湿电除尘的集尘原理有哪些？

湿电除尘的集尘原理有哪些？

湿电除尘技能是利用高压静电吸附的原理，高效去除空气中的微粒污染物，如尘埃、煤烟、花粉、香烟味和厨房油烟等；一起还可有用吸附空气中的气态污染物及滤除空气中的致病微生物，对TVOC没有去除效果。该技能不需替换耗材，且流阻很小，被广泛应用于室内空气净化器上。现在运用该技能的品牌有霍尼威尔、贝昂、富士通、净美仕等为经典，***内品牌远***在其高端产品上也运用到此技能。该技能也有必定的缺点，容易发生臭氧，因而在湿电集尘器后边都加装有用于去除臭氧的催化装置。

1 除尘原理

湿电除尘是在两个曲率半径相差很***的金属阳极和阴极上，经过高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子，阴离子和阳离子，吸附在经过电场的粉尘上，而使粉尘取得荷电。荷电粉尘在电场力的效果下，便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，从而到达粉尘和气体别离的目的。尽管电除尘的类型和结构许多，但都是按照相同的基本原理规划出来的，用电除尘的办法别离气体中的悬浮尘粒，***要包含以下四个杂乱而又彼此有关的物理进程：

(1)气体的电离。

(2)悬浮尘粒的荷电。

(3)荷电尘粒向电极运动。

(4)荷电尘粒沉积在电极上。

（1）气体的电离

空气在正常状况下几乎是不能导电的***缘体，可是当气体分子取得能量时就或许使气体分子中的电子脱离而成为自在电子，这些电子成为输送电流的前言、气体就具有导电的才能了。

使气体具有导电才能的进程就称之为气体的电离。任何物质都是由原子构成的。而原子又是由带负电荷的电子，带正电荷的质子以及中性的中子三类亚原子粒子组成的。假如原子没有受到干扰，没有电子从原子核的周围空间移出，则整个原子呈电中性，也便是原子核的正电荷与电子的负电荷相加为零。假如移去一个或多个电子，剩下来带正电荷的结构就称为正离子，取得一个或多个额定电子的原子称为负离子，失掉或得到电子的进程称为电离。

气体分子捕获电子的概率，用电子附着成功所需求的磕碰次数（平均值）β 表明。实验表明卤族元素与分子结构中有氧原子的气体***多数都有杰出的电子附着性。负电性气体得到电子后就成为在工业湿电除尘中起***要效果的荷电粒子——负离子，负电性气体是粉尘荷电的中间前言。

（2）气体的电离和导电进程

在电场中，因为自在电子取得能量而传递的电流是微不足道的。所以，它不能使粉尘荷电而沉积在收尘极上。当电压差再继续增***时，气体中经过的电流能够超过饱和值，从而发生辉光放电，电晕放电和火花放电现象，气体导电进程用下图来表明。

气体导电进程的曲线

在图中AB段，气体导电仅借助于***气中所存在的少数自在电子。在BC 段，电流已不再添加，而电压自B’添加至C’，使部分电子取得足够的动能，足以使与之磕碰的气体中性分子发生电离，结果在气体中开端发生新的电子和离子，并开端由气体离子传递电流，所以C’点电压是气体开端电离的电压，一般称为始发临界电压，或临界电离电压。

在CD段，电子与气体中性分子磕碰，构成阳离子，结合构成阴离子，因为阴离子迁移率***于阳离子迁移率的102 倍。因而在CD 段使气体发生磕碰电离的离子只是阴离子。所以将电子与中性分子磕碰而发生新离子的现象，称为二次电离或磕碰电离。它的放电现象不发生声响，也称为无声自发性放电。

在DE段，跟着电压的升高，不只迁移率***的阴离子与中性气体磕碰发生电离，迁移率较小的阳离子也因取得能量与中性分子磕碰使之电离，因而电场中连续不断地生成很多的新离子和电子，这便是所谓气体电离中“电子雪崩”现象。为满足电除尘的需求，电场中1cm3的空间就要存在有上亿个的离子。此刻，在放电极周围能够在漆黑中观察到蓝色的光点，一起还能够听到较***的咝咝之声和噼啪的爆裂声。这些蓝色的光点或光环称为电晕，也将这一段的放电称为电晕放电，亦称为电晕电离进程。咱们将开端发生电晕时电压(即D’点的电压)，称为临界电晕电压。

