静电除尘器在大气污染治理中的工作原理

虽然在实践中电除尘器的种类和结构形式繁多，但都基于相同的工作原理。其工作原理包括电晕放电、气体电离、尘粒荷电、带电粒子在电场内迁移和捕集以及将捕集物从集尘表面上清除等基本过程。

（一）气体电离和电晕放电

由于辐射摩擦等原因，空气中含有少量的自由离子，单靠这些自由离子是不可能使含尘空气中的尘粒充分荷电的。因此，要利用静电使粉尘分离须具备两个基本条件，一是存在使粉尘荷电的电场；二是存在使荷电粉尘颗粒分离的电场。一般的静电除尘器采用荷电电场和分离电场合一的方法，如图5-34所示的高压电场，放电极接高压直流电源的负极，集尘极接地为正极，集尘极可以采用平板，也可以采用圆管。

图5-34　静电除尘器的工作原理

在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较少。电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于连锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流（称之为电晕电流）急剧增加，空气成了导体。放电极周围的空气全部电离后，在放电极周围可以看见一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。因此，这个放电的导线被称为电晕极。

在离电晕极较远的地方，电场强度小，离子的运动速度也较小，那里的空气还没有被电离。如果进一步提高电压，空气电离（电晕）的范围逐渐扩大，最后极间空气全部电离，这种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电极短路，电除尘器停止工作。为了保证电除尘器的正常运动，电晕的范围不宜过大，一般应局限于电晕极附近。

如果电场内各点的电场强度是不相等的，这个电场称为不均匀电场。电场内各点的电场强度都是相等的电场称为均匀电场。例如，用两块平板组成的电场就是均匀电场，在均匀电场内，只要某一点的空气被电离，极间空气便全部电离，电除尘器发生击穿。因此电除尘器内必须设置非均匀电场。

（二）尘粒的荷电(www.xing528.com)

电除尘器的电晕范围（也称电晕区）通常局限于电晕线周围几毫米处，电晕区以外的空间称之为电晕外区。电晕区内的空气电离后，正离子很快向负（电晕）极移动，只有负离子才会进入电晕外区，向阳极移动。含尘空气通过电除尘器时，由于电晕区的范围很小，只有少量的尘粒在电晕区通过，获得正电荷，沉积在电晕极上。大多数尘粒在电晕外区通过，获得负电荷，最后沉积在阳极板上，这就是阳极板称为集尘极的原因。

尘粒荷电是电除尘过程的第一步。在电除器内存在两种不同的荷电机理。一种是离子在静电力作用下做定向运动，与尘粒碰撞，使其荷电，称为电场荷电。另一种是离子的扩散现象导致尘粒荷电，称为扩散荷电。对dc﹥0.5μm的尘粒，以电场荷电为主；对dc﹤0.2μm的尘粒，则以扩散荷电为主；dc介于0.2～0.5μm的尘粒则两者兼而有之，荷电量可近似按两种机理的荷电量叠加计算。在工业电除尘器中，通常以电场荷电为主。

1.电场荷电

将不带电荷的粉尘粒子置于电晕电场中，气体离子在电场中运动时与粉尘粒子碰撞而导致粒子荷电，随着粉尘粒子荷电量的增加，其自身产生局部电场，使附近的电力线向外偏转，减少了离子向粉尘粒子运动的机会，最后导致再也没有气体离子能够达粒子表面，此时粉尘粒子上电荷不再增加面达到饱和。影响电场荷电的重要因素，包括粒子粒径和介电常数及电场强度和离子密度。

2.扩散电荷

扩散荷电是由子气体离子的不规则热运动并与存在于气体中的粒子碰撞，使粒子荷电的结果，因而不存在理论上的饱和荷电量。粉尘粒子的荷电量取决子离子热运动的动能、碰撞概率，粉尘粒子的大小和在电场中的荷电时间。

（三）粉尘的清除

电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积，粉尘层厚度为几毫米，甚至几厘米。粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性；集尘极板上粉尘层较厚时，会导致火花电压降低，电晕电流减小。为保持电晕极和集尘极表面清洁，应及时清除沉积的粉尘。