南京国电环保设备有限公司 电除尘器工作原理
2.1.1 原子结构
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。电子的负电荷与质子的电荷量是等量的，一个电子或一个质子的电荷量是电荷的最小单位，这个电荷量用е表示。在原子核的外面一定空间有电子，电子的数目等于原子核中质子的数目。电子围绕原子核沿一定的轨迹运行，不同的原子其形状和层数都是不同的。如果原子没有受到干扰，没有电子从原子核的周围空间移出，则整个原子呈电中性，也就是原子核的正电荷与电子的负电荷相加为零。如果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，获得一个或多个额外电子的原子称为负离子，失去或得到电子的过程称为电离。
2.1.2 负电性气体
负电性气体分子是指电子附着容易的气体，表2—1 列出了部分气体分子捕获电子的概率，用电子附着成功所需要的碰撞次数（平均值）β 表示。实验表明卤族元素与分子结构中有氧原子的气体大多数都有良好的电子附着性。负电性气体得到电子后就成为在工业电除尘器中起主要作用的荷电粒子——负离子，工业烟气除尘中象二氧化碳、氧、水气之类负电性气体是大量存在的，在这里，负电性气体是粉尘荷电的中间媒介。
表 2-1
气体 ?（平均碰撞气体 ?（平均碰撞次数）
次数） 17
南京国电环保设备有限公司 电除尘器工作原理 惰性气体 N2.H2 CO ? N2O C2HC1 H2O O2 Cl2 SO2 6.1?105 3.7?105 4.0?104 8.7?103 ? 1.6?108 9.9?107 NH3 C2H4 C2H2 C2H6 4.7?107 7.8?106 2.5?106 2.1?103 3.5?103 4.3?104 空气
2.1.3 气体的电离和导电过程
在电场中，由于自由电子获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。当电压差再继续增大时，气体中通过的电流可以超过饱和值，从而发生辉光放电，电晕放电和火花放电现象，气体导电过程用图2-1 曲线来表示。
18
南京国电环保设备有限公司 电除尘器工作原理
电离电流（）E D B C 在图中AB 段，气体导电仅借助于大气中所存在的少量自由电子。在BC 段，电流已不再增加，而电压自B’增加至C’，使部分电子获得足够的动能，足以使与之碰撞的气体中性分子发生电离，结果在气体中开始产生新的电子和离子，并开始由气体离子传递电流，所以C’点电压是气体开始电离的电压，通常称为始发临界电压，或临界电离电压。
在CD 段，电子与气体中性分子碰撞，形成阳离子，结合形成阴离子，由于阴离子迁移率大于阳离子迁移率的102 倍。因此在CD 段使气体发生碰撞电离的离子只是阴离子。所以将电子与中性分子碰撞而产生新离子的现象，称为二次电离或碰撞电离。它的放电现象不产生声响，也称为无声自发性放电。
在DE段，随着电压的升高，不仅迁移率大的阴离子与中性气体碰撞产生
19
mA A
B’ C’ D’ E’
电压（KV）
图2-1 气体导电过程的曲线
南京国电环保设备有限公司 电除尘器工作原理
电离，迁移率较小的阳离子也因获得能量与中性分子碰撞使之电离，因此电场中连续不断地生成大量的新离子和电子，这就是所谓气体电离中“电子雪崩”现象。为满足电除尘的需要，电场中1cm3的空间就要存在有上亿个的离子。此时，在放电极周围可以在黑暗中观察到蓝色的光点，同时还可以听到较大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，亦称为电晕电离过程。我们将开始发生电晕时电压(即D’点的电压)，称为临界电晕电压。
电极间的电压升到E’点，由于电晕区扩大致使电极间可能产生火花，甚至产生电孤。此时，电极间的气体介质全部产生电击穿现象。E’点的电压称为火花放电电压。火花放电的特性是使电压急剧下降，同时在极短暂的时间内通过大量的电流。
气体的电离和导电过程具有临界电离，二次电离、电晕电离、火花放电，它随着电压的变化，其特性也随着变化，电除尘器就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。电晕电离主要是电子雪崩的结果。什么叫电子雪崩呢?当一个电子从放电极(阴极)向收尘极(阳极)运动时，若电场强度足够大，则电子被加速，在运动路经上碰撞气体原子会发生碰撞电离。和气体原子第一次碰撞引起电离后，就多了一个自由电子，这两个自由电子向收尘极运动时，又与气体原子碰撞使之电离，每一原子又多产生一个自由电子，于是第二次碰撞后，就变成四个自由电子，这四个自由原子又与气体原子碰撞使之电离，产生更多的自由原子。所以一个电子从放电极到除尘极，由于碰撞电离、电子数将雪崩似的增加，这种现象称为电子雪崩。
20
南京国电环保设备有限公司 电除尘器工作原理
2.2 烟气粉尘的荷电
尘粒荷电是电除尘过程中最基本的过程。虽然有许多与物理和化学现象有关的荷电方式可以使尘粒荷电，但是，大多数方式产生的电荷量不大，不能满足电除尘净化大量含尘气体的要求。因为在电除尘中使尘粒分离的力主要是库伦力，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，如果荷电量加倍，则库伦力会加倍。若其它因素相同，这意味着电除尘器的尺寸可以缩小一半。根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好，能使尘粒荷电达到很高的程度，所以，电除尘都是采用单极性荷电。就本质而言，阳性电荷与阴性电荷并无区别，都能达到同样的荷电程度。而实践中对电性的选择，是由其它标准所决定的。工业气体净化的电除尘器，选择阴性是由于它具有较高的稳定性，并且能获得较高的操作电压和较大的电流。在电除尘器的电场中，尘粒的荷电量与尘粒的粒径、电场强度和停留时间等因素有关。而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，这种荷电机理通常称为电场荷电或碰撞荷电。另一种则是由于离子扩散现象产生的荷电过程，通常这种荷电过程为扩散荷电。哪种荷电机理是主要的，这要取决尘粒的粒经。对于尘粒大于0.5?m 的尘粒，电场荷电是主要的。对于粒径小于0.2?m的尘粒，扩散荷电是主要的。而粒径在0.2～ 0.5?m之间的尘粒，二者均起作用。但是，就大多数实际应用的工业电收尘器所捕集的尘粒范围而言，电场荷电更为重要。 2.2.1 电场荷电
21
电除尘器工作原理 - 图文