电极间的电压升到E’点，因为电晕区扩展致使电极间或许发生火花，乃至发生电孤。此刻，电极间的气体介质悉数发生电击穿现象。E’点的电压称为火花放电电压。火花放电的***性是使电压急剧下降，一起在极时刻短的时刻内经过很多的电流。

气体的电离和导电进程具有临界电离，二次电离、电晕电离、火花放电，它跟着电压的变化，其***性也跟着变化，湿电除尘便是利用两极间的电晕电离这段面工作的，而火花放电是应限制的。电晕电离***要是电子雪崩的结果。

当一个电子从放电极(阴极)向收尘极(阳极)运动时，若电场强度足够***，则电子被加速，在运动路经上磕碰气体原子会发生磕碰电离。和气体原子***次磕碰引起电离后，就多了一个自在电子，这两个自在电子向收尘极运动时，又与气体原子磕碰使之电离，每一原子又多发生一个自在电子，于是***2次磕碰后，就变成四个自在电子，这四个自在原子又与气体原子磕碰使之电离，发生更多的自在原子。所以一个电子从放电极到除尘极，因为磕碰电离、电子数将雪崩似的添加，这种现象称为电子雪崩。

（3）尘埃荷电

尘粒荷电是电除尘进程中***基本的进程。虽然有许多与物理和化学现象有关的荷电方法能够使尘粒荷电，可是***多数方法发生的电荷量不***，不能满足电除尘净化很多含尘气体的要求。因为在电除尘中使尘粒别离的力***要是库伦力，而库伦力与尘粒所带的电荷量和除尘区电场强度的乘积成比例。所以，要尽量使尘粒多荷电，假如荷电量加倍，则库伦力会加倍。若其它要素相同，这意味着湿电除尘的尺度能够缩小一半。依据理论和实践证明单极性高压电晕放电使尘粒荷电效果更***，能使尘粒荷电到达很高的程度，所以，电除尘都是选用单极性荷电。就实质而言，阳性电荷与阴性电荷并无区别，都能到达相同的荷电程度。而实践中对电性的挑选，是由其它标准所决定的。工业气体净化的湿电除尘，挑选阴性是因为它具有较高的稳定性，而且能取得较高的操作电压和较***的电流。

在湿电除尘的电场中，尘粒的荷电量与尘粒的粒径、电场强度和停留时刻等要素有关。尘粒的荷电机理基本有两种，一种是电场中离子的依附荷电，这种荷电机理一般称为电场荷电或磕碰荷电。另一种则是因为离子分散现象发生的荷电进程，一般这种荷电进程为分散荷电。哪种荷电机理是***要的，这要取决尘粒的粒经。关于尘粒***于0.5微米的尘粒，电场荷电是***要的。关于粒径小于0.2微米的尘粒，分散荷电是***要的。而粒径在0.2～0.5微米之间的尘粒，二者均起效果。

电场荷电：将一球形尘粒置于电场中，这一尘粒与其它尘粒的距离，比尘粒的半径要***得多，而且尘粒邻近各点的离子密度和电场强度均持平。因为尘粒的相对介电常数εr***于1，所以，尘粒周围的电力线发生变化，与球体外表相交。

沿电力线运动的离子与尘粒磕碰将电荷传给尘粒，尘粒荷电后，就会对后来的离子发生斥力，因而，尘粒的荷电率逐步下降，终究荷电尘粒本身发生的电场与外加电场平衡时，荷电便中止。这时尘粒的荷电到达饱和状况，这种荷电进程便是电场荷电。

分散荷电：尘粒的分散荷电是因为离子无规则的热运动构成的。离子的热运动使得离子经过气体而分散。分散时与气体中所含的尘粒相磕碰，这样离子一般都能吸附在尘粒上，这是因为离子挨近尘粒时，有招引的电磁力在起效果。粒子的分散荷电取决于离子的热能、尘粒的巨细和尘粒在电场中停留的时刻等。在分散荷电进程中，离子的运动并不是沿着电力线而是任意的。

