靜電除塵器是一種煙氣凈化設備,它的工作原理是:煙氣中灰塵塵粒通過高壓靜電場時,與電極間的正負離子和電子發生碰撞而荷電(或在離子擴散運動中荷電),帶上電子和離子的塵粒在電場力的作用下向異性電極運動并積附在異性電極上,通過振打等方式使電極上的灰塵落入收集灰斗中,使通過電除塵器的煙氣得到凈化,達到保護大氣,保護環境的目的。
靜電除塵器的工作原理是利用高壓直流不均勻電場使煙氣中的氣體分子電離,產生大量電子和離子,在電場力的作用下向兩極移動,在移動過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電,荷電粉塵在電場力作用下與氣流分離向極性相反的極板或極線運動,荷電粉塵到達極板或極線時由靜電力吸附在極板或極線上,通過振打裝置使粉塵落入灰斗從而使煙氣凈化。
1.氣體電離和電暈放電
由于輻射摩擦等原因,空氣中含有少量的自由離子,單靠這些自由離子是不可能使含塵空氣中的塵粒充分荷電的。因此,要利用靜電使粉塵分離須具備兩個基本條件,一是存在使粉塵荷電的電場;二是存在使荷電粉塵顆粒分離的電場。一般的靜電除塵器采用荷電電場和分離電場合一的方法,如圖1所示的高壓電場,放電極接高壓直流電源的負極,集塵極接地為正極,集塵極可以采用平板,也可以采用圓管。
在電場作用下,空氣中的自由離子要向兩極移動,電壓愈高、電場強度愈高,離子的運動速度愈快。由于離子的運動,極間形成了電流。開始時,空氣中的自由離子少,電流較少。電壓升高到一定數值后,放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度,它們撞擊空氣中的中性原子時,中性原子會分解成正、負離子,這種現象稱為空氣電離。空氣電離后,由于聯鎖反應,在極間運動的離子數大大增加,表現為極間的電流(稱之為電暈電流)急劇增加,空氣成了導體。放電極周圍的空氣全部電離后,在放電極周圍可以看見一圈淡藍色的光環,這個光環稱為電暈。因此,這個放電的導線被稱為電暈極。
在離電暈極較遠的地方,電場強度小,離子的運動速度也較小,那里的空氣還沒有被電離。如果進一步提高電壓,空氣電離(電暈)的范圍逐漸擴大,zui后極間空氣全部電離,這種現象稱為電場擊穿。電場擊穿時,發生火花放電,短路,電除塵器停止工作。為了保證電除塵器的正常運動,電暈的范圍不宜過大,一般應局限于電暈極附近。
如果電場內各點的電場強度是不相等的,這個電場稱為不均勻電場。電場內各點的電場強度都是相等的電場稱為均勻電場。例如,用兩塊平板組成的電場就是均勻電場,在均勻電場內,只要某一點的空氣被電離,極間空氣便會部電離,電除塵器發生擊穿。因此電除塵器內必須設置非均勻電場。