫?zé)煔庵校瑴囟鹊奶岣呤狗蹓m性質(zhì)也發(fā)生變化，其中粉塵比電阻、黏度和吸附性能均有變化。粉塵的黏度，多數(shù)是隨溫度的提高而增加，難于分散。粉塵在高溫下性質(zhì)的變化也是除塵考慮的重要問題。二、高溫?zé)煔饴饵c(diǎn)爐窯煙氣成分中，常含有SO2等成分，在600～650℃的溫度范圍內(nèi)，SO2容易轉(zhuǎn)化成SO3。在氣體溫度降到露點(diǎn)以下時(shí)，對(duì)于金屬煙管與除塵設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，高溫?zé)煔庀到y(tǒng)冷卻降溫時(shí)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)露點(diǎn)溫度。當(dāng)含有HCI或HF氣體成分時(shí)，也應(yīng)該注意此問題。含有水蒸氣和SO3氣體的露點(diǎn)溫度含有水蒸氣和SO3氣體的露點(diǎn)溫度（tp）可計(jì)算如下：tp＝186+20lgH2O+26lgSO3（℃）式中H2O——被冷卻煙氣中H2O的含量（體積％）；SO3——被冷卻煙氣中SO3的