利用靜電除塵器除去或回收煙塵與回收煙塵與收塵區的電暈電離和電場有關。收塵區依靠高壓電源的能源產生電暈和電場。為了要獲得除塵效率高,就需要有可能獲得的電能,並要求高壓供電設備和靜電除塵器之間完全適應。滿足這種要求的基本原則和技術方法,已為人們清楚地了解和應用。
捕集粉塵粒子的能源
從粉塵中分離煙塵粒子所需的電能很小,它可以根據氣流對塵粒子的粘滯力和塵粒向著收塵電極運動所經過的距離計算出來。根據斯託克斯式,一個球狀粒子所受到的摩擦阻力FD為
式中 FD——粉塵粒子受力,N;
——空氣黏度,Pa·s;
dD——粉塵粒子直徑,m;
ω——粉塵驅進速度m/s。
使塵粒向著收塵電極運動所經過的距離為s時所消耗的功率W為
舉一個典型例子,設粒子直徑為1μm,向著收塵電極運動所經過的距離為s=5cm,驅進速度為ω=30cm/s,則根據式可以計算出W之值
進一步再假設氣體中含塵濃度為2.28g/m,塵粒的密度為1g/cm,則單位氣體體積中的塵粒數為
因此,使1m氣體中全部塵粒分離所需的功率為
可見,這是一個很小的數字。
一般說來,從氣流中分離一定質量的塵粒所需的功與氣體黏度、平均移動距離S、含塵濃度c和塵粒驅進速度ω成正比,而與塵粒直徑的平方和塵粒密度成反比。很顯然,分離一定質量的細塵粒所需的能源比粗塵粒較大,這是因為它們的分散度較大。分離1μm的塵粒約需功率500W,而分離10μm的塵粒只需功率5W。由此得出的結論是,即使對於很大的煙氣量和含塵濃度而言,用於分離塵粒的實際功率是極小的。分離細塵粒比分離粗塵粒所需的功率大,但不論是什麼樣的塵粒,功率的消耗都是微不足道的。
塵粒收集的過程
實際上,靜電除塵器所需功率比上面初步計算的值大得多,因為用在電暈上的能源很小。但是對於單區電收塵而言,其電暈遍及整個收塵空間,電暈功率要比分離塵粒所需的功率大好多倍。儘管如此,靜電除塵的總功率,包括電暈功率在內,與旋風除塵器或溼式除塵器這類機械除塵裝置相比還是很小的。其值大致相當於機械除塵時能源消耗的10%以下。按照同樣方式進行比較,除去1μm塵粒,除塵效率為90%時,靜電除塵所消耗的功率只相當於溼式除塵器的功率所消耗的功率的2%左右。
以上的比較表明,從功率消耗的觀點來看,靜電除塵分離氣體中的細塵粒比機械除塵和溼法除塵都優越。靜電除塵能源消耗小得多的原因就在於分離塵粒的力直接作用於塵粒上,而大多數機械除塵方法則是以間接的力作用於塵粒上。例如,在旋風除塵器中,整個氣流都要在除塵器中迴旋,利用氣流的調整度旋轉產生的離心力使塵粒分離,因此,大部分的能源是用於加速氣流的運動,而使塵粒分離的能源卻很小。當然,在評價除塵設備的投資和性能時,必需把電除塵的節能與機械除塵、溼法除塵在投資上較少的優點進行綜合比較。
高壓供電裝置
靜電除塵器的供電是指將交流低壓變換為直流高壓的電源和控制部分。同時,作為與本體設備配套,供電還包括電極的清灰振打、灰鬥卸灰、絕緣子加熱及安全連鎖控制裝置,這後部分綜合起來通稱低壓自孔子裝置。
靜電除塵器高壓供電設備是組成靜電除塵器的關鍵設備之一。它要求的電源是:直流;高壓(40~70kV);小電流(50~300mA)。電源向靜電除塵器電暈極施加高壓電,提供粉塵荷電和為收集粉塵所需的電能。除塵器的電氣狀況對它的除塵效率有極大影響。通常,電壓和電流的大小取決於電極尺寸及其配置、粉塵特性、氣體的成分、溫度、溼度、壓力及氣體密度等條件。如果這些條件已定,則供電系統的設計、控制設備的優劣對電氣狀況和除塵器長期穩定運行均有影響。
高壓供電裝置是一個以電壓、電流為控制對象的閉環控制系統,包括升壓變壓器、高壓整流器、主體控制(調節)器和控制系統的傳感器。
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