电除尘器的选型计算
电除尘器应⽤成功与否，是与设计、设备质量、加⼯和安装⽔平、操作条件、⽓体和粉尘性质等多种因素相关联的综合效果。要取得理想的除尘效果，必须了解各有关环节与除尘机理的联系，考虑各种影响因素，正确设计计算。 1.影响除尘器性能的因素
影响电除尘器性能有诸多因素，可⼤致归纳为3个⽅⾯：烟尘性质、设备状况和操作条件。这些因素之间的相互联系如图4-71所⽰，由图可知，各种因素的影响直接关系到电晕电流、粉尘⽐电阻、除尘器内的粉尘收集和⼆次飞扬这3个环节，⽽最后结果表现为除尘效率的⾼低。
1)烟尘性质的影响粉尘的⽐电阻，适⽤于电除尘器的⽐电阻为104~1011?·㎝。⽐电阻低于104?·㎝的粉尘，其导电性能强，在电除尘器电场内被收集时，到达沉降极板后会快速释放其电荷，⽽变为与沉淀极同性，然后⼜相互排斥，重新返回⽓流，可能在往返跳跃中被⽓流带出，所以除尘效果差；相反，⽐电阻⾼于1011?·㎝以上的粉尘，在到达沉降极以后不易释放其电荷，使粉尘层与电极板之间可能形成电场，产⽣反电晕放电。
对于⾼⽐电阻粉尘，可以通过特殊⽅法进⾏电除尘器除尘，以达到⽓体净化，这些⽅法包括⽓体调质、采⽤脉冲供电、改变除尘器本体结构、拉宽电极间距并结合变更电⽓条件。
2)烟⽓湿度烟⽓湿度能改变粉尘的⽐电阻，在同样湿度条件下，烟⽓中所含⽔分越⼤，其⽐电阻越⼩。粉尘颗粒吸附了⽔分⼦，粉尘的导电性增⼤，由于湿度增⼤，击穿电压上长，这就允许在更⾼的电场电压下运⾏。击穿电压与空⽓含湿量有关，随着空⽓中含湿量的上升，电场击穿电压相应提⾼，⽕花放电较难出现，这种作⽤对电除尘器来说，是有实⽤价值的，它可使除尘器能够在提⾼电压的条件下稳定地运⾏，电场强度的增⾼会使降尘效果显著改善。
婴儿背带3)烟⽓温度⽓体温度也能改变粉尘的⽐电阻，⽽改变的⽅向却有⼏种可能：表⾯⽐电阻随温度上升⽽增加（这只在低温度交接处有⼀段）过渡区，表⾯和体积⽐电阻的共同作⽤区。电除尘⼯作温度可由粉尘⽐电阻与⽓体温度关系曲线来选定。
烟⽓温度的影响还表现在对⽓体黏滞性影响，⽓体黏滞性随着温度的上升⽽增⼤，这样影响其驱进速度的下降。⽓体温度越⾼队电除尘器的影响是负⾯的，如果有可能，还是在较低温度条件下运⾏较好，所以，通常在烟⽓进⼊电除尘器之前先要进⾏⽓体冷却，降温既能提⾼净化效率，⼜可利⽤烟⽓余热。然⽽，对于含湿量较⾼和有SO3之类成分的烟⽓，其温度⼀定要保持在露点温度20~30℃以上作为安全余量，以避免冷凝结露，发⽣糊板、腐蚀和破坏绝缘。
4)烟⽓成分烟⽓成分对负电晕放电特性影响很⼤，烟⽓成分不同，在电晕放电中电荷载体的迁移不同。在电场中，电⼦与中性⽓体分⼦相撞⽽形成负离⼦的概率在很⼤程度上取决于烟⽓成分，据统计，其差别是很⼤的，氦、氢分⼦不产⽣负电晕，氯与⼆氧化硫分⼦能产⽣较强的负电晕，其他⽓体互有区别；不同的⽓体成分对电除尘器的伏安特性及⽕花放电电压影响甚⼤，尤其是在含有硫酐时，⽓体对电除尘器运⾏效果有很⼤影响。