当电子与负电性气体分子相磕碰后，电子被捕获并附着在分子上而构成负离子，因而在电晕区鸿沟到集尘极之间的区域内含有很多负离子和少数的自在电子。尘粒***要在此区域荷电。哪种荷电机理是***要的，这要取决尘粒的粒经。

(4)尘粒向电极运动

粉尘荷电后，在电场的效果下，带有不同极性电荷的尘粒则分别向极性相反的电极运动，并沉积在电极上，工业电除尘多选用负电晕，在电晕区内少数带正电荷的尘粒沉积到电晕极上，而电晕外区的很多尘粒带负电荷，因而向收尘极运动。

驱进速度：荷电悬浮尘粒在电场力效果下向收尘极板外表运动的速度。在湿电除尘中效果在悬浮尘粒上的力只剩下电力，惯性力和介质阻力。在正常情况下，尘粒到达其终速度所需时刻与尘粒在收尘器中停留的时刻相比是很小的，也就意味着荷电粒在电场力效果下向收尘极运动时，电场力和介质阻力很快就到达平衡，并向集尘极作等速运动，尘粒驱进速度与集尘区的电场强度和粒径成正比，而与气体的粘滞系数成反比。

（5）荷电尘粉的捕集

在湿电除尘中，荷电极性不同的尘粉在电场力的效果下，分别向不同极性的电极运动。在电晕区和靠近电晕区很近的一部分荷电尘粒与电晕极的极性相反，于是就沉积在电晕极上。但因为电晕区的规模小，所以数量也小。而电晕外区的尘粒，******部分带有电晕极极性相同的电荷，所以，当这些荷电尘粒挨近收尘极外表时，使沉积在极板上而被捕集。尘粒的捕集与许多要素有关。如尘粒的比电阻、介电常数和密度，

气体的流速、温度和湿度，电场的伏—安***性，以及收尘极的外表状况等。要从理论上对每一个要素的影响是表达出来是不或许的，因而尘粒在湿电除尘的捕集进程中，需求依据实验或实践经验来确认各要素的影响。

尘粒在电场中的运动轨道，***要取决于气流状况和电场的归纳影响，气流的状况和性质是确认尘粒被捕集的根底。气流的状况原则上能够是层流或紊流。层流的模式只能在实验室完成。而工业上用的电除尘，都是以不同程度的紊流进行的。层流条件下的尘粒运转轨道可视为气流速度与驱进速度的矢量和，紊流条件下电场中尘粒运动的途径几乎彻底受紊流的分配，只有当尘粒偶尔进入库仑力能够起效果的层流鸿沟区内，尘粒才有或许被捕集。这时经过电除尘的尘粒既不或许挑选它的运动途径，也不或许挑选它进入鸿沟区的地点，很有或许直接经过湿电除尘而未进入鸿沟层。在这种情况下，显然尘粒不能被收尘极捕集。因而，尘粒能否被捕集应该说是一个概率问题。

在核算和挑选湿电除尘时，咱们经常运用多依奇（Deutsch）公式作为预算除尘功率的公式，推导此式作了如下假定：

a 气流的紊流和分散使粉尘得以彻底混合，因而在任何断面上的粉尘浓度都是均匀的。

b 经过除尘器的气流速度除除尘器壁鸿沟层外都是均匀的，一起不影响尘粒的驱进速度。

c 粉尘一进入除尘器内就以为已经彻底荷电。

d 除尘极外表邻近尘粒的驱进速度，关于所有粉尘都为一常数，与气流速度相比是很小的。

e 不考虑冲刷二次扬尘，反电晕和粉尘凝集等要素影响。

经推导的除尘功率公式是： 

从式中能够看出，当收尘功率必定时，除尘器的巨细和尘粒驱进速度ω成反比，和处理烟气量Q成正比。因为多依奇在推导公式中作了与实践运转条件收支较***的假定，因而公式不能彻底作为实践规划运用的公式，但它是分析、评价和比较湿电除尘的理论根底。