5)烟⽓压⼒有经验公式表明，当其他条件确定后，起晕电压随烟⽓密度⽽变化，烟⽓的温度和压⼒是影响烟⽓密度的主要因素。烟⽓密度对除尘器放电特性和除尘性能都有⼀定影响，如果只考虑烟⽓压⼒的影响，则放电电压和⽓体压⼒保持⼀次（正⽐）关系。在其他条件相同的情况下，净化⾼压煤⽓时电除尘器的压⼒⽐净化⾼压煤⽓时要⾼，电压⾼，其除尘效率也⾼。
6)粉尘浓度电除尘器对所净化的⽓体的含尘浓度有⼀定的适应范围，如果超过⼀定范围，除尘效果会降低，甚⾄中⽌除尘过程，因为在除尘器正常运⾏时，电晕电流是由⽓体离⼦和荷电尘粒（离⼦）两部分组成的，但前者的趋进速度约为后者的数百倍（⽓体离⼦
平均速度为60~100m/s，尘粒速度⼤体在60cm/s以下）。⼀般粉尘离⼦形成的电晕电流仅占总电晕电流的1%~2%，粉尘的质量⽐⽓体分⼦⼤得多，⽽离⼦流作⽤在荷电尘粒上所产⽣的运动速度远不如作⽤在⽓体离⼦上产⽣的运动速度⾼。烟⽓粉尘浓度越⼤，尘粒离⼦也越多，然⽽单位体积中的总空间
电荷不变，所以粉尘离⼦越多，⽓体离⼦所形成的空间电荷电然相应减产，于是电场内驱进速度降低，电晕闭塞，除尘效率显著下降，所以，电除尘器净化烟⽓时，通过电场的电流趋近于零，发⽣电晕闭塞。因此，电除尘器净化烟⽓时，其⽓体含尘浓度应有⼀定的允许界限。
电除尘器允许的最⾼含尘浓度与粉尘的粒径、质量组成有关，如中位径为24.7µm的钢铁⼚烧结机尾粉尘，⼊⼝质量浓度
30g/m3，电流下降不明显；⽽对中位径为3.2µm的粉尘，⼊⼝质量浓度⼤于8 g/m3的吹氧平炉粉尘，却使电晕电流⽐通烟尘之前下降80%以上。有资料认为粒径为1µm左右的粉尘对电除尘效率的影响尤为严重。
7)粉尘粒径分布试验证明，带电粉尘向沉淀极移动的速度与粉尘颗粒半径成正⽐，粒径越⼤，除尘效率越⾼；尺⼨增⾄
20~25µm之前基本如此；尺⼨⾄20~40µm阶段，可能出现效率最⼤值；在增⼤粒径，其除尘效率下降，原因是⼤尘粒⼤⾮均匀性具有较⼤导电性，容易发⽣⼆次扬尘和外携。也有资料指出，粒径在0.2~0.5µm之间，由于捕集机理不同，会出现效率最低值（带电粒⼦移动速度最低值）。
8)粉尘密度、黏附⼒粉尘的密度与烟⽓在电场内的最佳流速⼆次扬尘有密切关系，尤其是堆积密度⼩的粉尘，由于体积内的孔隙率⾼，更容易形成⼆次扬尘，从⽽降低除尘效率。
粉尘黏附⼒是由粉尘与粉尘之间，或粉尘颗粒与极板表⾯之间接触时的机械作⽤⼒、电⽓作⽤⼒等综合⽤途的结果，附着⼒⼤的不易振打清除，⽽附着⼒⼩的⼜容易产⽣⼆次扬尘；机械附着⼒⼩、电阻低、电⽓附着⼒也⼩的粉尘容易发⽣反复跳跃，影响电除尘器效率。粉尘黏附⼒与颗粒的物质成分有⼀定关系，矿渣粉、氧化铝粉、粘⼟熟料等粉尘的黏附⼒就⼩，⽔泥粉尘、纤维粉尘，⽆烟煤粉尘等，通常有很⼤的黏附⼒。黏附⼒与其他条件，如粒径⼤⼩、含温量⾼低等有密切关系。
9)设备情况对电除尘效率的影响
①设备的安装质量如果电极线的粗细不匀，则在细线上发⽣电晕时，粗线上还不能产⽣电晕，为了使粗线发⽣电晕⽽提⾼电压，⼜可能导致细线发⽣击穿。
电厂巡检机器人如果极板（或线）的安装没有对好中⼼，则在极板之间即使有⼀个地⽅过近，都必然降低电除尘电压，因此这⾥有击穿危险。
同样，任何偶然的尖刺、不平和卷边等也会产⽣这种影响。
②⽓流分布⽓流分布的影响也是重要的，⽓流分布不均匀会严重影响除尘效果。
10)操作条件对电除尘器效率的影响
①⽓流速度。⽓流速度的⼤⼩与所需电除尘器的尺⼨成反⽐关系，为了节省投资，除尘器就要设计得紧凑，尺⼨⼩，这样，⽓流速度必然⼤，粉尘颗粒在除尘器电场内的逗留时间就短；⽓流速度增⼤的结果，其提紊流度增⼤，⼆次扬尘和粉尘外携的⼏率增⼤。⽓流速度对尘粒的驱进速度有⼀定影响，其相互关系中有⼀个相应的最佳流速，在最佳流速下，驱进速度最⼤。在⼤多数情况下，颗粒在电场有效作⽤区间逗留8~12s，电除尘器就能得到最好的除尘效果，这种情况的相应⽓流速度为
1.0~1.5m/s。
②振打清灰。电晕晕线积尘太多会影响其正常功能。
沉淀极板应该有⼀定的容尘量，⽽极板上积尘过多或过少都不好，积尘太少或振打⽅向不对，会发⽣较⼤的⼆次扬尘；⽽积尘到⼀定程度，振打合适，所打落的粉尘容易形成团块状⽽脱离，⼆次扬尘较少。
2.选⽤注意事项
①电除器是⼀种⾼效除尘设备，除尘器随效率的提⾼，设备造价也随之提⾼。
②电除尘器压⼒损失⼩，耗电量少，运⾏费低。
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③电除尘器适⽤于⼤风量的除尘系统、⾼温烟⽓及净化含尘度较⾼的⽓体（40g/m3），
含尘浓度超过60 g/m3，⼀般应在电除尘器前设净化装置，否则会产⽣电晕闭塞现象，影响净化效率。
④电除尘器能捕集细粒径的粉尘（⼩于0.14µm），对过细粒径、密度⼜⼩的陈法，选择电除尘器时应适当降低电场风速，否则易产⽣⼆次扬尘，影响净化效率。
⑤电除尘器适⽤于捕集⽐电阻在104~5×1010?·cm范围内的粉尘，当粉尘⽐电阻低
于104?·cm时，粉尘沉积于极板后容易得返⽓流，粉尘⽐电阻⾼于5×1010?·cm时，容易产⽣反电晕，因此，不宜选⽤⼲式电除尘器，可采⽤湿式电除尘器。⾼⽐电阻粉尘也可选⽤⼲式宽极距电除尘器，如先⽤300mm极距的⼲式电除尘器，可在电除尘器进⼝前对烟⽓采取增湿措施，或对粉尘有效驱进速度选低值。
站台信息⑥电除尘器的⽓流分布要求均匀，为使⽓流分布均匀，⼀般在电除尘器⼊⼝处设⽓流分布板1～3层，并进⾏⽓流分布模拟试验。⽓流分布板必须经模拟试验合格后的层数和开孔率进⾏制造。
⑦对净化湿度⼤或露点温度⾼的烟⽓，电除尘器要采取保温或加热措施，以防结露；对于湿度较⼤的⽓体或达到露点温度的烟⽓，⼀般可采⽤湿式电除尘。
⑧电除尘器的漏风率尽可能⼩于2％，减少⼆次扬尘，使净化效率不受影响。
⑨黏结性粉尘，可选⽤⼲式电除尘器，但应提⾼振打强度；沥青与尘混合物的黏结粉尘，采⽤湿式电除尘器。
⑩捕集腐蚀性很强的物质时，宜选择特殊结构和防腐性能好的电除尘器。
○11电场风速是电除尘器的重要参数，⼀般在0.4~1.5m/s范围内。电场风速不宜过⼤，
否则⽓流冲刷检板造成粉尘⼆次扬尘，降低净化效率。对⽐电阻、粒径和密度偏⼩的粉尘，电场风速应选择较⼩值。
3.电除尘器选型计算
⑴电除尘器的有效驱进速度计算电除尘器的除尘效率可⽤下式表达：
η = 1-e-sw
式中η—除尘效率，%；
S—极板的⽐表⾯积，㎡
W—粉尘有效驱进速度，m/s。
由于电除尘器中影响粉尘电荷及运动的因素很多，理论计算值与实际相差很多，所以不得不沿⽤经验性或半经验性的⽅法来确定驱进速度w值，部分⽣产性烟尘的有效速度见表4-99。
表4-99 各种粉尘的驱进速度
○1分析电除尘器的应⽤状况，适当取值，即应全⾯了解所需经化烟尘的性质，估计将
应⽤除尘器的装备及运⾏条件，然后再给定w值。
○2对⽐所需净化烟尘相同及类似⼯艺中已应⽤的电除尘器，由其实测的效率、伏安特性等获得各项运⾏参数，反算出w值。○3通过实验获得w值，对某些⼯艺，特别是未曾⽤过电除尘器的⼯艺或是烟尘性质与
tzd应⽤中电除尘器有很⼤差别时，通过⼩型试验取得有关数值。
（2）沉淀极板⾯积计算当有效驱进速度值确定后，根据粉尘进⼊除尘器的初浓度及许排出的浓度计算出除尘器应⽤中电除尘器应⽤的除尘效率、极板⽐表⾯积S（净化1m3/s⽓体所需沉淀⾯积）及沉淀极板总⾯积S A(㎡)
S=
S A= QS
式中Q——电除尘实际处理烟⽓量，m3/s;
S——极板的⽐表⾯积，㎡；
Η——电除尘器的除尘效率，%；
W——有效驱进速度，m/s。
考虑到电除尘器设计、制造、安装和操作维护等环节以及尘源⼯况条件的变化将S A的理论乘以适当的备⽤系数K。系数K取1～1.5为宜。
极板⾯积也可根据所要求的净化效率和选定的粉尘有效驱进速度，直接从图4-72、图4-73中查得S值。
（3）电除尘器的电场风速及有效断⾯计算电场风速可参考表4-100确定，再按下
式计算电场的有效断⾯积： F = Q/v
式中 F ---电场有效断⾯积，㎡；
Q---烟⽓量， m3
v---电场风速， m/s。
对管式电除尘器有效断⾯即是全部⾯积之和。
表4-100 电除尘器的电场风速
1.3），确定⾼、宽中的⼀个值即可确定电场的⾼（H）及宽(B)。
（4）通道宽度及电场长度计算
a. 通道宽度极板、极线间距的2倍也称为极板间距，或得天独厚为通道宽度，对管式电除尘器⽽⾔即是管径。常规电除尘器通道宽度为250～350mm的为普遍，对管式电除尘器⽽⾔，⼀般管径为250～300mm。
从20世纪70年代初开始发展宽交流电距电除尘器，宽间距是指通道宽度≥400mm；采⽤宽间距后，沉淀极及电晕极的数量减少，因⽽节约钢材、减轻质量。沉淀极和电晕极的安装和维护都⽐较⽅便，极距增⼤，平均场强提⾼，极电流密度并不增加，对收集⾼⽐电阻粉尘有利。通常认为同极间距400～600mm⽐较合理，管式电除尘器的管径⼤于400mm。
b. 通道数、板卧式与管式电除尘器通道数的计算对板卧式电除尘器通道数可⽤下式计算，并取其整数：Z = B/2b-e
式中 Z——板卧式电除尘器通道数
B——电场有效宽度，m；
B——极线与极板的中⼼距；
E——沉淀极板的阻流宽度，m（可按表4-101选取）。
管式电除尘器的通道数为管数，按下式计算：Z=F/πR2
式中Z——管式电除尘器管数；
R——管半径，m
F——有效断⾯，㎡。
c. 电场长度两种除尘器的电场长度计算式如下所述。
板卧式电除尘器电场长度按下式计算：L=S A/CnH
苯酚丙酮式中 L——电场长度，m；
S A——沉淀极板⾯积，㎡；
N——电场数；
C——通道数；
H——电除尘器有效⾼度，m。
管式除尘器的电场长度按下式计算：L= S A/2πRZ
式中 R——管式除尘器筒体半径，m；
其他符号同前。
d. 电场数板卧式电除尘器中⼀般可将电场沿⽓流⽅向分成⼏段，每个电场不宜过长，⼀般取3.5～5.4m。划分电场数可按表4-102确定。
表4-102 电场数n的选择
第七章⾼温烟⽓冷却降温与管道设计
在冶⾦、建材、电⼒、机械制造、耐⽕材料及陶瓷⼯业等⽣产过程中排放的烟⽓，其温度往往在130℃以上，在环境⼯程中称为⾼温烟⽓。⾼温烟⽓处尘的困难和复杂性，不仅是因为烟⽓温度⾼⽽需要采取降温措施或使⽤耐⾼温的除尘器，⽽且还因为烟⽓温度⾼会引起烟⽓和粉尘性质的⼀系列变化。所以，只有对烟⽓的特征、粉尘性质、降温⽅法、除尘设备诸⽅⾯有了全⾯的了解后再进⾏设计才能获得满意效果。
第⼀节⾼温烟⽓的特征
⼀、⾼温烟⽓特征
在除尘⼯程中有许多处理⾼温烟⽓的场合，如炼钢电炉、转炉；⽔泥⼚的回转窑、⽴窑；电站锅炉；⼯业锅炉等都会排出⼤量的烟⽓。这些烟⽓通常具有以下特点：
①温度较⾼，可达500℃以上，当温度超过130℃在除尘⼯程中称为⾼温烟⽓；
②成分复杂，烟⽓中含有尘粒的成分随原料及化学过程⽽异，除了含有粉尘外还含有各种不同的有害⽓体，如燃煤烟⽓中的CO2、CO、SO2、NO2等。
③烟⽓量⼤，随着⼯艺设备向⼤型化发展，这些设备所产⽣的烟⽓量⾮常庞⼤；
④烟⽓密度和体积的变化较⼤。
与常温烟⽓相⽐，⾼温烟⽓性质的变化主要表现在烟⽓的密度、体积、黏度和⽓体分⼦运动的变化；其次表现为烟⽓露点、爆炸极限的不同。
1.密度
在理想状态下，⽓体的密度可由状态⽅程来表⽰，即ρ＝P/RT
式中ρ－⽓体的密度；
P－⽓体的压⼒；
T－⽓体的温度；
R－⽓体常数。
从这个计算式可以看出，如果压⼒不变，⽓体的密度与温度的变化成反⽐。烟⽓温度每升⾼100℃，则密度约减少20％。
⾼温烟⽓通常是由多种⽓体组成的，其成分、温度、压⼒的变化会引起烟⽓密度变化，计算时应按⾼温混合⽓体考虑。
2.黏度（动⼒黏度）
⽓体的黏度随温度变化关系可⽤下式来表⽰：µ=1.702×108（1+0.00329t+0.000007t2）式中：µ——⽓体的黏度；
T——⽓体的温度。
由上式知道，⽓体的黏度随温度的升⾼⽽增⼤，且增⼤的幅度相当⼤。
3.分⼦运动
分⼦运动的变化主要表现在⽓体分⼦的平均⾃由⾏程的不同。⼀定质量的⽓体，单位体积内所含有的分⼦数是不变的。当温度
